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摘 要：智能变电站的发展推动了设备向集成和整合的思路发展。为贯彻国家电网输变电“节约环保功能集成、配置优化、工艺一流”的总体思路，本文重点对110kV保护、测控，10kV保护、测控、计量，合并单元、智能终端等进行硬件整合和功能整合的可行性和实施方案进行探讨。
关键词：110kV；智能变电站；二次设备；优化整合
随着智能化变电站技术的发展以及IEC61850协议的不断推广，目前智能变电站已进入全面建设阶段。智能变电站以高速网络信息平台为信息传输基础，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，同时也提供了各二次设备及相关功能进一步整合的技术基础，本文总结智能变电站工程的实践经验及设备运行情况，对二次设备的优化整合进行充分的论证和阐述。
一、二次设备优化整合的必要性
智能变电站是智能电网的重要组成部分，设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化是智能变电站的重要特征。二次设备的重复设置造成投资浪费，增加了运行维护工作量，对二次设备进行相同功能、相同设备上的整合是必要的，可提高变电站运行管理水平、减少运行维护工作量、降低全寿命周期成本，推进智能电网、智能变电站的建设。
二、二次设备的优化整合
1、110kV保护测控一体化的优化整合
在传统的变电站综合自动化系统中，保护、测控分设的原因一方面是由于管理分工的要求，另一方面是受技术水平的限制比如：110kV 测控保护一体化后装置电流电压、开入开出通道并不能相应减少，导致测控保护一体化装置接线复杂，体积较大，可靠性降低，经济性不强等原因，导致110kV电压等级的测控装置与保护装置分别独立设置，而未采用保护测控一体装置。
基于IEC61850标准的智能化变电站技术的发展为计算机监控和保 护专业的整合提供了应用思路。随着计算机技术的飞速发展， CPU的处理能力和通信能力的提高，使得保护、测控功能整合在装置制造上也成为可能。据了解，很多国内二次设备厂家都有110kV及以上的保护测控一体化装置产品，且在已有的110kV及以上电压等级的测控保护一体化装置中，为确保保护装置的独立性，保护测控一体化装置保护、测控一般采用分别独立的插件，独立的CPU单元，除输入输出采用同一接口，共用电源插件外，其余保护插件、测控插件均完全独立，保护功能、原理均不改变，因此对保护的速动性、可靠性并无影响。
2、10kV保护、测控、计量多合一装置的优化整合
对于10kV线路、站用电源、并联电容器、电抗器组在综自变电站中就已广泛使用保护测控一体化装置。在此基础上增加一块计量插件，即可实现计量功能，而且可以满足相关规范的计量精度要求，作为企业内部技术经济指标分析用的10kV电能计量功能可以由测控保护装置完成。
目前国内主流二次设备均已有保护、测控、计量多合一装置，并已通过计量部门认证。10kV保护、测控、计量多合一装置通过以太网 口与自动化系统进行通信，同时具备电量能采集器的接口，与电量采 集器采用 RS485 接口实现通信。
如果110kV变电站10kV系统采用保护、测控、计量多合一装置。优化整合后，全站远景按36回馈线计算，可减少配置10kV测控装置36台和10kV计量表计36台，并减少了相关的网络接口数量及通信设备配置，可减少投资72万元。
3、智能终端和合并单元的优化整合
智能变电站的过程层设备由合并单元、智能终端等构成，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。
目前国内现阶段智能化变电站往往将部分二次功能单元，如智能终端单元、合并单元单独配置，并作为相互独立的设备就近安装在高 压配电装置附近的智能控制柜内。
智能终端主要完成断路器、隔离刀闸的位置和状态信号等数据采集与转发，并完成测控、保护单元经 GOOSE 网络下发的分、合闸命令。合并单元用以对来自二次转换器的电流和电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可以是互感器的一个组件，也可以是一个分立单元。
在110kV及以下电压等级的变电站中，由于采用单套配置原则， 在智能控制柜的空间安装问题还不是很突出。但在220 kV及以上电压等级的变电站中，由于采用双重化配置原则，即2套独立的合并单元和2套独立的智能终端，1个智能控制柜中要安放4个单元设备，这还不包括将来可能加入的开关在线监测等设备，就会使高电压等级变电站智能控制柜的使用空间较为紧张，如果把双重化配置的设备安放在两个独立的智能控制柜中，这无疑更增加了占地和变电站建设的成本。
