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摘要：本文针对目前我国变电站智能化发展的现状，对于22OkV 变电站的智能化改造方式进行了分析和探究。根据我国《智能变电站技术导则》和《110（66）kV～220kV 智能化变电站设计规范》，Q/GDW 414 《变电站智能化改造技术规范》，Q/GDW 641《220千伏变电站智能化改造工程标准化设计规范》的相关规定，于其二次系统的具体设计和改造方案提出了相关见解。
关键词：220kV 变电站；智能化改造；二次系统设计；研究
一、变电站实例工程项目背景概述
本文以江苏无锡220kV胶山变电站的智能化改造为实例，对其二次系统的智能化改造设计进行了分析与研究。220kV胶山变电站的具体情况如下：一次设备主要为220kV、110kV和35kV设备。建设规模是2×180000kVA。220kV线路5回，双母线带旁接线方式，专旁专母；110kV线路10回，双母线带旁接线方式，专旁专母；35kV线路7回，电容器4组，双母线带旁接线方式，专旁专母。
该变电站是一个自动化变电站，无人值班，微机综合性自动化性能较好，安全性和可靠性较高，全站设备的远动通讯和四遥功能都能顺利实现，使用双以太网的通讯方式。
二、变电站二次系统的智能化改造的目标
首先，在本次的智能化改造过程中，完成一次设备的智能化进程；利用网络监测装置，实现一次设备的信息智能化，并将其收集的信息输送到信息一体化平台，构建变电站监测系统；对于一次设备收集的重要数据和信息进行实时监测，
为电网设备的管理系统提供信息支持。
其次，对二次系统的主要结构进行精简，推动重要数据和信息实时传送进程。
第三，根据IEC61850标准，保证变电站信息交换的标准化，实现设备系统的集成化，保障控制和运行的自动化。
第四，在变电站智能化改造的过程中，充分利用先进的技术，提高二次系统架构的合理性、实用性，采用新手段和新技术，降低投资的成本，保障变电站的经济效益。
三、变电站二次系统的智能化改造的具体方案
220kV胶山变电站进行智能化改造，改造后基本达到智能化改造目标。
首先，在本次智能化改造过程中，对主变设备完成智能化改造。本工程每台主变压器加装1套油色谱在线监测装置。主变状态监测智能控制柜就地布置于户外变压器场地，主变状态监测后台机柜安装在控制室内。该系统实现主变绝缘状态信息实时输送到信息一体化平台的功能。
其次，二次系统的设计和装置的变化主要体现在这样几个方面：实现继电保护装置与安全自动系统的智能化；实现对时系统与远动通信装置的智能化；实现五防系统与电能计量装置的智能化；实现全站电源装置的智能化。
（一）智能化二次系統的基础架构
目前，我国智能化变电站构建自动化系统的主要组网方式如下表所示：
智能化变电站自动化系统的组网方案
序号 站控层/隔层网络 过程层网络 对时系统
1 总线 SV点对点+GOOSE总线 B 码或秒脉冲
2 总线 SV总线+GOOSE总线 B 码或秒脉冲
3 总线 SV与GOOSE 总线统一组网 IEEE1588
4 站控层与过程层统一总线 IEEE1588
根据《导则》和《规范》的规定，对于以上方案进行讨论研究，目前比较明确的设计方案是基于表格中前三种方案，实施“保护直采直跳”。在220kV胶山变电站的二次系统智能化改造中，提出如下的自动化系统组网方案：站控层和间隔层采用MMS双网方式，采用IEC61850标准通信标准，过程层设备不做新增。
（二）针对性的智能化改造措施
第一，继电保护装置与安全自动系统的智能化。
