智能化变电站的研究(2)

3.2电子式互感器工程应用项目

电子式互感器由于绝缘简单，因此应用电压等级越高，其性价比也越突出，推荐在新建变电站中110kV及以上电压等级优先使用;66kV及以下电压等级应用电子式互感器暂不具备经济优势，可考虑仍使用常规电磁式互感器。

基于电原理的电子式互感器目前应用业绩相对较多，产品比较成熟，运行稳定性也有所保障，推荐工程应用中优先使用;但因为抗电磁干扰问题，它还不宜应用在500kV及以上电压等级的GIS设备当中。

基于光原理的电子式互感器刚刚挂网试运行，工程应用业绩很少，其运行稳定性和可靠性还有待实践检验，宜首先应用在110kV电压等级和主变中性点，或500kV及以上电压等级的GIS设备当中。

由于电原理的电子式互感器在抗电磁干扰方面、测量非周期分量方面、维护更换方面均不如光原理的电子式互感器，故推荐在智能变电站远期建设阶段，如果光原理的电子式互感器的稳定性和可靠性得到有力验证，应首先采用。

4智能变电站系统优化

4.1智能变电站网络结构优化研究及应用项目

a)智能变电站体系结构。IEC61850标准中提出了智能变电站自动化系统的三层两网结构。通过研究三层两网的划分和功能，确定不用阶段工程建设采用的体系结构形式。

b)IEC61850通信模型。智能变电站以DL/T860(IEC61850)作为站内的通信及建模标准，为了保证通信实现技术能够与时俱进，采用了“通信服务和通信实现分离”的设计思想，变电站的主要通信业务可以归纳为：采样值服务(SMV)，通用快速事件服务(GOOSE)，对时服务，基础服务(核心ACSI服务)。研究分析各项服务的网络资源要求，从而确定变电站网络整体需求。

c)变电站网络通信速率选择。IEC对站控层网络的推荐方案为10/100/1000M以太网，对过程层网络的推荐方案为0.1/1/10G以太网。对于同样的通信量，通讯速率的提高意味着网络负荷的减轻，冲突几率的减少，时间确定性的提高。在当前的技术发展情况下，主要研究百兆网和千兆网之间的选择。对传输数据量大，实时性要求高的过程层网络而言，千兆网技术的应用是未来的发展方向和研究的重点。研究各阶段智能变电站功能需求和技术发展，规划网络速率升级进度和方式。

d)变电站网络网络拓扑结构选择。以太网常用的接线形式有两种：星型接线和环形接线。研究两种接线形式的特点和适用范围，选择适合变电站网络传输需求的拓扑结构。

e)变电站网络发展方向研究。智能化变电站技术导则中，以面向未来技术发展的思想，提出两层一网的智能变电站体系。设备层由变压器、断路器、互感器等多个设备对象组成，完成能量传输功能及测量、控制、保护、计量等功能。系统层包含网络通信系统、对时系统、后台监控系统、站域保护、对外通信系统等子系统。研究两层一网结构的发展方向，为制定远期智能变电站体系和网络建设提供依据。

4.2智能变电站交换机优化配置研究及应用项目

a)交换机选型要求。为保证智能变电站自动化系统的正常工作，选择以太网交换机要着重考虑其抗电磁干扰性能，环境温度适应性。同时为了满足变电站自动化系统对实时性和可靠性的要求，应根据智能变电站的实际物理组网方案，研究交换机对IEEE802.3x、IEEE802.1P、IEEE802.1Q、IEEE802.1w和IGMPSnooping/MulticastFiltering(组播过滤技术)等网络管理技术的功能需求。此外，还应分析在电源可靠性，自由镜像功能，对网络对时等功能的支持，在调试配置软件上，变电站用以太网交换机的特殊要求。

b)交换机配置方案。IEC61850标准中对过程层通信网络提供了面向间隔、位置、功能、单一总线四种方案。研究各种配置方案的优缺点和适用范围，分析其工程应用的可靠性、可行性与具体实施方案。

C)工程建设中影响交换机优化配置的因素分析。交换机的优化配置和全站设备配备的各方面都是紧密相关的。交换机的优化核心是减少端口数量，即连接到交换机的过程层和站控层设备的功能整合和优化配置要求。主要包括网络结构的选择、合并单元和智能单元的配置、测控保护一体化装置的应用、故障录波、PMU、行波测距等功能的配置方案、光口和电口的配置选择等。通过这些因素的分析，明确优化交换机配置的方法和途径。

