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摘要：建设统一坚强智能电网已成为未来电网的发展方向和既定目标，智能变电站是智能电网的重要基础和支撑，通过对变电站的智能化升级改造，实现变电站的自动化、信息化和互动化，以满足智能电网可靠、灵活、经济的电能流和信息流传送，全面提升变电站信息集成和数字化监控、自愈和快速响应能力。
关键词：智能电网；变电站；通信协议
中图分类号：TM411文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 12-0000-02
Intelligence Reform Program on Traditional 220kV Substation
Wang Yang
(College of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou310058,China)
Abstract:Building a unified and strong intelligence network has become the future direction and development of grid established goals,smart smart grid substation is an important foundation and support,through the intelligent substation upgrade,implement substation automation,information and interactive technology to meet smart grid reliable,flexible and economical energy flow and information streaming to raise the overall substation information integration and digital control,self-healing and rapid response capability.
Keywords:Smart Grid;Substation;Communication Protocol
变电站智能化改造采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，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，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动、智能巡检等高级应用功能。改造后由智能化一次设备（电子式互感器及常规互感器就地数字化、合并单元、智能化终端等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，变电站将成为能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
一、智能化变电站的体现方式
（1)IEC61850通信规约的应用；
（2)二次设备的网络化；
（3)电子互感器及常规互感器及就地数字化；
（4)合并单元及智能终端的应用；
（5）增加变压器等的在线监测装置；
（6）高级应用的实现；
（7）辅助系统的应用；
各层之间的通信协议如下：
（1）站控层与间隔层保护测控等设备采用IEC61850-8-1通信协议；
（2）间隔层保护测控等设备 与过程层合并器采用IEC61850-9-2点对点通信协议；
（3）间隔层保护测控等设备与过程层智能终端采用GOOSE通信协议。
图1 220kV智能化结构图
过程层设备由互感器、智能就地柜等与一次设备直接联系的单元组成。
二、220kV、110kV、35kV侧的配置思路
（1）220kV、35kV及主变110kV侧采用原有的常规互感器＋就地合并单元的形式，实现电流电压采样值的就地数字化。合并单元将采样值信息以IEC61850-9-2点对点的方式传输给各间隔保护测控等间隔层设备。
（2）110kV出线侧采用电子式互感器＋就地合并单元的形式，合并单元将采样值信息以IEC61850-9-2点对点的方式传输给各间隔保护测控等间隔层设备。
（3）智能开关采用智能终端+GOOSE实现了开关设备的数字化和过程层数字化，智能终端安装在户外智能就地柜内与开关设备配合实现一次设备的智能化。
三、主变的配置思路
每台主变配双重化的主后一体化装置、单套测控装置；主变保护跳各侧开关通过直接用光缆点对点给智能终端发跳闸命令。
主变智能终端、非电量保护及主变本体测控整合下放到主变旁的户外柜，非电量遵循国网要求直采直跳。
主变中性点和间隙电流互感器采用常规互感器，常规互感器的二次模拟信号接入合并单元后可转化为数字信号。合并单元就地放置于户外密封箱中。
间隔层、站控层之间采用以太网双网，以IEC61850通信协议构建，具备站内智能电气设备间信息共享和互操作的条件。
间隔层设备由继电保护装置、测控装置等组成。与过程层智能终端采用GOOSE通信协议，与合并器采用IEC61850-9-2通信标准，220kV、110kV、35kV主变间隔的智能终端和合并单元均配双套。
四、智能终端及智能就地柜
针对户外开关的智能控制要求，采用智能就地柜和智能终端。智能终端是连接一次开关设备和二次保护、测控装置的智能化设备，其作用是采集一次开关设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时通过GOOSE网络接收保护和测控装置的命令对一次开关设备进行操作。
智能终端单独下放到户外，安装在一次设备旁边，通过光纤GOOSE网络与保护室内的保护和测控装置进行通讯。
五、网络及网络设备
智能变电站按三层结构二层网络构建，两层网络为站控层网络和过程层网络，站控层采用双网结构，采用高速以太网光纤环网进行连接。全站采用统一标准的IEC61850通讯规约，网络结构符合DL860.1定义的变电站自动化系统接口模型、逻辑接口与物理接口映射模型，各系统间可实现完全的互操作，因此监控、远动、故障信息子站等主站系统公用一个网络进行信息交互，节省资源。
由于采样值和跳闸命令均采用点对点方式，因此过程层网络只有流量很小的GOOSE信息（每帧一般小于300字节），即使对于数据最大的母线保护装置从网络传输刀闸位置和失灵启动信息，按终期计算其流量也小于10M。因此过程层选用100M带宽的交换机即可满足数据传输的需求。
六、智能高级应用
站控层一体化信息平台，支持各种数据的接入、存储和快速高效的检索，采用统一建模思想和方法，将在线监测、保护、测控、通信、计量、直流辅助系统、环境监测、视频、安防、环境参量等数据的模型标准化。在保护基础数据的完整及一致性基础上，建立统一的全景数据处理平台，为各智能应用提供标准化的信息访问接口。
一体化平台一方面将五防闭锁、顺序控制、电压无功自动控制、智能巡检等高级应用的输入与输出数据进行模型标准化，同时也规范了这些应用对外服务接口的标准化与规范化，为后续的高级应用以及实现变电站与主站的互动提供统一的基础支撑。一体化信息平台系统的高级应用功能，以达到以下智能化水平。
图3 一体化五防原理图
经过智能化升级改造后，将与传统变电站在技术、运行、检修维护等方面均存在较大差异，智能化变电站在国内还处在起步阶段，在今后的应用过程中还会不断的发展、完善、提高。
参考文献：
[1]徐石明.智能变电站技术导则.国家电网公司,2009,12,25
[2]褚农.智能变电站设计规范.国家电网公司,2010,2,22
[3]智能变电站继电保护技术规范.国家电网公司电力调度通信中心,2010,3
[作者简介]汪洋（1990-），男，浙江大学电气工程学院学生。研究方向：电气工程及自动化。
关键词：智能电网；变电站；通信协议
中图分类号：TM411文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 12-0000-02
Intelligence Reform Program on Traditional 220kV Substation
Wang Yang
(College of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou310058,China)
Abstract:Building a unified and strong intelligence network has become the future direction and development of grid established goals,smart smart grid substation is an important foundation and support,through the intelligent substation upgrade,implement substation automation,information and interactive technology to meet smart grid reliable,flexible and economical energy flow and information streaming to raise the overall substation information integration and digital control,self-healing and rapid response capability.
