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摘要：在阐述了35kV数字化变电站在采用智能化一次设备、网络化二次设备以及基于IEC61850标准构筑的无人值班综合自动化系统的重要性和必然性后，认为35kV变电站在无人值班综合自动化系统技术升级改造过程中，应该结合IEC61850变电站标准、IED智能电子设备、数据信息安全管理以及数据信息传输安全管理等技术措施，从全站动态采样、智能监测、智能巡检、远程通信调度等系统构筑环节中实现真正意义上的35kV变电站无人值班安全运行管理模式。
关键词：35kV变电站；无人值班；安全运行管理
作者简介：王超（1974-），男，安徽濉溪人，安徽电力濉溪供电公司变电工区主任，助理工程师；陈力（1970-），女，安徽濉溪人，安徽电力濉溪供电公司变电工区副主任，工程师。（安徽 濉溪 235100）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0111-02
随着智能电网建设步伐的不断加速，各地已建或修建变电站数量在迅速增加，相应给各级电力运营部门安全运行管理提出了更高的技术要求。35kV变电站作为中低压城市电网的重要组成部分，其运行安全可靠性与否直接影响到当地电能供应的稳定性、经济性，构筑无人值守的变电站综合自动化系统已成为220kV及以下电压等级变电站技术升级改造建设的重要发展趋势。传统变电站人工静态调度运行模式，在实时性、可靠性、调度经济性等方面均不能满足现代智能电网需求，加上新建变电站数量的不断增加与运行人员减少间矛盾的不断加剧，建设无人或少人值班值守的综合自动化数字化变电站已成为35kV变电站工作人员研究的一个重要课题。利用先进的综合自动化系统对变电站进行数字化升级改造，一方面可以有效提高变电站运行调度综合自动化水平，保持与电网系统间良好的远程调度管理特性，推进智能电网安全稳定、节能经济地高效运营发展；另一方面，采用微机综合自动化保护系统，可以大大减少变电站运行管理人员工作强度，有效提高了变电站运行管理的综合技术水平和经济效益。因此，通过在变电站中成立的监控中心，由监控调度中心人员根据综合自动化系统自动采集、远程传输、实时运算、综合统计分析显示获得的变电站运行数据信息，直接在监控中心完成对整个变电站实时运行工况的监视和远程遥控操作，操作人员根据现场闭锁密匙和电子密匙主要负责完成操作现场的工作，这样大大提高了35kV数字化变电站的综合自动化水平，实现无人值班高效节能经济调度运行的目的，就显得非常有工程实际意义。[1]
一、35kV变电站技术升级基本方案
从技术经济性和运行灵活性来看，35kV变电站其母线多采用单母线分段接线模式，35kV高压开关柜则采用具有操作维护方便灵活和良好功能特性的手推小车型中制式开关柜，开关柜中布设了带有多种辅助触点的35kV真空断路器开关，从而为35kV微机综合自动化保护系统提高稳定可靠的状态节点，确保微机保护装置具有较强的动作性能。35kV单母线分段接线模式可以给变电站中的重要电力负荷用户提高2条出线，从而提高35kV变电站供电可靠性，同时采用母线分段接线模式，可以在某段母线处于检修或维护工况时，另外一条分段母线可以直接接替该母线上的所有电力负荷，即可以实现不停电检修，从而增加了变电站综合运行经济效益。35kV微机综合保护系统的远程控制、I/O、闭锁保护、以及测控等单元均装在35kV高压开关柜中，然后通过一个通用通讯网络与监控中心的主通讯管理主机进行实时数据通信，同时还可以与变电站工作站、操作站、以及电网远方调度管理中心进行实时通信，提高了整个变电站微机综合保护系统调度运行管理安全可靠性、实时性和经济性。35kV出线高压柜中设置两相式电流速断和反时限保护功能单元，从而提高变电站35kV出现线路运行安全稳定性能。变电站微机保护系统中设有低频减载保护功能模块，具有三轮低频减载功能特性，当35kV变电站系统频率恢复到正常范围时，则会按逆顺自动监测合闸原则，自动操作线路出现开关，恢复变电站重要电力用户的供电。35kV电容器保护设有两相式电流速断和反时限保护功能模块，同时还设置了35kV变电站系统相间过电压保护、35kV变电站系统相间低电压保护、以及零序过电压保护等功能单元。在变电站35kV分段母线保护系统中，配置具有分段备自投功能的综合自动化装置，当2台主变处于分裂运行工况时，任一台主变出现差动、瓦斯保护等动作工况时，就会自动跳主变压器以及无功补偿电容器开关，此时监测装置会检测到该主变一次无电流、二次无电压，如果此时检测到另一台主变有二次有电压时，这会通过备用字头装置自动投入分段开关，从而大大提高变电站供电可靠性，为变电站安全管理提高了重要技术支持。[2]
