智能变电站过程层应用技术研究

李楚豫 陈添阳 赵晨曦

摘要：智能变电站是在传统的变电站基础之上融入智能化技术或者设备而设计出的新兴变电站，智能变电站能够实现自主完成对变电站中电量信息的搜集、电能的控制、用电保护等工作。智能变电站的设备网络化主要是体现在系统结构上，其只要有站控层、间隔层、过程层组成，其中的过程层是在满足IEC61850标准中相关要求的前提下坚持可靠性、稳定性的原则而设计出的技术，过程层技术设备的引入能够有效的解决相关技术难题，例如设备运行时受到的干扰、不能够有效合理的隔离高低压、无法进行信息共享操作等，然而过程层技术中的设备相对比较复杂，加上技术上的复杂性使得人们对这项技术的运用有一定的疑义，而现阶段的智能变电站中采用过程层技术方面还欠缺经验，相关的设备运行方案达不成统一的共识，因此在智能变电站领域对过程层技术的探讨是亟待解决的。

关键词：智能变电站;过程层;应用技术

引言：

过程层技术在智能变电站中的运用是时代发展的必然趋势，需要相关工作人员对这项技术进行充分的研究之后将该技术合理有效的应用于智能变电站中，这样能够有效的解决传统变电站无法解决的难题，不仅有效推动了智能变电站的广泛应用，还符合了国家可持续发展的战略目标。智能变电站与过程层技术能够完美结合能够促进变电站发挥其实质性的作用，不仅提高了变电站工作人员的工作质量和工作效率，还提高了变电站为人们服务的质量，提高了人们的生活水平，进一步促进了国家经济文明建设的进程。

1智能变电站过程层的介绍

智能变电站主要通过智能化设备实时监控用户端用电量，将电能按需、安全、可靠输送给用户端。过程层在智能变电站自动化系统中的最底层，它是一次设备与二次设备的结合，主要完成运行设备的状态检测、操作控制命令的执行和实时运行电气量的采集工作，实现基本的状态辆和模拟量的数字化输入/输出，比如模拟量和数字量的转换、开关量的输入输出等，可以说过程层的工作直接影响变电站的信息采集和操作执行的速度。

过程层是由一次设备（变压器、断路器、隔离开关、电压/电流互感器等设备）和一次设备所属的智能组件以及独立的智能电子装置构成，通过这些设备完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。同时智能变电站还将常规变电站中间隔层的部分功能移至过程层，从而减轻间隔层的功能，确保信息采集的准确性以及高效性。另外，相比于一般的变电站，智能变电站的一、二次设备的使用上也发生了一些变化。首先他们在一次设备上采用电子式互感器代替以往的电磁式互感器，同时用智能化开关取代了以往的开关设备多个智能电子设备使用之间通过GOOSE、采样值传输机制进行信息的传递。该设备的配备可以更好的监测变电站的电力使用情况以及信息的检测与数据的采集等。

2智能变电站过程层存在的问题

过程层在目前实际工程应用中存在的最大问题便是它的不稳定性，在智能电网的过程层中会用到许多的新设备，但是这些设备的可靠性并未得到变电站运行实践的证明。我们都知道在电网运行过程中，故障的发生与扩散往往就在瞬间，如果相关的智能设备可靠性得不到保障，那么整个变电站设备都将会面临较大的冲击，甚至造成更大范围的设备损坏和电能损失。因此，智能变电站的推广要以智能设备运行的可靠性作为保障，同时相关的操作单元要具备更强的抗干扰能力。

3.过程层的基本要求

3.1采样值传输技术要求

采样值传输是智能变电站中间隔层与过程层之间信息交流的重要环节，这个环节的存在将间隔层与过程层相互连接实现了两者之间的相互通信，在这个过程中需要采样值传输满足一定的技术要求才能够保证这个过程传输的稳定性。

对采样值传输的技术要求是如下几点：（1）当智能变电站的过程层上出现传递数据流量非常大的时候，需要对数据信息的实时性要求的高低进行判断，若对数据信息的实时性要求高的时候需要采取发布者/订阅者结构进行采样值传输通信工作;（2）在相关的规范定义当中，智能变电站的过程层网络是在采样值传输通过光纤形式上实现接通，间隔层是利用过程层交換机的功能作用下接收采样值的信号的，通过这样的方式实现了数据信息的互相传递并共享的。

3.2GOOSE实时性要求

GOOSE是GenericObjectOrientedSubstationEvent的简称，意思是面向通用对象的变电站事件，是以发布者/订阅者机制为基础，能够通过与智能变电站系统之间进行信息交流的方式快速和获取相关的数据信息，并映射出这些数据信息到指定的平台中。这个服务项目主要是在智能变电站中利用一次设备的作用在智能单元与间隔层保护设备之间进行数据信息的传递，也包括系统下发的信号或者命令。因此，在智能变电站运行的过程当中对于重要的信号或者命令要进行快速反应并实时进行传递到指定的目标设备系统中，在此期间就要求GOOSE具备实时性、时效性的特点。

3.3智能终端设计基本要求

作为智能变电站的重要设备，智能终端通过相关的线缆将自身组成部件与一次设备连接到一起，实现对智能变电站运行过程中的设备状态等信息的实时监测。智能终端的主要服务对象就是GOOSE，在对其进行实时监测的前提下达到命令控制的目标。要想令智能终端合理有效的发挥其作用，就需要在进行设计安装时考虑以下四点内容：（1）要满足相关的技术标准，尽量选择封闭的空间进行智能终端的安装工作，以便对其进行必要的防护，并且防护的级别必须要尽可能高，避免任何因素对其运行产生不必要的影响;（2）由于智能终端的服务对象是GOOSE，而GOOSE的主要工作内容就是实时传递数据信息或者信号命令，因此智能终端也需要拥有足够快的反应速度以及信息数据传递速度，在设计时就需要对这方面的功能进行保证，便于信息数据传递工作的连续性;（3）在进行智能终端的设计工作时要注意智能终端要具备信息存储记录的功能，因为在智能变电站运行过程中，智能终端需要对其服务对象GOOSE所接收到的命令，包括发送命令的源头、接受命令的时间、传递命令的动作等，这些都需要智能终端进行数据备案记录下来，而且还要在智能终端上设计相关的查看这些命令的方式，以便后续工作中要对这些命令进行查询;（4）设计智能终端时还要对终端自身的功能进行完善，尤其是自身的通信和转换功能，这些功能是执行智能变电站相关系统下发命令的前提条件。

结束语：

智能变电站过程层是智能变电站中十分重要的一环，在今后的发展中，优化及完善过程层设备，提高其精确性、实时性及可靠性，从而高效发挥电能的利用率，提高电网的运行效率，促进电网更加稳定可靠地发展。

参考文献：

[1]刘洪义，李字霞，李志刚等.智能变电站过程层应用技术研究[J].黑龙江科技信息，2016，（16）：42-42.

[2]孔德全.基于掌政220KV智能变电站过程层应用技术研究及其可靠性分析[D].华北电力大学（北京），2015.

[3]胡昊.500千伏智能变电站过程层应用技术研究[J].黑龙江科技信息，2016，（16）：43-43.