通过上述内容的分析，形成具体的网络设备选型要求、技术标准;形成智能变电站设备配置与交换机优化措施的对应表;在此基础上建立模块化的交换机优化配置方案。

4.3IEEE1588网络对时技术工程应用项目

首先，分析智能变电站体系结构中站控层设备、间隔层设备和过程层设备的不同对时需求。研究智能变电站各种对时方式的特点和不足，重点在网络对时技术，主要包括SNTP和IEEE1588;研究IEEE1588PTP系统中普通时钟、边界时钟和透明时钟等几个时钟类型和应用方案;研究网络对时系统的测试手段和设备。在深入研究的基础上，把IEEE1588网络对时技术应用到试点工程当中。其次，根据应用情况，研究振荡器频率误差、时标测量误差、通信栈延迟和网络传输延迟等对智能变电站网络对时精度的影响幅度，寻找合理的改进措施。结合IED装置、交换机等硬件支撑设备的发展，全面在智能变电站建设中采用全站IEEE1588网络对时。最后，在智能变电站网络对时技术成熟并规模化应用后，择机通过建立地面链路实现全网的时间统一和同步。

IEEE1588网络对时系统的技术可行性，关键在时钟源、交换机设备和误差补偿三个方面，目前三方面技术均已基本具备应用条件。

5二次系统整合设计研究和应用项目

5.1二次系统整合设计研究和应用项目

a)功能的整合。即对不同设备、不同体系实现同一功能的现象进行整理合并，保留技术性能最佳的系统配置方案。其中包括：

1)对时方案的优化。IEEE1588作为一种亚μs级精度的分布式网络时钟同步方案，为实现IEC61850T5级对时精度提供了很好的技术选择。它简化了整个系统的结构，节省了大量对时光缆/电缆，是今后智能变电站对时系统的发展方向;

2)计量功能的整合。计量功能一般由专用的计量表计或具备计量功能的测控装置实现，即专用硬件实现或以内置插件通过软件的形式实现。从理论上来说，只要具备了相同的原理，具有计量功能的测控装置完全可以取代专用计量表计。取消具有相同计量功能的设备重复配置能够有效节约成本，减少屏柜数量，为节约占地提供条件。

b)系统的整合。即通过对目前变电站存在的各系统的设置进行梳理，合并整理类似资源，简化网络结构，保证信息传输通道的畅通，实现系统之间无障碍互联，减少运行维护工作量。主要包括：

1)站用交直流电源系统的整合。通过整合，站用交直流电源系统由分散的互不相关的若干个子系统形成一个有机的整体，实现了站用交直流电源系统的全景在线监测;

2)通信监控子站与变电站监控系统的整合。由变电站监控系统统一配置测控单元，对通信设备信息、环境信息和变电站其它保护测量信息进行采集，测控单元作为数字化网络的一个智能电子设备(IED)接入系统，通信电源通过一体化电源监控装置连接至站控层。信息在集控端打包，按各级调度所需分类上传。通信监控子站与变电站监控系统的整合有利于提升设备整体质量、节约投资，简化系统结构。

c)设备整合。即通过合并具有类似功能的硬件，实现减少设备数量，减小设备间面积的目标。包括：

1)全站打印机的整合。智能变电站中，所有保护设备均支持IEC61850规约，从而可以直接挂在站控层监控网络上。所以可设置网络打印机服务器柜一面，所有保护柜不再设置单独的打印机，其打印数据通过站控层网络送至网络打印服务器，由该服务器负责统一管理整个网络系统内的打印服务请求，并根据优先级排队打印;

2)合并单元与智能单元的整合。采用合并单元/智能单元一体化装置，实现过程层SMV/GOOSE共网共口，不但节约大量的硬件资源，也使网络得以简化。合并单元和智能单元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;

3)相量测量装置和故障录波装置的整合。相量测量、故障录波采用一体化装置，通过统一的网络接口接收来自过程层的保护故障信息、互感器信息和开关状态信息。故障录波组件和与相量测量组件单独组网，通过各自的网口分别送至各自的站端主站系统。