智能化变电站的自动化系统架构分析

范学功

摘 要

随着科学技术在电力系统中的广泛应用，智能化变电站得到了迅速发展，智能化变电站的一个明显优势就是它改变了过去传统的管理形式，通过智能化方式来实现对电力系统的管控，减少系统运行故障的发生。在智能化变电站的整体结构中，自动化系统架构是核心部分，需要电力企业重点做好这方面工作，本文对当前智能化变电站中的自动化系统架构进行了分析。

【关键词】智能化变电站 自动化系统 架构 分析

相对于传统变电站来说，智能化变电站的特点就是它采用智能控制方式来实现对电力系统的监控和管理，这样可以减少人工工作量，避免不必要错误出现，它的灵活性和高效率非常明显。随着智能变电站的大范围普及，自动化系统架构和相应的工程调试技术也逐渐受到了业内的广泛关注，这就需要工作人员在这方面给予足够的关注和重视。

1 智能化变电站自动化系统架构综述

智能化变电站内部结构包含有多个要素，对于这些构成要素的分析是保证变电站功能有效发挥的重要手段，结合智能变电站实际来看，在它的自动化系统结构中较为重要的分析对象主要包括有结构技术、结构作用、应用原则、结构功能以及结构特点等。

1.1 结构技术方面

从智能化变电站自动化系统结构技术的产生和具体应用来看，它是在之前变电站的综合自动化系统结构技术基础上发展而来的，是对它的继承和创新体现。相对于传统变电站的综合自动化系统结构技术来说，它具有一系列优势特点，它的完整性更强、数字性和连接性更明显，而且具体应用方式在标准化程度要求上也更高，这样就更有利于智能变电站系统的有效扩展，也包括后期的维护更新，使得变电站的功能可以越来越健全，使其作用得到最大程度发挥，满足电力系统运行需求。

1.2 结构作用方面

它的结构作用主要是以一次设备为中心来体现的，这就不难看出，智能化变电站自动化系统架构的最主要作用就是保证一次设备的性能良好，可以满足电网系统安全运行的要求，处于安全可靠的状态中，同时还可以更好的以此为基础来实现无人值班、数据整合等智能化功能的有效实现。

1.3 应用原则方面

一般来说，智能化变电站的自动化水平是非常高的，这是传统变电站所不具备的。它的自动化系统结构的应用原则可以总结为系统结构的三层二网并间隔配置原则。这一原则的内容是自动化系统中的智能设备要按照站控层、间隔层、以及过程层等三个层次来分别进行布置，在布置过程中还要根据站内一次设备对象通过相应间隔的间隔层来为设备的各项功能发挥提供支持。

1.4 结构功能方面

在自动化系统结构的功能中，最为本质的内容就是整个系统是将变电站内的一次设备作为功能对象。通常情况下，立足于系统结构，可以将智能化变电站的功能划分为两个方面：

（1）含有监控、远动、站域控制以及综合决策等系统功能；

（2）系统的保护、监视、测量以及间隔操作等基础性功能。

在这两方面功能中，系统功能是基础性功能实现的前提和依据所在。在对智能化变电站自动化系统结构进行研究时就需要工作人员将它的结构功能作为重点对待，必要时还要将其独立开来研究。

1.5 结构特点方面

相对于传统变电站系统结构来说，智能化变电站自动化系统结构具有很强的技术性特点，同是先进技术的一种体现，具体来说是在变电站的智能系统设备上，会依据层次性进行分散布置，而且布置的方式是横向布置，与此同时，自动化系统中不同的智能设备间一般是以网络连接为主的。

2 110KV智能变电站的自动化系统结构分析

2.1 三层两网架构形式

相比较，110KV智能变电站自动化系统架构是比较成熟的，它的组网方式是“三层两网”形式，“三层”是过程层、间隔层以及站控层；“两网”是各层之间的光纤传输和以太网传输。

过程层是在“三网合一”模式基础上，实现采样值SMV、GOOSE、IEEE1588的共网传输，这样可以简化光纤和过程层交换机的配置。这种网络的好处就是可以有效防止环网所引起的复杂协议出现，而双网配置模式则可以充分确保信号传输的可靠性和稳定性，需要注意的是，在星型网络中，数据的传输是唯一的，具体传输可以通过静态VLAN或者是动态组播方式来确定数据流向，如果是以组播方式进行协商的话，就要注意到最后的结果是唯一的，并且也不存在以太网回路切换问题的发生。对于35KV及其以下的电压等级装置来说，可以在间隔层设备基础上来进行下放布置，建立就地的站控层网络，在传输方式上是100Mbp以太网，以经级联的方式来实现和站控层网络的相互连接。

2.2 三层一网架构形式

从目前智能化变电站来说，处于变电站工程设计和维护管理的考虑，一般会将站控层、间隔层以及过程层三者的网络进行整合，整合为一，这也就是所说的三网合一架构方式。在同一个网络下，来实现变电站所有数据的传输，包括实时数据和非实时数据，为防止因为流量所导致的问题发生，交换机之间的级联是以千兆端口方式为主。除此之外，以过程层为基础的设备也是采用以太网光口方式为主，而站控层设备则是以以太网电口方式为主，因此，在交换机配置上，就需要其提供有100M光口、100M电口以及1000M光纤级联端口。

智能变电站中的智能组件是通过网口来和交换机相连的，由此形成GOOSE网，除了这方面外，还适当的添加了基于相关智能组件和主变保护测控装置的点对点光纤连接，形成了以主变功能为基础的直接信号采集、直接信号接收的模式，这也就是实现了主变的间隔自治。需要注意的是，如果输电线路是35KV及其以下的话，电容器和所有变电间隔都是可以利用保测装置的，来实现间隔自治，保测装置是集保护、测量以及故障录波等为一体的装置。

3 总结

随着电力企业在社会发展中的重要作用不断凸显，提高其智能化应用水平就显得十分必要。在电力系统运行中，变电站是重要组成部分，它是调控输送电的重要环节，相对于传统变电站来说，智能化变电站应用优势更为突出，可以有效避免因为人为控制所造成的错误问题发生，而且在自动化系统架构上，也逐渐趋于两层设备一层网络的方向发展，这样不仅可以降低投入成本，而且更能适应市场发展需求。

参考文献

[1]张建庭.智能变电站自动化系统的结构及其工程调试技术探究[J].科技创新与应用，2014（03）：152-152.

作者单位

国电南瑞科技股份有限公司 江苏省南京市 211106