智慧变电站二次及辅控系统新技术分析

智慧变电站二次及辅控系统新技术分析

王丹

中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西 西安 710054

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。如今社会经济发展快速,各个行业都越来越依赖电力,并提高了对它的需求,电力是国家及社会发展的重要能源。这样的环境和背景下,更好地建设和完善供配电网络环境,对社会及经济的发展具有重要的作用和意义。本文就智慧变电站二次及辅控系统新技术展开探讨。

关键词：智慧变电站；智能联动；二次及辅助控制系统

引言

智慧变电站以“一体设计、数字传输、标准接口、远方控制、智能联动、方便运维”为设计理念，以实现“全息感知、自主巡检、远程监控、主动预警、智能决策”为建设目标，是展现泛在电力物联网建设成效的重要窗口。

1智能变电站的体系结构及具体功能

智能变电站内部系统可以分为3层，分别为过程层、间隔层、站控层。不同层次中包含的设备不同，实现的功能也存在一定的差别。

第一，过程层。主要包括一次设备和智能设备，承担着检测设备运行状态参数以及实时运行电气量的任务，同时操控驱动设备执行命令。其功能主要有以下三种:（1）在电力运行过程中对电气量进行实时监测，一般情况下是对电流、电压以及相位的检测；（2）检测该设备运行过程中具体的状态参数；（3）操作控制执行与驱动。

第二，间隔层。主要包括二次设备，如继电保护装置、测控装置、监控设备等，承担着控制功能和通信功能，在实际运行中具有着至关重要的作用间隔层设备中是采用分散安装方式对母线进行保护，通过按照间隔装设双重化母线保护间隔层单元，并将设备中的母线保护中心单元与光纤相连接，进而起到保护作用。间隔层的设备是通过并联光纤进而与设备层进行通信。其主要功能由以下几种:（1）对统计运算实行优先控制，且发出数据采集等指令；（2）对间隔层的数据能够进行实时汇总；（3）闭锁功能的操作；（4）实现上下结构的通信功能；（5）对一次设备的运行进行有效保护和控制；（6）其他控制功能的实现以及进行操作同期。

第三，站控层。主要包括智能变电站中的软件系统，如自动化系统、站域控制系统、通信系统等，承担着命令发送、数据调度，数据监控等功能，不仅如此，其还具有变电站故障自动分析和操作培训功能。站控层相当于计算机监控系统站控层，通过光纤与间隔层进行通信。其具体功能如下:（1）通过两级高速网络，实时汇总全站数据信息。还能够对数据库进行实时刷新，并在制定的时间节点登录历史数据库；（2）对控制中心的指令能够有效接收，并可以将指令信息传送到间隔层；（3）对间隔层和过程层设备进行有效维护；（4）可在线编程操作闭锁功能；（5）能够分析变电站的故障；（6）能够进行站内监控。

2智能变电站二次设备系统特征分析

二次设备系统的特点是:第一,系统高度集成与自动化控制。二次设备系统在实际操作过程中可以达到信息无缝对接技术,将控制中心与变电站信息紧密连接。并且电子化采集和智能信息自动化控制,增加了系统运行的稳定性,并降低了系统维护难度。第二,在线反馈信息的协同保护作用特点。二次设备系统利用智能信息收集技术将数据信息进行二次整合,至此智能变电站二次设备系统优化,并且,该系统也在信息高度化集成后,将信息及时向监测机制回馈实时状态和运行状况。

