摘要：随着电网规模的不断扩大，现代电网运行的可靠性、安全性、稳定性越来越依赖电网的控制技术，作为电网控制系统基础和关键的变电站自动化系统承担着艰巨的作用。本文以基于IEC 61850标准的智能变电站自动化系统为研究对象，结合新架构的全网络化智能保护平台，采用理论和实际相结合的方法，提出了先进、可靠且经济的智能变电站自动化系统的优化设计思路。 关键字：智能变电站；自动化系统；设计 1引言镀铬板
智能变电站的自动化系统以IEC 61850作为唯一的信息模型和通信标准，通过利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术，实现将传统变电站的继电保护、控制、测量、信号、计量、故障录波、远动等功能整合与一体，对变电站全部设备的运行状况进行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。 2智能变电站综合自动化系统 2.1智能化变电站自动化系统概述 智能化变电站自动化系统分为站控层、间隔层、过程层、站控层网络和过程层网络。质谱流式细胞技术
变电站控层设备包括变电站就地操作后台系统、外部数据交互接口和功能服务模块等。功能服务模块通过间隔层设备传送来的信息实现变电站级跨间隔的控制服务，如变电站防误闭锁功能、电压无功控制，也可接收来自控制中心的命令实现区域系统防误操作、区域安全稳定控制和区域电压无功优化控制等功能。站控层设备一般由监控系统主机、操作员站、工程师站、数据服务器、数据通信网关、继电保护及故障信息管理子站、网络通信记录分析系统、智能接口设备以及其他各种功能站构成。
间隔层主要实现保护和测控功能，并实现相关的控制闭锁和间隔级信息的交互功能，间隔层设备通过过程层网络及站控层网络实现设备间的相互对话。间隔层设备包括测控装置、继电保护装置、故障录波装置、电能计量装置、相量测量装置、安全稳定控制装置等。
过程层直接和一次设备相连，该层设备可以就地安装于一次设备场地，通过合并单元实现一次设备工作状态和设备属性的数字化，过程层设备通过过程层网络和间隔层设备相连。过程层设备一般包括电子式互感器、合并单元、智能终端以及其他智能组件等。
山西医科大学图书馆 2.2智能变电站自动化系统的特点
（1）功能综合化，综合了变电站内除一次设备和交直流电源以外的全部二次设备。
（2）系统构成模块化，模块化的构成方便了变电站综合自动化系统 模块的组态，适应了变电站的集中组屏方式。
（3）结构分布、分层、分散化，综合自动化系统由站控层、间隔层和过程层共同搭建，整个系统是由庞大的CPU共同构成的一个完整且高度协调的有机综合系统。
（4）操作监视屏幕化，操作人员在主控室或调度室内，可完成对变电站设备和输电线路的全方位监视和操作。
（5）通信局域网络化、光缆化，计算机局域网络技术和光纤通信技术在智能变电站的综合自动化系统中得到了普遍应用。月朗星稀夜
（6）运行管理智能化。智能化不仅表现在常规自动化功能上，还表现一二次设备和通信设备都具备完善的自检功能，能够在线自诊断，在能够在线自诊断，并将诊断结果送往主控站或调度中心，因此可根据设备的运行状况实现状态检修。
3智能变电站自动化系统优化设计
3.1 智能变电站自动化系统优化设计方案
表中所示的四种不同自动化系统组网形式进而衍生出不同的具体的组网方案。
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方案一：保护直采直跳，“三层两网”结构，SV、GOOSE、MMS 分
别组网，此方案完全符合《110（66）kV～220kV 智能变电站设计规范》，保护直采直跳，保护功能不依赖网络，SV、GOOSE 和 MMS 分网传输，交换机负载轻，可靠性高，但存在交换机和光纤数量多，系统复杂，投资较大，经济性差等不足，且对保护功能和自动化功能而言灵活性较低。
方案二：保护直采直跳，“三层两网”结构，SV、GOOSE 合并组网，间隔保护、测控功能依然采用光纤点对点方式直接与过程层合并单元和智能终端连接，网络结构按“三层两网”，但其中过程层网络 SV、GOOSE合并组网。当电压等级高的时候需对网络的可靠性进行验证。