因为继电保护装置处在变电站的间隔层内，所以对它进行智能化改造时应当考虑到与间隔层衔接的过程层。目前可采用的改造方案有四种，分别是：电缆直接跳闸模式、光纤通信跳闸模式、跳闸光纤化模式以及合并单元数字化模式。变电站改造工程中，应结合设备运行状态，有效利用原有的互感器、断路器，节省投资成本并降低工程量。根据220kV胶山变电站一次设备的结构，改造方式采用电缆直接跳闸模式。本期改造中部分原有继电保护装置需要保留使用，作为间隔层设备，需要进行装置通信插件升级改造，采用IEC61850标准通信口，实现对站控层通信。对改造中需要更换的继电保护测控装置采用微机型保护测控装置，配置IEC61850标准通信口。
在安全自动系统的智能化改造上，因为也具有采集数据的需求，所以也应当考虑过程层的智能化改造情况。例如录波设备的智能化改造，在继电保护装置选择了第一种改造方案的情况下，录波设备不能够使用GOOSE网和SV网分别获取状态信息和电量信息。但是因为保留原有电缆接线，仅需对其通信插件升级，满足IEC61850标准的要求，既满足技术要求又节省投资成本并降低工程量。
第二，对时系统与远动通信装置的智能化。
由于本文举例说明的220kV胶山变电站自动化系统遵循IEC60870-5-104规约，因此在远动通信装置的智能化过程中，应遵照这一方案：在自动化系统支持104规约的前提下，不管对上或对下，远动通信装置都应严格执行IEC61850规约，以便自动化系统能够利用规约转换器在104规约与IEC61850规约之间顺利实现转换。
为了满足220kV胶山变电站各个设备的对时需求，配备两套时钟源，利用对时扩展装置，输送符合SNT和IEC61588标准的各种时间信号，并设置北斗授时系统，提高GPS的安全性，进而构建一套时间同步系统。如此一来，变电站的间隔层与站控层的设备都能够在SNTP协议的基础上实现对时，间隔层设备实现B码对时。 第三，五防系统与电能计量装置的智能化。
五防系统的智能化是通过构建微机五防一体化、程序化系统来实现，即把日常管理、实时监控系统、工程师站、故障信息系统与五防系统结合成一体，它们之间具有独立的逻辑关系，却能够实现各个结构之间的数据共享。这种优化方式的好处在于能够降低投资成本，也精简了数据共享的设备。220kV胶山变电站改造中220kV、110kV部分采用“计算机监控系统的逻辑闭锁+本设备间隔电气闭锁”方式予以改造；35kV部分为间隔式设备，本次改造仍然利用独立微机五防系统，独立微机五防系统升级以满足IEC61850标准，与站控层网络实现数据交互。
电能计量装置的智能化可以通过数字化方式实现，即用电子式互感器和合并单元取代传统互感器，并采用数字式电能表来取代传统的电能计量表，通过SV网实现对电压电流信息的获取。因为数字式电能表符合IEC61850标准，所以直接使用站总线将数据信息输送到变电站。在220kV胶山变电站改造中未采用这一方案，而是保留原有电缆接线。仅通过配置具有IEC61850标准通信接口的电量采集终端服務器，实现与站控层网络实现数据交互。
第四，全站电源装置的智能化。
因为在220kV胶山变电站的智能化改造中，我们更换了原本的继电保护装置、安全自动系统，及其通信板卡，使其符合IEC61850标准。基于以上原则，我们采用更换一体化电源系统的方式对原有的全站交直流、UPS及通信电源装置进行智能化改造。使其达到配置、监控、设计三方面的一体化要求，其运行工况和信息数据通过一体化监控单元展示并通过DL/T 860（IEC61850）标准数据格式接入自动化系统，实现电源系统的优化整合。
结束语
总而言之，22OkV 变电站的智能化改造应当综合多方因素，结合变电站自身的智能化需求，进行二次系统设计，使其符合国家相关标准规约，提高变电站在电网数据传输方面的效率。
参考文献：
[1]樊亚玲.榆林110kV变电站智能化改造中二次系统的研究[D].华北电力大学，2014.
