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[摘要]本文主要论述了电力系统智能化变电站的设计原则，保护配置方案等在实际工程中的应用。
中图分类号：P752 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）28―0340―01
引言
系统配置遵照《继电保护和安全自动装置技术规程》满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性及系统稳定运行的要求，变电站采用通用设计、通用设备、“两型一化”、全寿命周期管理等标准化建设，形成“安全可靠、成熟适用、经济合理”的智能变电站进行设计。
1、设计基本原则
智能变电站二次系统设计应以高度可靠的智能设备为基础，遵循以下基本原则：
（1）智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。
（2）智能变电站的设计及建设应满足GB/T 14285 继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。
（3）智能变电站的测量、控制、保护等装置应满足GB/T 14285、DL/T 769、DL/T 478、的相关要求，后台监控功能应参考DL/T 5149 的相关要求。
（4）智能变电站的通信网络与系统应符合DL/T 860 标准。应建立包含电网实时同步信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据的标准化信息模型，满足基础数据的完整性及一致性的要求。
（5）应满足变电站集约化管理、顺序控制等要求，并可与相邻变电站、电源（包括可再生能源）、用户之间的协同互动，支撑各级电网的安全稳定经济运行。
（6）应满足无人值班的要求。
按照上述设计原则，变电站通过常规互感器、合并单元、智能终端完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。智能终端通过电缆与一次设备连接，通过光纤以太网光口与二次设备连接；并利用GOOSE报文的方式实现一次设备的远方操作及控制。合并单元通过电缆与电子互感器连接，通过光缆与间隔层设备连接。
2、系统继电保护配置方案
变电站应配置一套高性能、高可靠性的开放式分层分布式综合自动化系统、系统设备配置和功能满足无人值班技术要求，全站通信规约统一采用通信标准，实现站控层、间隔层二次设备互操作。
2.1、对相关专业的技术要求
（1）常规CT、PT的各个绕组均需接入相应的合并单元和智能终端，与站内后台系统互操作。110kV间隔CT需要2个次级：1个P级供保护用，1个0.2S级供计量用；110kV出线侧的一相上装设电容式电压互感器。110kV母线电压互感器付线圈为四个。
（2）根据2011年《国家电网公司输变电工程通用设计》的要求，变电站内一次设备应综合考虑测量数字化、状态可视化、功能一体化和信息互动化；一次设备宜采用“一次设备本体+传感器+智能组件”形式；与一次设备本体有安装配合的传感器、互感器、智能组件，宜与一次设备本体采用一体化设计，优化安装结构，保证一次设备运行的可靠性及安全性；智能组件是可灵活配置的智能电子装置，现阶段一次设备智能组件一般包括：智能终端、合并单元等。当合并单元、智能终端布置于同一控制柜内时，可将合并单元、智能终端硬件进行整合；一次设备应具备高可靠性，与当地环境相适应；宜配置标准化的物理接口及结构；应支持顺序控制。
（3）满足智能变电站要求的一次设备组件
本站一次设备使用常规电磁式CT、PT，采用“常规互感器＋就地合并单元”实现采样值的就地数字化，其中母线合并器含电压并列功能；
各断路器附近增加智能控制柜，内装智能终端及合并单元，智能终端实现信息采集和控制输出，智能终端采用GOOSE网络通过光纤与保护装置通信。合并单元采用SV网络通过光纤与保护装置通信。
2.2、元件保护及自动装置
2.2.1主变保护
变压器电量保护单套配置，采用主、后备保护分开配置；变压器各侧的MU按双套配置，公共绕组的MU 按单套配置，中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器；变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投等可采用GOOSE 网络传输。
2.2.2 110kV线路保护
110kV线路配置光纤差动保护（专用芯），以电流差动元件为全线速动的主保护，装置还需具有三段相间距离，三段接地距离，四段零序方向电流保护、三相一次重合闸、平行线路相继速动保护和故障录波、故障测距、低周减载等功能。
2.2.3 35kV线路保护
35kV线路多合一装置具有三段式过流保护、三相两次重合闸（无压、不检）、重合/手合加速保护、过负荷报警、低周减载、小电流接地选线、三相断路器操作回路、断路器位置指示、遥控断路器、遥测、遥信、故障录波等功能。
2.2.4 10kV保护
10kV线路多合一装置具有三段式过流保护、三相两次重合闸（无压、不检）、重合/手合加速保护、过负荷报警、低周减载、小电流接地选线、三相断路器操作回路、断路器位置指示、遥控断路器、遥测、遥信、故障录波等功能。