方案三：保护直采直跳，“三层一网”结构，SV、GOOSE、MMS 合并组网，间隔保护、测控功能依然采用光纤点对点方式直接与过程层合并单元和智能终端连接，网络结构按“三层一网”，不专设过程层网络，保留站控层网络，SV、GOOSE、MMS 合并组网。站控层网络可同时传输 SV、GOOSE、MMS、IEEE1588，通过网络线数处理技术、VLAN、GMRP 等技术手段保证网络传输可靠性。此方案中，过程层设备和间隔层设备间用点对点光纤传输信息，站控层网络与过程层网络合一，无需过程层交换机，具有网络简
化，投资较低的优点，但与方案1，方案2相同都有保护功能灵活性低的特点，智能组件仍需通过光纤与站控层网络直连，站控层需增加交换机端口，光纤和交换机总数量仍较多，可进一步优化，由此最新提出了站控层、过程层接口合一的方案。
方案四：全网络方案，采用全网络化信息传输，网络构架按“三层两网”设置，站控层可采用星型单网（高电压等级采用双网提高可靠性），过程层采用星型双网，采用完全的过程层网络方式。间隔保护、测控、计量以采用及网络报文记录和故障录波等功能通过过程层网络获取 SV 和开关量 GOOSE 信息，跳闸命令和间隔间联闭锁信号也通过 GOOSE 网络下发。SV和GOOSE 共网设计。这种架构光纤连接最简单，网络界面最清晰，但对网络可靠性、实时性提出了较高的要求，因此过程层网络采用星型双网冗余方案。此方案采用典型三层两网结构，符合标准的 IEC61850 体系，最大限度地满足信息共享，网络结构最为清晰，各种功能可灵活分布。但由于全网络化信息传输，保护功能依赖交换机和对时系统，单一元件故障可能导致大范围保护退出，同时过程层 SV与 GOOSE 共网，为保证可靠性要求需对变压器双重化配置，对应的各侧合并单元和智能终端也双重化配置，分别接入两个过程层网络。其余设备单配置，同时接入两个过程层网络，故此方案交换机数量多，投资大。
3.2 智能变电站自动化系统优化设计方案选择思路
在智能变电站自动化系统设计中选定一个最优组网方案对整个自动化系统的稳定有着十分重要的意义，而在方案选择过程中需考虑的因素繁多，我们要综合考虑可靠性、灵活性、实时性、经济性指标等得出适当合理的方案。
“可靠性”指标是指网络整体的可靠性以及继电保护的可靠性。由于电力生产的连续性和重要性，变电站自动化系统的网络可靠性是非常重要的，应避免一个设备或装置的损坏导致的站内通信中断。故双星型的网络拓扑结构，拥有冗余的网络设备显然能使网络的容错能力提高，使得系统的可靠性大幅上升。保护直采直跳防止了经过网络连接后造成的回路不清晰所可能带来的采样值数据的接受、跳闸命令的传输执行的不可靠性，确保机电保护功能的安全可靠。
“灵活性”指标是指变电站二次保护的灵活程度，灵活程度越好的方案更符合期望。采用保护直采直跳方案时，系统的保护功能单一，使用网采网跳方式时保护可以通过对保护模块的定义实现多种保护方式，灵活方便。
“经济性”是指采用不同组网方案的建设成本。当然建设成本越少的方案越好。在组网方案选择时，对成本影响最大的因素就是设备价格与数量，而组网过程中最主要的设备就
是交换机，故此指标可用一个方案中所用交换机的总成本来计算。
“实时性”指标衡量了网络的传输性能的优劣，实时性好即网络的传输时延小，数据能更快速的传达到目标位置，以致系统能快速做出反应。在变电站的自动化系统网络中的时延主要是交换机数据处理和转发产生的。由于 GOOSE 对网络实时性的要求高，所以这里我们可以用 GOOSE 报文从智能组件传到保护测控单元的最糟糕的情况下的延时作为衡量标准。
4 结语
检测技术及应用 对现有智能变电站自动化系统的结构模式进行经济、技术方案比较论证，然后对相关方案加以优化组合后，并从可靠性、灵活性、实时性、经济性等因素考虑，确定智能变电站自动化系统的结构模式。
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