[2]谢志杰.某110kV变电站智能化改造的研究[D].华侨大学，2013.
[3]刘长亮.虹桥变电站智能化改造中的二次设计与验收[D].华北电力大学，2013.
关键词：220kV 变电站；智能化改造；二次系统设计；研究
一、变电站实例工程项目背景概述
本文以江苏无锡220kV胶山变电站的智能化改造为实例，对其二次系统的智能化改造设计进行了分析与研究。220kV胶山变电站的具体情况如下：一次设备主要为220kV、110kV和35kV设备。建设规模是2×180000kVA。220kV线路5回，双母线带旁接线方式，专旁专母；110kV线路10回，双母线带旁接线方式，专旁专母；35kV线路7回，电容器4组，双母线带旁接线方式，专旁专母。
该变电站是一个自动化变电站，无人值班，微机综合性自动化性能较好，安全性和可靠性较高，全站设备的远动通讯和四遥功能都能顺利实现，使用双以太网的通讯方式。
二、变电站二次系统的智能化改造的目标
首先，在本次的智能化改造过程中，完成一次设备的智能化进程；利用网络监测装置，实现一次设备的信息智能化，并将其收集的信息输送到信息一体化平台，构建变电站监测系统；对于一次设备收集的重要数据和信息进行实时监测，
为电网设备的管理系统提供信息支持。
其次，对二次系统的主要结构进行精简，推动重要数据和信息实时传送进程。
第三，根据IEC61850标准，保证变电站信息交换的标准化，实现设备系统的集成化，保障控制和运行的自动化。
第四，在变电站智能化改造的过程中，充分利用先进的技术，提高二次系统架构的合理性、实用性，采用新手段和新技术，降低投资的成本，保障变电站的经济效益。
三、变电站二次系统的智能化改造的具体方案
220kV胶山变电站进行智能化改造，改造后基本达到智能化改造目标。
首先，在本次智能化改造过程中，对主变设备完成智能化改造。本工程每台主变压器加装1套油色谱在线监测装置。主变状态监测智能控制柜就地布置于户外变压器场地，主变状态监测后台机柜安装在控制室内。该系统实现主变绝缘状态信息实时输送到信息一体化平台的功能。
其次，二次系统的设计和装置的变化主要体现在这样几个方面：实现继电保护装置与安全自动系统的智能化；实现对时系统与远动通信装置的智能化；实现五防系统与电能计量装置的智能化；实现全站电源装置的智能化。
（一）智能化二次系統的基础架构
目前，我国智能化变电站构建自动化系统的主要组网方式如下表所示：
智能化变电站自动化系统的组网方案
序号 站控层/隔层网络 过程层网络 对时系统
1 总线 SV点对点+GOOSE总线 B 码或秒脉冲
2 总线 SV总线+GOOSE总线 B 码或秒脉冲
3 总线 SV与GOOSE 总线统一组网 IEEE1588
4 站控层与过程层统一总线 IEEE1588
根据《导则》和《规范》的规定，对于以上方案进行讨论研究，目前比较明确的设计方案是基于表格中前三种方案，实施“保护直采直跳”。在220kV胶山变电站的二次系统智能化改造中，提出如下的自动化系统组网方案：站控层和间隔层采用MMS双网方式，采用IEC61850标准通信标准，过程层设备不做新增。
（二）针对性的智能化改造措施
第一，继电保护装置与安全自动系统的智能化。
因为继电保护装置处在变电站的间隔层内，所以对它进行智能化改造时应当考虑到与间隔层衔接的过程层。目前可采用的改造方案有四种，分别是：电缆直接跳闸模式、光纤通信跳闸模式、跳闸光纤化模式以及合并单元数字化模式。变电站改造工程中，应结合设备运行状态，有效利用原有的互感器、断路器，节省投资成本并降低工程量。根据220kV胶山变电站一次设备的结构，改造方式采用电缆直接跳闸模式。本期改造中部分原有继电保护装置需要保留使用，作为间隔层设备，需要进行装置通信插件升级改造，采用IEC61850标准通信口，实现对站控层通信。对改造中需要更换的继电保护测控装置采用微机型保护测控装置，配置IEC61850标准通信口。