2.5 交直流不停电电源系统
采用交直流一体化系统，由站用交流电源系统、直流电源系统、交流不间断电源（UPS 逆变电源）系统、通信电源系统等装置组成，并统一监视控制，共享直流电源的蓄电池组。一体化系统中各电源子系统采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，能实现就地和远方控制功能，其运行工况和信息能够上传总监控装置，采用统一的通信规约与变电站自动化后台连接，实现对一体化电源系统的远程监控维护管理。
3、全站时钟同步系统
变电站应配置1 套时间同步系统，主时钟双重化配置，支持北斗系统和GPS 系统单向标准授时信号，优先采用北斗系统。时钟同步精度和守时精度满足站内所有设备的对时精度要求，站控层设备采用 SNTP 网络对时方式，间隔层设备采用 IRIG-B 对时方式。时钟同步系统可扩展对时信号方式和数量，以满足站控层设备、保护装置、测控装置、网络分析及故障录波装置、智能终端、合并单元及站内其他智能设备等的對时要求。
4、智能辅助控制系统
变电站应配置1套智能辅助控制系统，实现图像监控、火灾报警、消防、照明、采暖通风、环境监测等系统的智能联动控制，简化系统配置，实时接收各终端装置上传的各种模拟量、开关量及视频图像信号，分类存储各类信息并进行分析、计算、判断、统计和其它处理。
5、故障录波及网络记录分析系统
变电站应配置一套故障录波及网络记录分析仪。
故障录波及网络记录分析系统能实时监视、记录网络通信报文，并周期性保存为文件，并进行各种分析，通信过程解析、报文重组、异常分析等，全站集中故障录波功能。同时，对通讯网络的通讯状态进行实时监测，在通讯异常时及时告警。
故障录波及网络记录分析系统能够发现变电站综合自动化系统网络通讯故障隐患和帮助对网络通信缺陷及事故的事后分析，通过完整正确记录与分析，正确分析通讯故障而造成的变电站监控系统以及与无人值班集控中心和调度端自动化系统之间信息误报、漏报、遥控失败等具体原因，完善变电站网络通信信息传送机制，为提高了变电站自动化系统安全运行以及对监控系统设备状态评估提供了重要的技术手段。
6、结论
近年来，电气二次领域中控制技术发展较快，对于国内来说，智能化变电站在国内是属于比较高端的先进技术，是以后变电站自动化的发展方向。
参考文献
[1] GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程；
[2] DL/T 769-2001 电力系统微机继电保护技术导则；
[3] DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件；
[4] DL/T 5149-2001 220～500kV 变电所计算机监控系统设计。
中图分类号：P752 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）28―0340―01
引言
系统配置遵照《继电保护和安全自动装置技术规程》满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性及系统稳定运行的要求，变电站采用通用设计、通用设备、“两型一化”、全寿命周期管理等标准化建设，形成“安全可靠、成熟适用、经济合理”的智能变电站进行设计。
1、设计基本原则
智能变电站二次系统设计应以高度可靠的智能设备为基础，遵循以下基本原则：
（1）智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。
（2）智能变电站的设计及建设应满足GB/T 14285 继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。
（3）智能变电站的测量、控制、保护等装置应满足GB/T 14285、DL/T 769、DL/T 478、的相关要求，后台监控功能应参考DL/T 5149 的相关要求。
（4）智能变电站的通信网络与系统应符合DL/T 860 标准。应建立包含电网实时同步信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据的标准化信息模型，满足基础数据的完整性及一致性的要求。
（5）应满足变电站集约化管理、顺序控制等要求，并可与相邻变电站、电源（包括可再生能源）、用户之间的协同互动，支撑各级电网的安全稳定经济运行。
（6）应满足无人值班的要求。
按照上述设计原则，变电站通过常规互感器、合并单元、智能终端完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。智能终端通过电缆与一次设备连接，通过光纤以太网光口与二次设备连接；并利用GOOSE报文的方式实现一次设备的远方操作及控制。合并单元通过电缆与电子互感器连接，通过光缆与间隔层设备连接。
2、系统继电保护配置方案
变电站应配置一套高性能、高可靠性的开放式分层分布式综合自动化系统、系统设备配置和功能满足无人值班技术要求，全站通信规约统一采用通信标准，实现站控层、间隔层二次设备互操作。
2.1、对相关专业的技术要求
（1）常规CT、PT的各个绕组均需接入相应的合并单元和智能终端，与站内后台系统互操作。110kV间隔CT需要2个次级：1个P级供保护用，1个0.2S级供计量用；110kV出线侧的一相上装设电容式电压互感器。110kV母线电压互感器付线圈为四个。