由于合并单元和智能终端均为过程层设备，分别使用IEC 61850-9-2 和 GOOSE 传输数据，虽然协议不同，但都是通过光纤以太网组播发送的方式来传输数据，所以理论上物理端口双方是完全可以复用的，可以实现过程层SV/GOOSE 共网共口，该方式可将SV或者GOOSE单独发送的光口数量减少一半，同时可有效减少与之配合的保护装置管控数量配置（减少一半），这样就不但节约大量的硬件资源，也使网络得以简化。
合并单元和智能终端下放在就地智能汇控柜内，采用一个装置， 以各自独立的接口面向互感器和开关设备，以单一的对外接口通过过程层网上传信息。采用一体化装置后接口的减少数量如下图：
图 3.1 采用一体化装置后光接口数量对比图
三、二次设备优化整合的影响
1、对生产制造的影响
基于自动化系统信息平台的优化整合对智能化变电站计算机自动化系统厂家提出了较高了要求，要求相关厂家具有相应的整合能力。国内几大智能化变电站自动化系统厂家，如四方、南瑞继保、南自、许继等完全有 能力完成相关二次设备优化整合。二次功能单元的优化整合同样要求相关二次设备生产厂家具有相应整合能力。
2、对设计的影响
二次设备优化整合后，设计应提出整合后系统或装置的具体功能要求及技术条件；同时，设计也应相应进行二次专业分工优化整合，如采用保护测控一体化装置后，应将装置统一由一个专业进行设计，减少专业间配合，提高设计效率。
3、对施工的影响
二次设备优化整合后，屏柜数量、电缆需求及接线工作量将大大的减少，现场施工仅保留少量的电缆及电源接线，施工工作量得到大量简化，工期大大缩短，可相应减少相关施工人员配置；但同时也要求施工人员具有更全面的专业知识、较高的分析能力。
4、对运行维护影响
二次设备优化整合后，模糊了各专业之间的界限，原有运行人员的专业分工也应相应的优化整合；优化整合后虽然极大降低了运行维护工作量，但应加强对运行维护人员的培训工作，以适应智能变电站的运行维护工作。
结束语：变电站二次设备的优化整合大大提升了变电站智能化水平，推动智能变电站建设按照设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化的方向发展，达到节地、节材、节能、节资的目的。
参考文献
[1] 王岩.110kV智能变电站二次设备调试方法研究[D].山东大学，2014.
[2] 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.
作者简介：
曾静，女，福建莆田，学历：大学本科，工作单位：国网莆田供电公司，电力系统设计师。
关键词：110kV；智能变电站；二次设备；优化整合
随着智能化变电站技术的发展以及IEC61850协议的不断推广，目前智能变电站已进入全面建设阶段。智能变电站以高速网络信息平台为信息传输基础，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，同时也提供了各二次设备及相关功能进一步整合的技术基础，本文总结智能变电站工程的实践经验及设备运行情况，对二次设备的优化整合进行充分的论证和阐述。
一、二次设备优化整合的必要性
智能变电站是智能电网的重要组成部分，设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化是智能变电站的重要特征。二次设备的重复设置造成投资浪费，增加了运行维护工作量，对二次设备进行相同功能、相同设备上的整合是必要的，可提高变电站运行管理水平、减少运行维护工作量、降低全寿命周期成本，推进智能电网、智能变电站的建设。
二、二次设备的优化整合
1、110kV保护测控一体化的优化整合
在传统的变电站综合自动化系统中，保护、测控分设的原因一方面是由于管理分工的要求，另一方面是受技术水平的限制比如：110kV 测控保护一体化后装置电流电压、开入开出通道并不能相应减少，导致测控保护一体化装置接线复杂，体积较大，可靠性降低，经济性不强等原因，导致110kV电压等级的测控装置与保护装置分别独立设置，而未采用保护测控一体装置。
基于IEC61850标准的智能化变电站技术的发展为计算机监控和保 护专业的整合提供了应用思路。随着计算机技术的飞速发展， CPU的处理能力和通信能力的提高，使得保护、测控功能整合在装置制造上也成为可能。据了解，很多国内二次设备厂家都有110kV及以上的保护测控一体化装置产品，且在已有的110kV及以上电压等级的测控保护一体化装置中，为确保保护装置的独立性，保护测控一体化装置保护、测控一般采用分别独立的插件，独立的CPU单元，除输入输出采用同一接口，共用电源插件外，其余保护插件、测控插件均完全独立，保护功能、原理均不改变，因此对保护的速动性、可靠性并无影响。