3二次系统新技术应用

1. 智慧高级应用。（1）一键顺控。一键顺控集成于变电站监控系统，具备操作票库、生成任务、模拟预演、指令执行、权限管理、防误闭锁、操作记录、人机界面等功能，并能与智能防误主机、辅助设备监视系统交互。其具备操作流程标准化、安全性好等技术优势。随着变电专业管理集约化及精益化程度的不断深入以及一次设备位置双确认技术研究的成熟，一键顺控功能具备远方实施的条件，该功能的试点将对后续转变运检模式、减轻现场运维工作量产生积极影响。（2）一、二次设备对应状态监视。一、二次设备的对应监视是变电站运维的重要一环，因此建立一、二次对应关系逻辑库，来实时预警状态不对应，能够辅助运维人员快速定位设备异常。通过一、二次设备对应状态监视，可实现间隔一、二次设备状态不对应告警简报推送，异常压板识别闪烁告警，对应关系导出等功能。具有实时监视，可视化展示设备状态以及多重告警，便于异常快速定位等优势。（二）保护、测控新装置应用。（1）一次设备就地模块。应用以分布处理为原则，具有数字转化、结构紧凑、分散布置特点的一次设备就地模块，替代原有智能终端、合并单元，避免单一设备故障影响范围大。一次设备就地模块用于实现变电站一次设备信息(模拟量、开关量)数字量转换和传输，可实现电压、电流、油温、油位等模拟量及断路器状态、分接头档位、非电量信号等开关量的就地数字化，智慧变电站内泛在物联网的感知层设备符合就地数字化技术的发展方向。可与一次设备同体或就近安装，高防护、高抗干扰，适应现场恶劣自然和电磁环境，免配置，即插即用，可实现更换式检修，极大减轻现场调试及运维工作量。（2）冗余测控装置。冗余后备测控装置包含多个(最多15个)虚拟测控单元，按间隔实现变电站测控装置的集中式冗余后备功能。冗余备用测控装置接入若干间隔采集数据，当间隔测控故障或检修退出时，人工投入集中冗余备用装置中对应的虚拟间隔;当间隔测控重新投入运行时，自动退出该虚拟间隔测控。

4智能变电站安全在线监测系统结构设计

4.1监测主机配置

安全监测主机属于间隔层，其功能是接收相关的运行指令，如温度采集、安防布置、撤防等，运行过程中解析所接到的相关信息，然后由无线网分发到周界安全监测及温度监测终端。周界安全终端和温度终端都分别将所采集到的相应信息传输给监控主机，主机收到信息后对其实行解析，然后按照系统标准把所有信息进行打包，以文件的形式传输到监控中心，工作人员可通过监控中心了解和掌握所有安全信息。整个过程中，信息的传输渠道是变电站光纤以太网。

4.2合并单元的二次安全方法

智能变电站在二次安装的时候需要电流和电压的双重保障，不能随意使用。一般情况下会使用三相电子式电流和电压互感器这两种装置，有时工作人员也会合并这两种装置来应对双重化配置。如果发生意外，那么第一套的单元出现各种问题会导致电流电压紊乱，这也会引发连带效应如母线无法及时处理、引发第二套单元出现问题等。应对这种技术问题通常采用预先检测的方式处理。首先，根据之前的投检修态的方法将压板放入；其次，把发送碾压板拿出并及时发出通知信号；最后，处理好已经拿出的线路中出现问题的碾压板，尽快处理断路器失灵的状态。

4.3监测终端的设计

监测过程中，若发现变电周界有异常，终端便会发出声光报警，然后把相关的入侵信息通过无线网传输到安全监测的主机，与摄像机联动，把视角定位到入侵的位置，实现实时监控，并录像，这样便于今后工作的取证或者回放。温度监测使用声表面波传感器，对运行设备进行温度监测，原理是温度采集器与传感器通过射频实现温度信息的传输，其中温度采集器主要是对数据进行处理、阈值报警，把相应的数据通过无线网传输到监测主机。

结语

智慧变电站作为一个新生事物，没有先例可循，需要在理论体系、技术路线等方面不断创新探索，二次及辅控系统等新技术的应用应坚持实用实效，在推动企业数字化转型的同时，以能够解决现场问题、创造价值为目标，实现高质量、有效益、可持续发展。

参考文献

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[3]陈国平.基于能源转型的中国特色电力市场建设的分析与思考[J].中国电机工程学报，2020，40(2):369-379.