（2）根据2011年《国家电网公司输变电工程通用设计》的要求，变电站内一次设备应综合考虑测量数字化、状态可视化、功能一体化和信息互动化；一次设备宜采用“一次设备本体+传感器+智能组件”形式；与一次设备本体有安装配合的传感器、互感器、智能组件，宜与一次设备本体采用一体化设计，优化安装结构，保证一次设备运行的可靠性及安全性；智能组件是可灵活配置的智能电子装置，现阶段一次设备智能组件一般包括：智能终端、合并单元等。当合并单元、智能终端布置于同一控制柜内时，可将合并单元、智能终端硬件进行整合；一次设备应具备高可靠性，与当地环境相适应；宜配置标准化的物理接口及结构；应支持顺序控制。
（3）满足智能变电站要求的一次设备组件
本站一次设备使用常规电磁式CT、PT，采用“常规互感器＋就地合并单元”实现采样值的就地数字化，其中母线合并器含电压并列功能；
各断路器附近增加智能控制柜，内装智能终端及合并单元，智能终端实现信息采集和控制输出，智能终端采用GOOSE网络通过光纤与保护装置通信。合并单元采用SV网络通过光纤与保护装置通信。
2.2、元件保护及自动装置
2.2.1主变保护
变压器电量保护单套配置，采用主、后备保护分开配置；变压器各侧的MU按双套配置，公共绕组的MU 按单套配置，中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器；变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投等可采用GOOSE 网络传输。
2.2.2 110kV线路保护
110kV线路配置光纤差动保护（专用芯），以电流差动元件为全线速动的主保护，装置还需具有三段相间距离，三段接地距离，四段零序方向电流保护、三相一次重合闸、平行线路相继速动保护和故障录波、故障测距、低周减载等功能。
2.2.3 35kV线路保护
35kV线路多合一装置具有三段式过流保护、三相两次重合闸（无压、不检）、重合/手合加速保护、过负荷报警、低周减载、小电流接地选线、三相断路器操作回路、断路器位置指示、遥控断路器、遥测、遥信、故障录波等功能。
2.2.4 10kV保护
10kV线路多合一装置具有三段式过流保护、三相两次重合闸（无压、不检）、重合/手合加速保护、过负荷报警、低周减载、小电流接地选线、三相断路器操作回路、断路器位置指示、遥控断路器、遥测、遥信、故障录波等功能。
2.5 交直流不停电电源系统
采用交直流一体化系统，由站用交流电源系统、直流电源系统、交流不间断电源（UPS 逆变电源）系统、通信电源系统等装置组成，并统一监视控制，共享直流电源的蓄电池组。一体化系统中各电源子系统采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，能实现就地和远方控制功能，其运行工况和信息能够上传总监控装置，采用统一的通信规约与变电站自动化后台连接，实现对一体化电源系统的远程监控维护管理。
3、全站时钟同步系统
变电站应配置1 套时间同步系统，主时钟双重化配置，支持北斗系统和GPS 系统单向标准授时信号，优先采用北斗系统。时钟同步精度和守时精度满足站内所有设备的对时精度要求，站控层设备采用 SNTP 网络对时方式，间隔层设备采用 IRIG-B 对时方式。时钟同步系统可扩展对时信号方式和数量，以满足站控层设备、保护装置、测控装置、网络分析及故障录波装置、智能终端、合并单元及站内其他智能设备等的對时要求。
4、智能辅助控制系统
变电站应配置1套智能辅助控制系统，实现图像监控、火灾报警、消防、照明、采暖通风、环境监测等系统的智能联动控制，简化系统配置，实时接收各终端装置上传的各种模拟量、开关量及视频图像信号，分类存储各类信息并进行分析、计算、判断、统计和其它处理。
5、故障录波及网络记录分析系统
变电站应配置一套故障录波及网络记录分析仪。
故障录波及网络记录分析系统能实时监视、记录网络通信报文，并周期性保存为文件，并进行各种分析，通信过程解析、报文重组、异常分析等，全站集中故障录波功能。同时，对通讯网络的通讯状态进行实时监测，在通讯异常时及时告警。
故障录波及网络记录分析系统能够发现变电站综合自动化系统网络通讯故障隐患和帮助对网络通信缺陷及事故的事后分析，通过完整正确记录与分析，正确分析通讯故障而造成的变电站监控系统以及与无人值班集控中心和调度端自动化系统之间信息误报、漏报、遥控失败等具体原因，完善变电站网络通信信息传送机制，为提高了变电站自动化系统安全运行以及对监控系统设备状态评估提供了重要的技术手段。
6、结论
近年来，电气二次领域中控制技术发展较快，对于国内来说，智能化变电站在国内是属于比较高端的先进技术，是以后变电站自动化的发展方向。
参考文献
[1] GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程；
[2] DL/T 769-2001 电力系统微机继电保护技术导则；
[3] DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件；
[4] DL/T 5149-2001 220～500kV 变电所计算机监控系统设计。