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摘要：根据我国电网公司对于智能电网的发展展望，智能变电站已经成为电网建设的重点。其中220kV智能变电站的二次系统的设计工作尤为重要，本文对220kV智能变电站二次系统的设计问题、结构和优化方案进行了分析和探討。
关键词：220kV智能变电站；二次系统；设计
一、概述智能变电站二次系统设计中的问题
根据我国电网公司对于智能电网的发展展望，智能变电站已经成为电网建设的重点。二次系统的设计中涉及到众多一次设备和二次设备，承担着发电、配电和输电这些重要工作，对整个电网的正常运营具有重要影响。我国现阶段运营的智能变电站在二次系统的设计中存在不少子系统，对于维护变电站和电网的顺利运行并不可靠，其主要问题有：
第一，各级子系统间因为分属于不同专业而被单独设立，为主站进行数据计算增加了难度；
第二，传统的设计方案中，站控层设备比较冗杂，间隔层与过程层中的设备没有进行整合，具有优化空间；
第三，传统的二次系统设计不能适应数字化测控体系的要求。
针对这些问题，220kV智能变电站的二次系统设计应当以自动化技术和信息化技术作为基础，构建更加高效、灵活的设备结构，适应智能电网时代的发电、配电和输电的需求，并保障电网的可靠性，兼顾灵活性和安全性。
二、智能变电站二次系统的常规设计流程
（一）绘制SV与GOOSE 信息流图
在对设备类型、保护测控原理、自动化目标、间隔设计进行过分析研究之后，着手绘制SV和GOOSE 信息流图，将设备之间的逻辑关系表现在两份信息流图纸上。其中，SV信息流图与传统的保护原理图、电流和电压回路图的主要功能类似，能表达出电流数据流和电压数据流之间的连接关系；GOOSE 信息流图集中体现了信息传输和设备控制的逻辑原理。
SV和GOOSE 信息流图的绘制涵盖了信息流向、信息传输回路两个部分的内容。信息流向能表现出SV 和 GOOSE信息所采用的传输路径，展现出该设计是否使用了交换机，明确了信息流向。信息传输回路能表现出不同的信息集编号所对应的不同发送方与接收方，以及各个信息集编号代表的信息。这两者组成了完整的信息流图，能够充分表达该设计中运用的保护测控原理、信号自动化和闭锁自动化信息，更明确地展现出信息传输的具体路径。
（二）绘制信息逻辑表
由设备制造厂商提供ICD文件，通过智能站设计系统软件绘制出相应设备的光缆接线图与虚端子图，绘制 SV和GOOSE信息逻辑表，实现数据模型的配置，并为变电站工程提供表格和数据作为依据。
在SV和GOOSE 信息流图的基础上，必须结合虚端子图才能构建数据模型，表现装置开入、开出时的具体虚端子关联情况，SV和GOOSE 信息逻辑配置表的功能就是将方案中涉及到的各项输入、输出信号之间的连接关系表现出来。
在绘制SV和GOOSE 信息逻辑配置表时，需要根据常规二次回路设计中对于模拟量和开关量的开入、开关量的开出实施的分类，采用表格的方式将智能设备间的虚端子关联情况表达出来。在这个表格中，需要罗列如下几种名目：信息内容与集编号，起点设备的名称、虚端子号和数据属性，终点设备的名称、虚端子号和数据属性。
（三）绘制SV和GOOSE装置光缆配置图
绘制SV和GOOSE装置光缆配置图，是为了促进施工过程中正确完成光缆接线的工作。这份图纸是对二次设备间的光缆连接进行集中反映，表现出该设计中应当采用何种接口连接方案、光缆类型。根据该设计的网络方案、SV和GOOSE 信息流图、接口配置，确定光缆的类型、走向，对光缆实施配线，构建光配单元，绘制对应的光缆配置图。
常规设计方案广泛应用于常规变电站的二次系统设计，具有一定的经验优势，但也存在较多弊端，对于厂商和设计院的依赖较为严重，人为的信息输入还会造成图纸误差，因此有必要优化设计方案，加快智能变电站的信息化和网络化进程。
三、变电站二次系统的优化设计方案
（一）三层一网网络集成方案
三层一网从本质上来说，是一种网络集成方案，指的是优化站控层与过程层的网络，并进行整合，从而达到共网使用SV、GOOSE和MMS的目标。这种网络集成方式对于信息化技术的要求较高，却并非粗糙地将站控层与过程层合并起来，而是在保障网络信息数据传输安全、可靠的基础上，通过专门的交换机满足更多的数据传输要求：每当交换机或单个设备出现问题时，能够及时抑制错误报文，有效避免单个数据服务设备出错导致所有数据服务失常，进而提高网络数据传输的安全性和可靠性。这也就是说，三层一网能够保障智能变电站的网络系统不会因为某一个数据服务设备的故障而整体瘫痪。