二、35kV变电站微机保护数据信息安全管理
系统运行状况状态的特征电参量数据采样测量值和远程调度管理系统发出的操作命令，是35kV变电站通讯过程总线上非常重要的两类数据信息，直接影响到变电站无人值班能否具有较高稳定性、安全性、可靠性。
1.35kV无人值守变电站数据通信系统结构
变电站IEC61850标准是变电站技术升级改造与建设常用的规范标准，其可以为35kV变电站系统中各智能IED设备提供一个统一的通讯规约，有效提高变电站智能IED设备间互操作能力和数据互通共享特性。IEC61850标准中定义了两种抽象智能监测模型，即变电站系统运行工况数据采样值传输（SAV）模型和IED智能电子设备间以服务对象为访问节点的变电站事件（GOOSE）模型。数据采样值SAV模型主要用于整个变电站系统各状态量、模拟量的采集、远程传输、以及动态分析运算功能；而GOOSE模型则为调度运行过程中发生的变电站事件（包括：命令、告警等），实现远距离实时传输共享的重要模型机制，具有直接用于开关设备远程操作和故障录波启动等功能。另外，对35kV变电站系统中现地电气设备运行工况的动态监视系统，作为变电站无人值守的重要技术支持，其通讯系统的综合安全防御系统已成为无人值守变电站智能化、系统化、网络化技术升级改造的重要安全保障。为了提高35kV无人值守变电站运行管理安全性能水平，采取将过程总线与站级总线合二为一的合并总线通讯模式，其具体逻辑组成如图1所示。
从图1可知，基于IEC61850标准的无人值班变电站不同智能IED电子设备间只需一套以太网通信接口，即按照标准通讯规约将每个IED智能电子设备看成是一个服务接点，监控中心系统和远程调度管理中心只需按照访问服务规约，就能实现对该智能IED电子设备数据的提取和命令下达，不仅简化了整个通信结构，提高了变电站系统运行管理安全可靠性能水平；同时利用统一规约转换避免了变电站综合自动化系统中IED智能电子设备间功能的重复和通信转换装置的配置，降低了变电站综合投资成本和后期检修维护费用。[3]
2.变电站信息传输安全时间需求
基于IEC61850标准的无人值守数字化变电站综合自动化系统，主要包括过程层、间隔层以及站控层三层智能结构模型，为了实现整个变电站无人值班综合自动化微机保护系统具有良好的精确性、稳定性、实时性以及可靠性，需要在微机保护系统设计时，充分考虑各信息传输的安全实际要求。从大量文献资料和工程实践可知，35kV无人值守变电站信息传输的时间需求可以归纳，如表1所示。
从表1可知，在数字化变电站综合自动化微机保护系统中，其通讯系统过程总线上的电流（或电压）互感器与保护和测控单元间进行实时电流（电压）等特征电参量采样值传输到相应保护单元，以及从监控中心或远程调度中心保护单元形成的执行命令传输到变电站现场电气开关设备间的采样信号和保护动作信号的传输安全时间需求最为紧急，其信号传输时间应小于2ms；对变电站系统中的同步相量测量信息的传输时间则可以大于10ms；变电站系统中各保护单元间保护动作共享数据信息需要及时共享，以便微机保护各功能特性能够按规范标准要求安全可靠动作保护，因此该类信号传输应具有较高的传输速率，通常其传输时间为2～10ms。变电站站控层单元与电能营销、电力需求侧管理等技术服务系统间的数据信息传输时间可以大于100ms。通过合理设置无人值守变电站系统中各功能单元间安全时间匹配值，可以有效推进变电站无人值守工作的顺利开展，大大提高其运行管理综合安全经济性能水平。
三、结束语
国内35kV变电站无人值班综合自动化系统技术升级改造过程中，其自身功能特点和各电气设备装置的基础自动化水平决定了其不能简单套用国外一些发达国家无人值守安全运行管理模式，而需结合我国35kV变电站以及电网系统的实际运行情况，通过改造方案优化设计、采取先进装备、加强保护信息安全管理、信息时间安全传输管理等构筑完善的35kV无人值守变电站安全运行管理模式，推进我国智能电网高效稳定的运营发展。
参考文献：
[1]陈堂,赵祖康.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2]成斌,孙一明.数字化变电站过程层GOOSE通信方案[J].电力系统自动化,2007,31(19):91-94.