在安全自动系统的智能化改造上，因为也具有采集数据的需求，所以也应当考虑过程层的智能化改造情况。例如录波设备的智能化改造，在继电保护装置选择了第一种改造方案的情况下，录波设备不能够使用GOOSE网和SV网分别获取状态信息和电量信息。但是因为保留原有电缆接线，仅需对其通信插件升级，满足IEC61850标准的要求，既满足技术要求又节省投资成本并降低工程量。
第二，对时系统与远动通信装置的智能化。
由于本文举例说明的220kV胶山变电站自动化系统遵循IEC60870-5-104规约，因此在远动通信装置的智能化过程中，应遵照这一方案：在自动化系统支持104规约的前提下，不管对上或对下，远动通信装置都应严格执行IEC61850规约，以便自动化系统能够利用规约转换器在104规约与IEC61850规约之间顺利实现转换。
为了满足220kV胶山变电站各个设备的对时需求，配备两套时钟源，利用对时扩展装置，输送符合SNT和IEC61588标准的各种时间信号，并设置北斗授时系统，提高GPS的安全性，进而构建一套时间同步系统。如此一来，变电站的间隔层与站控层的设备都能够在SNTP协议的基础上实现对时，间隔层设备实现B码对时。 第三，五防系统与电能计量装置的智能化。
五防系统的智能化是通过构建微机五防一体化、程序化系统来实现，即把日常管理、实时监控系统、工程师站、故障信息系统与五防系统结合成一体，它们之间具有独立的逻辑关系，却能够实现各个结构之间的数据共享。这种优化方式的好处在于能够降低投资成本，也精简了数据共享的设备。220kV胶山变电站改造中220kV、110kV部分采用“计算机监控系统的逻辑闭锁+本设备间隔电气闭锁”方式予以改造；35kV部分为间隔式设备，本次改造仍然利用独立微机五防系统，独立微机五防系统升级以满足IEC61850标准，与站控层网络实现数据交互。
电能计量装置的智能化可以通过数字化方式实现，即用电子式互感器和合并单元取代传统互感器，并采用数字式电能表来取代传统的电能计量表，通过SV网实现对电压电流信息的获取。因为数字式电能表符合IEC61850标准，所以直接使用站总线将数据信息输送到变电站。在220kV胶山变电站改造中未采用这一方案，而是保留原有电缆接线。仅通过配置具有IEC61850标准通信接口的电量采集终端服務器，实现与站控层网络实现数据交互。
第四，全站电源装置的智能化。
因为在220kV胶山变电站的智能化改造中，我们更换了原本的继电保护装置、安全自动系统，及其通信板卡，使其符合IEC61850标准。基于以上原则，我们采用更换一体化电源系统的方式对原有的全站交直流、UPS及通信电源装置进行智能化改造。使其达到配置、监控、设计三方面的一体化要求，其运行工况和信息数据通过一体化监控单元展示并通过DL/T 860（IEC61850）标准数据格式接入自动化系统，实现电源系统的优化整合。
结束语
总而言之，22OkV 变电站的智能化改造应当综合多方因素，结合变电站自身的智能化需求，进行二次系统设计，使其符合国家相关标准规约，提高变电站在电网数据传输方面的效率。
参考文献：
[1]樊亚玲.榆林110kV变电站智能化改造中二次系统的研究[D].华北电力大学，2014.
[2]谢志杰.某110kV变电站智能化改造的研究[D].华侨大学，2013.
[3]刘长亮.虹桥变电站智能化改造中的二次设计与验收[D].华北电力大学，2013.