构建三层一网的过程中，对于原本的保护测控设备、变电器高低侧的合并单元、智能终端都没有要求，这些设备不需要更换，它们完全可以依照既定要求继续运行；只对交换机的设置提出了新的要求，一是交换机的数量会减少，二是需要更换站控层的交换机及其配置，使用具备光纤接口的设备。
三层一网网络集成方式能够符合220kV智能变电站的发展需求，因此值得研究，但因为这种方案对于通信设备也就是专门的交换机的要求较高，需要在研究出可靠性更高的交换机后进一步推广。
（二）过程层优化方案
对于220kV智能变电站的二次系统，可以根据我国关于智能变电站集成技术要求的批文内容，利用集成装置对110kV部分的间隔层和过程层设备实施优化，将保护和测控装置合一，智能终端和合并单元合一，并将装置都分散下放安装在GIS智能控制柜内，采用SV和GOOSE信息的共口传输方式，这样不仅节约了屏柜位置，也节约了电缆及光缆数量。
110 kV过程层有四种组网方式，在SV不组网、SV和G00SE不共口进行传输的情况下，需要用到的尾缆最多，最多达到40根；如果选择其他的组网方式，间隔装置可以共用一根尾缆的情况下，需要用到的尾缆数量较少，不多于34根。
（三）220kV主变过程层优化方案
220kV智能变电站采用内桥接线的方式，220kV进线和主变均为2回，其主变过程层的网络优化方案主要有三种：
第一，在主变过程层设立专门的交换机，并设立220kV中心交换机。
第二，220kV与主变分别进行独立组网，根据此种配置在过程层调整交换机的数量。
第三，主变不设立专门的交换机，需要根据电压等级设立交换机。
结束语
由于智能变电站的二次回路能够被网络化技术所优化，因此传统设计方案势必不能适用于智能变电站的发展需求，对于二次设备的优化也没有太大的促进作用。因此，我们应该通过网络化技术的深入研究，应用诸如三层一网网络集成方案这样的设计方案，推动智能变电站的二次系统的信息化和网络化进程。
参考文献：
[1]娄悦，秦华，孙纯军.220kV西泾智能变电站二次系统的设计[J].华东电力，2011，05：732-736.
[2]李昊炅.智能变电站二次系统优化及应用研究[D].华北电力大学（北京），2011.
[3]杨然静，刘满圆，金文博.新一代220kV智能变电站二次设备优化集成方案[J].电气应用，2013，S1：522-529.
关键词：220kV智能变电站；二次系统；设计
一、概述智能变电站二次系统设计中的问题
根据我国电网公司对于智能电网的发展展望，智能变电站已经成为电网建设的重点。二次系统的设计中涉及到众多一次设备和二次设备，承担着发电、配电和输电这些重要工作，对整个电网的正常运营具有重要影响。我国现阶段运营的智能变电站在二次系统的设计中存在不少子系统，对于维护变电站和电网的顺利运行并不可靠，其主要问题有：
第一，各级子系统间因为分属于不同专业而被单独设立，为主站进行数据计算增加了难度；
第二，传统的设计方案中，站控层设备比较冗杂，间隔层与过程层中的设备没有进行整合，具有优化空间；
第三，传统的二次系统设计不能适应数字化测控体系的要求。
针对这些问题，220kV智能变电站的二次系统设计应当以自动化技术和信息化技术作为基础，构建更加高效、灵活的设备结构，适应智能电网时代的发电、配电和输电的需求，并保障电网的可靠性，兼顾灵活性和安全性。
二、智能变电站二次系统的常规设计流程
（一）绘制SV与GOOSE 信息流图
在对设备类型、保护测控原理、自动化目标、间隔设计进行过分析研究之后，着手绘制SV和GOOSE 信息流图，将设备之间的逻辑关系表现在两份信息流图纸上。其中，SV信息流图与传统的保护原理图、电流和电压回路图的主要功能类似，能表达出电流数据流和电压数据流之间的连接关系；GOOSE 信息流图集中体现了信息传输和设备控制的逻辑原理。
SV和GOOSE 信息流图的绘制涵盖了信息流向、信息传输回路两个部分的内容。信息流向能表现出SV 和 GOOSE信息所采用的传输路径，展现出该设计是否使用了交换机，明确了信息流向。信息传输回路能表现出不同的信息集编号所对应的不同发送方与接收方，以及各个信息集编号代表的信息。这两者组成了完整的信息流图，能够充分表达该设计中运用的保护测控原理、信号自动化和闭锁自动化信息，更明确地展现出信息传输的具体路径。
（二）绘制信息逻辑表