[3]高鹏宇,游大海,刘国民.符合IEC61850 标准的数字化变电站内部通信的实现[J].继电器,2006,34(12):69-72.
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：35kV变电站；无人值班；安全运行管理
作者简介：王超（1974-），男，安徽濉溪人，安徽电力濉溪供电公司变电工区主任，助理工程师；陈力（1970-），女，安徽濉溪人，安徽电力濉溪供电公司变电工区副主任，工程师。（安徽 濉溪 235100）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0111-02
随着智能电网建设步伐的不断加速，各地已建或修建变电站数量在迅速增加，相应给各级电力运营部门安全运行管理提出了更高的技术要求。35kV变电站作为中低压城市电网的重要组成部分，其运行安全可靠性与否直接影响到当地电能供应的稳定性、经济性，构筑无人值守的变电站综合自动化系统已成为220kV及以下电压等级变电站技术升级改造建设的重要发展趋势。传统变电站人工静态调度运行模式，在实时性、可靠性、调度经济性等方面均不能满足现代智能电网需求，加上新建变电站数量的不断增加与运行人员减少间矛盾的不断加剧，建设无人或少人值班值守的综合自动化数字化变电站已成为35kV变电站工作人员研究的一个重要课题。利用先进的综合自动化系统对变电站进行数字化升级改造，一方面可以有效提高变电站运行调度综合自动化水平，保持与电网系统间良好的远程调度管理特性，推进智能电网安全稳定、节能经济地高效运营发展；另一方面，采用微机综合自动化保护系统，可以大大减少变电站运行管理人员工作强度，有效提高了变电站运行管理的综合技术水平和经济效益。因此，通过在变电站中成立的监控中心，由监控调度中心人员根据综合自动化系统自动采集、远程传输、实时运算、综合统计分析显示获得的变电站运行数据信息，直接在监控中心完成对整个变电站实时运行工况的监视和远程遥控操作，操作人员根据现场闭锁密匙和电子密匙主要负责完成操作现场的工作，这样大大提高了35kV数字化变电站的综合自动化水平，实现无人值班高效节能经济调度运行的目的，就显得非常有工程实际意义。[1]
一、35kV变电站技术升级基本方案
从技术经济性和运行灵活性来看，35kV变电站其母线多采用单母线分段接线模式，35kV高压开关柜则采用具有操作维护方便灵活和良好功能特性的手推小车型中制式开关柜，开关柜中布设了带有多种辅助触点的35kV真空断路器开关，从而为35kV微机综合自动化保护系统提高稳定可靠的状态节点，确保微机保护装置具有较强的动作性能。35kV单母线分段接线模式可以给变电站中的重要电力负荷用户提高2条出线，从而提高35kV变电站供电可靠性，同时采用母线分段接线模式，可以在某段母线处于检修或维护工况时，另外一条分段母线可以直接接替该母线上的所有电力负荷，即可以实现不停电检修，从而增加了变电站综合运行经济效益。35kV微机综合保护系统的远程控制、I/O、闭锁保护、以及测控等单元均装在35kV高压开关柜中，然后通过一个通用通讯网络与监控中心的主通讯管理主机进行实时数据通信，同时还可以与变电站工作站、操作站、以及电网远方调度管理中心进行实时通信，提高了整个变电站微机综合保护系统调度运行管理安全可靠性、实时性和经济性。35kV出线高压柜中设置两相式电流速断和反时限保护功能单元，从而提高变电站35kV出现线路运行安全稳定性能。变电站微机保护系统中设有低频减载保护功能模块，具有三轮低频减载功能特性，当35kV变电站系统频率恢复到正常范围时，则会按逆顺自动监测合闸原则，自动操作线路出现开关，恢复变电站重要电力用户的供电。35kV电容器保护设有两相式电流速断和反时限保护功能模块，同时还设置了35kV变电站系统相间过电压保护、35kV变电站系统相间低电压保护、以及零序过电压保护等功能单元。在变电站35kV分段母线保护系统中，配置具有分段备自投功能的综合自动化装置，当2台主变处于分裂运行工况时，任一台主变出现差动、瓦斯保护等动作工况时，就会自动跳主变压器以及无功补偿电容器开关，此时监测装置会检测到该主变一次无电流、二次无电压，如果此时检测到另一台主变有二次有电压时，这会通过备用字头装置自动投入分段开关，从而大大提高变电站供电可靠性，为变电站安全管理提高了重要技术支持。[2]
二、35kV变电站微机保护数据信息安全管理