2、10kV保护、测控、计量多合一装置的优化整合
对于10kV线路、站用电源、并联电容器、电抗器组在综自变电站中就已广泛使用保护测控一体化装置。在此基础上增加一块计量插件，即可实现计量功能，而且可以满足相关规范的计量精度要求，作为企业内部技术经济指标分析用的10kV电能计量功能可以由测控保护装置完成。
目前国内主流二次设备均已有保护、测控、计量多合一装置，并已通过计量部门认证。10kV保护、测控、计量多合一装置通过以太网 口与自动化系统进行通信，同时具备电量能采集器的接口，与电量采 集器采用 RS485 接口实现通信。
如果110kV变电站10kV系统采用保护、测控、计量多合一装置。优化整合后，全站远景按36回馈线计算，可减少配置10kV测控装置36台和10kV计量表计36台，并减少了相关的网络接口数量及通信设备配置，可减少投资72万元。
3、智能终端和合并单元的优化整合
智能变电站的过程层设备由合并单元、智能终端等构成，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。
目前国内现阶段智能化变电站往往将部分二次功能单元，如智能终端单元、合并单元单独配置，并作为相互独立的设备就近安装在高 压配电装置附近的智能控制柜内。
智能终端主要完成断路器、隔离刀闸的位置和状态信号等数据采集与转发，并完成测控、保护单元经 GOOSE 网络下发的分、合闸命令。合并单元用以对来自二次转换器的电流和电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可以是互感器的一个组件，也可以是一个分立单元。
在110kV及以下电压等级的变电站中，由于采用单套配置原则， 在智能控制柜的空间安装问题还不是很突出。但在220 kV及以上电压等级的变电站中，由于采用双重化配置原则，即2套独立的合并单元和2套独立的智能终端，1个智能控制柜中要安放4个单元设备，这还不包括将来可能加入的开关在线监测等设备，就会使高电压等级变电站智能控制柜的使用空间较为紧张，如果把双重化配置的设备安放在两个独立的智能控制柜中，这无疑更增加了占地和变电站建设的成本。
由于合并单元和智能终端均为过程层设备，分别使用IEC 61850-9-2 和 GOOSE 传输数据，虽然协议不同，但都是通过光纤以太网组播发送的方式来传输数据，所以理论上物理端口双方是完全可以复用的，可以实现过程层SV/GOOSE 共网共口，该方式可将SV或者GOOSE单独发送的光口数量减少一半，同时可有效减少与之配合的保护装置管控数量配置（减少一半），这样就不但节约大量的硬件资源，也使网络得以简化。
合并单元和智能终端下放在就地智能汇控柜内，采用一个装置， 以各自独立的接口面向互感器和开关设备，以单一的对外接口通过过程层网上传信息。采用一体化装置后接口的减少数量如下图：
图 3.1 采用一体化装置后光接口数量对比图
三、二次设备优化整合的影响
1、对生产制造的影响
基于自动化系统信息平台的优化整合对智能化变电站计算机自动化系统厂家提出了较高了要求，要求相关厂家具有相应的整合能力。国内几大智能化变电站自动化系统厂家，如四方、南瑞继保、南自、许继等完全有 能力完成相关二次设备优化整合。二次功能单元的优化整合同样要求相关二次设备生产厂家具有相应整合能力。
2、对设计的影响
二次设备优化整合后，设计应提出整合后系统或装置的具体功能要求及技术条件；同时，设计也应相应进行二次专业分工优化整合，如采用保护测控一体化装置后，应将装置统一由一个专业进行设计，减少专业间配合，提高设计效率。
3、对施工的影响
二次设备优化整合后，屏柜数量、电缆需求及接线工作量将大大的减少，现场施工仅保留少量的电缆及电源接线，施工工作量得到大量简化，工期大大缩短，可相应减少相关施工人员配置；但同时也要求施工人员具有更全面的专业知识、较高的分析能力。
4、对运行维护影响
二次设备优化整合后，模糊了各专业之间的界限，原有运行人员的专业分工也应相应的优化整合；优化整合后虽然极大降低了运行维护工作量，但应加强对运行维护人员的培训工作，以适应智能变电站的运行维护工作。
结束语：变电站二次设备的优化整合大大提升了变电站智能化水平，推动智能变电站建设按照设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化的方向发展，达到节地、节材、节能、节资的目的。
参考文献
[1] 王岩.110kV智能变电站二次设备调试方法研究[D].山东大学，2014.
[2] 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.
作者简介：
曾静，女，福建莆田，学历：大学本科，工作单位：国网莆田供电公司，电力系统设计师。