由设备制造厂商提供ICD文件，通过智能站设计系统软件绘制出相应设备的光缆接线图与虚端子图，绘制 SV和GOOSE信息逻辑表，实现数据模型的配置，并为变电站工程提供表格和数据作为依据。
在SV和GOOSE 信息流图的基础上，必须结合虚端子图才能构建数据模型，表现装置开入、开出时的具体虚端子关联情况，SV和GOOSE 信息逻辑配置表的功能就是将方案中涉及到的各项输入、输出信号之间的连接关系表现出来。
在绘制SV和GOOSE 信息逻辑配置表时，需要根据常规二次回路设计中对于模拟量和开关量的开入、开关量的开出实施的分类，采用表格的方式将智能设备间的虚端子关联情况表达出来。在这个表格中，需要罗列如下几种名目：信息内容与集编号，起点设备的名称、虚端子号和数据属性，终点设备的名称、虚端子号和数据属性。
（三）绘制SV和GOOSE装置光缆配置图
绘制SV和GOOSE装置光缆配置图，是为了促进施工过程中正确完成光缆接线的工作。这份图纸是对二次设备间的光缆连接进行集中反映，表现出该设计中应当采用何种接口连接方案、光缆类型。根据该设计的网络方案、SV和GOOSE 信息流图、接口配置，确定光缆的类型、走向，对光缆实施配线，构建光配单元，绘制对应的光缆配置图。
常规设计方案广泛应用于常规变电站的二次系统设计，具有一定的经验优势，但也存在较多弊端，对于厂商和设计院的依赖较为严重，人为的信息输入还会造成图纸误差，因此有必要优化设计方案，加快智能变电站的信息化和网络化进程。
三、变电站二次系统的优化设计方案
（一）三层一网网络集成方案
三层一网从本质上来说，是一种网络集成方案，指的是优化站控层与过程层的网络，并进行整合，从而达到共网使用SV、GOOSE和MMS的目标。这种网络集成方式对于信息化技术的要求较高，却并非粗糙地将站控层与过程层合并起来，而是在保障网络信息数据传输安全、可靠的基础上，通过专门的交换机满足更多的数据传输要求：每当交换机或单个设备出现问题时，能够及时抑制错误报文，有效避免单个数据服务设备出错导致所有数据服务失常，进而提高网络数据传输的安全性和可靠性。这也就是说，三层一网能够保障智能变电站的网络系统不会因为某一个数据服务设备的故障而整体瘫痪。
构建三层一网的过程中，对于原本的保护测控设备、变电器高低侧的合并单元、智能终端都没有要求，这些设备不需要更换，它们完全可以依照既定要求继续运行；只对交换机的设置提出了新的要求，一是交换机的数量会减少，二是需要更换站控层的交换机及其配置，使用具备光纤接口的设备。
三层一网网络集成方式能够符合220kV智能变电站的发展需求，因此值得研究，但因为这种方案对于通信设备也就是专门的交换机的要求较高，需要在研究出可靠性更高的交换机后进一步推广。
（二）过程层优化方案
对于220kV智能变电站的二次系统，可以根据我国关于智能变电站集成技术要求的批文内容，利用集成装置对110kV部分的间隔层和过程层设备实施优化，将保护和测控装置合一，智能终端和合并单元合一，并将装置都分散下放安装在GIS智能控制柜内，采用SV和GOOSE信息的共口传输方式，这样不仅节约了屏柜位置，也节约了电缆及光缆数量。
110 kV过程层有四种组网方式，在SV不组网、SV和G00SE不共口进行传输的情况下，需要用到的尾缆最多，最多达到40根；如果选择其他的组网方式，间隔装置可以共用一根尾缆的情况下，需要用到的尾缆数量较少，不多于34根。
（三）220kV主变过程层优化方案
220kV智能变电站采用内桥接线的方式，220kV进线和主变均为2回，其主变过程层的网络优化方案主要有三种：
第一，在主变过程层设立专门的交换机，并设立220kV中心交换机。
第二，220kV与主变分别进行独立组网，根据此种配置在过程层调整交换机的数量。
第三，主变不设立专门的交换机，需要根据电压等级设立交换机。
结束语
由于智能变电站的二次回路能够被网络化技术所优化，因此传统设计方案势必不能适用于智能变电站的发展需求，对于二次设备的优化也没有太大的促进作用。因此，我们应该通过网络化技术的深入研究，应用诸如三层一网网络集成方案这样的设计方案，推动智能变电站的二次系统的信息化和网络化进程。
参考文献：
[1]娄悦，秦华，孙纯军.220kV西泾智能变电站二次系统的设计[J].华东电力，2011，05：732-736.
[2]李昊炅.智能变电站二次系统优化及应用研究[D].华北电力大学（北京），2011.
[3]杨然静，刘满圆，金文博.新一代220kV智能变电站二次设备优化集成方案[J].电气应用，2013，S1：522-529.