系统运行状况状态的特征电参量数据采样测量值和远程调度管理系统发出的操作命令，是35kV变电站通讯过程总线上非常重要的两类数据信息，直接影响到变电站无人值班能否具有较高稳定性、安全性、可靠性。
1.35kV无人值守变电站数据通信系统结构
变电站IEC61850标准是变电站技术升级改造与建设常用的规范标准，其可以为35kV变电站系统中各智能IED设备提供一个统一的通讯规约，有效提高变电站智能IED设备间互操作能力和数据互通共享特性。IEC61850标准中定义了两种抽象智能监测模型，即变电站系统运行工况数据采样值传输（SAV）模型和IED智能电子设备间以服务对象为访问节点的变电站事件（GOOSE）模型。数据采样值SAV模型主要用于整个变电站系统各状态量、模拟量的采集、远程传输、以及动态分析运算功能；而GOOSE模型则为调度运行过程中发生的变电站事件（包括：命令、告警等），实现远距离实时传输共享的重要模型机制，具有直接用于开关设备远程操作和故障录波启动等功能。另外，对35kV变电站系统中现地电气设备运行工况的动态监视系统，作为变电站无人值守的重要技术支持，其通讯系统的综合安全防御系统已成为无人值守变电站智能化、系统化、网络化技术升级改造的重要安全保障。为了提高35kV无人值守变电站运行管理安全性能水平，采取将过程总线与站级总线合二为一的合并总线通讯模式，其具体逻辑组成如图1所示。
从图1可知，基于IEC61850标准的无人值班变电站不同智能IED电子设备间只需一套以太网通信接口，即按照标准通讯规约将每个IED智能电子设备看成是一个服务接点，监控中心系统和远程调度管理中心只需按照访问服务规约，就能实现对该智能IED电子设备数据的提取和命令下达，不仅简化了整个通信结构，提高了变电站系统运行管理安全可靠性能水平；同时利用统一规约转换避免了变电站综合自动化系统中IED智能电子设备间功能的重复和通信转换装置的配置，降低了变电站综合投资成本和后期检修维护费用。[3]
2.变电站信息传输安全时间需求
基于IEC61850标准的无人值守数字化变电站综合自动化系统，主要包括过程层、间隔层以及站控层三层智能结构模型，为了实现整个变电站无人值班综合自动化微机保护系统具有良好的精确性、稳定性、实时性以及可靠性，需要在微机保护系统设计时，充分考虑各信息传输的安全实际要求。从大量文献资料和工程实践可知，35kV无人值守变电站信息传输的时间需求可以归纳，如表1所示。
从表1可知，在数字化变电站综合自动化微机保护系统中，其通讯系统过程总线上的电流（或电压）互感器与保护和测控单元间进行实时电流（电压）等特征电参量采样值传输到相应保护单元，以及从监控中心或远程调度中心保护单元形成的执行命令传输到变电站现场电气开关设备间的采样信号和保护动作信号的传输安全时间需求最为紧急，其信号传输时间应小于2ms；对变电站系统中的同步相量测量信息的传输时间则可以大于10ms；变电站系统中各保护单元间保护动作共享数据信息需要及时共享，以便微机保护各功能特性能够按规范标准要求安全可靠动作保护，因此该类信号传输应具有较高的传输速率，通常其传输时间为2～10ms。变电站站控层单元与电能营销、电力需求侧管理等技术服务系统间的数据信息传输时间可以大于100ms。通过合理设置无人值守变电站系统中各功能单元间安全时间匹配值，可以有效推进变电站无人值守工作的顺利开展，大大提高其运行管理综合安全经济性能水平。
三、结束语
国内35kV变电站无人值班综合自动化系统技术升级改造过程中，其自身功能特点和各电气设备装置的基础自动化水平决定了其不能简单套用国外一些发达国家无人值守安全运行管理模式，而需结合我国35kV变电站以及电网系统的实际运行情况，通过改造方案优化设计、采取先进装备、加强保护信息安全管理、信息时间安全传输管理等构筑完善的35kV无人值守变电站安全运行管理模式，推进我国智能电网高效稳定的运营发展。
参考文献：
[1]陈堂,赵祖康.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2]成斌,孙一明.数字化变电站过程层GOOSE通信方案[J].电力系统自动化,2007,31(19):91-94.
[3]高鹏宇,游大海,刘国民.符合IEC61850 标准的数字化变电站内部通信的实现[J].继电器,2006,34(12):69-72.
（责任编辑：麻剑飞）