智能变电站过程层应用技术

智能变电站过程层应用技术
【摘要】信息技术与经济的迅猛发展，越来越多的新技术将开始应用于各个领域，并发挥着重要的作用。

对于电力方面来说，改革势在必行，并且对人们的日常生活与安全有着重要的作用。

智能变电站是新技术的产物，同时与常规的变电站有着明显的区别，智能变电站实现了全站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享的标准化。

【关键词】智能变电站；过程层应用；技术方案
智能变电站通过使用智能的手段将常规变电站变得更加人性化以及可调节化，智能变电站包含过程层、间隔层以及站控层三个方面，并且符合IEC61850变电站网络与通信协议标准。

过程层是智能变电站区别于常规变电站的主要特点，过程层网络是最直接与一次设备连接的最底层，其运行稳定性直接关系到全站的安全稳定运行。

过程层能够更加有效地解决设备易受干扰、高低压无法有效隔离及信息不能共享等缺点。

智能变电站集合了电子式互感器、合并单元智能终端、交换机等新装置；采用了IEC 61850、IEEE1588新标准；运用了继电保护系统、通信网络结新体系；同时研发了一些新功能。

本文就智能变电站的过程层应用技术作简要的探讨，找出最适合的应用技术。

1 过程层的概念及构成
智能变电站即用智能化的手段将低压负荷量增加时变电站送出满足增加负荷量的电量，当低压负荷量减小时，变电站送出电量随之减少，确保节省能源。

过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。

根据国网相关导则、规范的要求，保护应直接采样，对于单间隔的保护应直接跳闸，涉及多间隔的保护（母线保护）宜直接跳闸。

过程层位于最底层，是一次设备与二次设备的结合，将常规变电站中间隔层的部分功能移至过程层，从而减轻间隔层的功能，确保信息采集的准确性以及高效性。

智能变电站使用智能化开关，一次设备上使用电子式互感器，多个智能电子设备使用之间通过GOOSE、采样值传输机制进行信息的传递。

该设备的配备可以更好的观测变电站的电力使用情况以及信息的检测与数据的采集等。

2 过程层应用的技术要点
2.1 采样值技术要求
电子互感器是智能变电站在整个过程当中承担信号采样和保温传输的主要工具，采样值传输是智能变电站自动化系统过程层与间隔层通信的主要内容，采样值传输是以光纤的方式接入到过程层网络，通过过程层交换机获取信号，实现信息的共享性。

通过交换机本身的优先级技术、虚拟VLAN技术、组播技术等可以有效的防止采样值传输对过程层网络的影响，更主要的方面在于网络传输模
式有效的解决了点对点传输模式下的一些缺陷。

这种技术可以实现跨间隔的保护，由于各间隔采样值均介入了过程层网络，采样值的获取就会非常的方便，并且各间隔的采样值都是共享的，同时光纤的连接也十分的方便有效。

2.2 合并单元的技术要求
智能变电站是智能电网的重要组成部分，应符合IEC61850标准。

其中的合并单元在全站同步时钟的作用下同步采样电网参数并基于IEC61850-9-1与设备层或保护装置进行数据传输。

合并单元是针对电子式互感器，通过合并多个电子式互感器的数据，获取电压以及电流的瞬时值，最终将数据传输到继电保护设备，是过程层采样传输技术的主要实现者。

合并单元的要求性极高，要做好电压附近的保护措施，确保周围的安全隐患，同时也要做好静电的预防措施。

合并单元的守时性极高，当外部的同步信号无法接受的情况下，合并单元就应该启动自身的内部时钟，当守时度不满足于要求时，会有相应的信息标识，以供参考。

2.3 智能终端的技术要求
智能终端也是智能变电站的重要组成部分，与一次设备（如电闸，变压器等）以电缆的方式连接，与二次设备（如测控等）采用光纤连接，在此基础上实现对一次设备的测量等。

智能终端支持GOOSE方式进行信息的传输，具备GOOSE 命令记录功能，智能终端作为一个中间装置以GOOSE方式上传一次设备的各种状态信息，接收二次设备的GOOSE下行控制命令，从而实现对一次设备的控制。

智能终端可以安装在户内柜或者户外柜的封闭空间内，但是要达到相应的安全防护等级，保证安全，预防隐患。

3 过程层方案设计
过程层的组网设计直接关系到线路的运行以及正确的使用，对于使用何种设计方案，本文主要论述几点。

过程层的组网是连接间隔层设备以及过程层设备的中间网络，过程层上传输的数据有传输采样值、GOOSE、IEEE1588精密时钟协议同步报文。

线路连接方式有总线型、环形以及星形，但是总线型网络传输速度太慢，容易延时出现故障；环形则是投资成本太高，并且容易出现网络风暴；而星形无疑是最佳选择，将各个子交换机直接连接到主干线路上的交换机上，减少了中间网络传输的速度，也提高使用的可靠性以及安全性。

过程层的组网设计有常规互感器方案，它是以220KV线路保护为例进行设计的。

有电子式互感器直采直跳方案，是以220KV线路保护以及变压器为例进行设计的。

还有一种是过程层的三网合一技术，它主要是以变压器保护为例进行设计的，本文主要论述这一种方案的设计，三网合一技术主要是将传输采样值、GOOSE、IEEE1588精密时钟协议同步报文三种技术合一，极大程度的实现信息共享，节省电缆线路的使用，但是这种方案基于网络技术的要求性极高，技术难度比较大，所以一定程度上存在着质疑。

不过在此基础上基于IEC62439标准的PRP冗余技术得到广泛的关注，该方案的可操作性极高，并且网络的冗余切换是无缝的，可以极大的提高网络通信系统的可用度，应用前景十分的广泛。

三网合
一技术也得到过相应的技术测试，可行性也是非常的高，备受关注。

4 结束语
智能变电站即一次设备的智能化、数字化，二次设备的集成网络化，将数据和信息集中化采集，使得整个线路的数据采集与配送实现智能化的统一采集与配送，实现信息的快速共享与交流。

智能变电站的建立与使用大大的改变了以往常规变电站中不能做到的部分，并且随着信息技术的快速发展，电力企业也应该紧紧跟随时代发展的步伐，积极改善电力设备不足的方面。

通过对智能变电站过程层的详细了解与规划，提出三网合一的技术，并且该技术还在测验与测试阶段，相信在不仅的将来该技术将得到极大的应用，不仅节省线路的铺设，也使得信息的传输速度得到极大的提升。

该技术将随着不断的发展与进步逐渐向智能数字化方向发展，这需要不断的努力与尝试。

参考文献：
[1]王松，陆承宇.数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案[J].电力系统自动化，2009（03）.
[2]王改云，苏磊.35kV数字化变电站设计方案探讨[J].现代电子技术，2009（21）.
[3]胡道徐，沃建栋.基于IEC 61850的智能变电站虚回路体系[J].电力系统自动化，2010（17）.。