Keywords:Smart Grid;Substation;Communication Protocol
变电站智能化改造采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，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，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动、智能巡检等高级应用功能。改造后由智能化一次设备（电子式互感器及常规互感器就地数字化、合并单元、智能化终端等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，变电站将成为能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
一、智能化变电站的体现方式
（1)IEC61850通信规约的应用；
（2)二次设备的网络化；
（3)电子互感器及常规互感器及就地数字化；
（4)合并单元及智能终端的应用；
（5）增加变压器等的在线监测装置；
（6）高级应用的实现；
（7）辅助系统的应用；
各层之间的通信协议如下：
（1）站控层与间隔层保护测控等设备采用IEC61850-8-1通信协议；
（2）间隔层保护测控等设备 与过程层合并器采用IEC61850-9-2点对点通信协议；
（3）间隔层保护测控等设备与过程层智能终端采用GOOSE通信协议。
图1 220kV智能化结构图
过程层设备由互感器、智能就地柜等与一次设备直接联系的单元组成。
二、220kV、110kV、35kV侧的配置思路
（1）220kV、35kV及主变110kV侧采用原有的常规互感器＋就地合并单元的形式，实现电流电压采样值的就地数字化。合并单元将采样值信息以IEC61850-9-2点对点的方式传输给各间隔保护测控等间隔层设备。
（2）110kV出线侧采用电子式互感器＋就地合并单元的形式，合并单元将采样值信息以IEC61850-9-2点对点的方式传输给各间隔保护测控等间隔层设备。
（3）智能开关采用智能终端+GOOSE实现了开关设备的数字化和过程层数字化，智能终端安装在户外智能就地柜内与开关设备配合实现一次设备的智能化。
三、主变的配置思路
每台主变配双重化的主后一体化装置、单套测控装置；主变保护跳各侧开关通过直接用光缆点对点给智能终端发跳闸命令。
主变智能终端、非电量保护及主变本体测控整合下放到主变旁的户外柜，非电量遵循国网要求直采直跳。
主变中性点和间隙电流互感器采用常规互感器，常规互感器的二次模拟信号接入合并单元后可转化为数字信号。合并单元就地放置于户外密封箱中。
间隔层、站控层之间采用以太网双网，以IEC61850通信协议构建，具备站内智能电气设备间信息共享和互操作的条件。
间隔层设备由继电保护装置、测控装置等组成。与过程层智能终端采用GOOSE通信协议，与合并器采用IEC61850-9-2通信标准，220kV、110kV、35kV主变间隔的智能终端和合并单元均配双套。
四、智能终端及智能就地柜
针对户外开关的智能控制要求，采用智能就地柜和智能终端。智能终端是连接一次开关设备和二次保护、测控装置的智能化设备，其作用是采集一次开关设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时通过GOOSE网络接收保护和测控装置的命令对一次开关设备进行操作。
智能终端单独下放到户外，安装在一次设备旁边，通过光纤GOOSE网络与保护室内的保护和测控装置进行通讯。
五、网络及网络设备
智能变电站按三层结构二层网络构建，两层网络为站控层网络和过程层网络，站控层采用双网结构，采用高速以太网光纤环网进行连接。全站采用统一标准的IEC61850通讯规约，网络结构符合DL860.1定义的变电站自动化系统接口模型、逻辑接口与物理接口映射模型，各系统间可实现完全的互操作，因此监控、远动、故障信息子站等主站系统公用一个网络进行信息交互，节省资源。
由于采样值和跳闸命令均采用点对点方式，因此过程层网络只有流量很小的GOOSE信息（每帧一般小于300字节），即使对于数据最大的母线保护装置从网络传输刀闸位置和失灵启动信息，按终期计算其流量也小于10M。因此过程层选用100M带宽的交换机即可满足数据传输的需求。
六、智能高级应用
站控层一体化信息平台，支持各种数据的接入、存储和快速高效的检索，采用统一建模思想和方法，将在线监测、保护、测控、通信、计量、直流辅助系统、环境监测、视频、安防、环境参量等数据的模型标准化。在保护基础数据的完整及一致性基础上，建立统一的全景数据处理平台，为各智能应用提供标准化的信息访问接口。
一体化平台一方面将五防闭锁、顺序控制、电压无功自动控制、智能巡检等高级应用的输入与输出数据进行模型标准化，同时也规范了这些应用对外服务接口的标准化与规范化，为后续的高级应用以及实现变电站与主站的互动提供统一的基础支撑。一体化信息平台系统的高级应用功能，以达到以下智能化水平。
图3 一体化五防原理图
经过智能化升级改造后，将与传统变电站在技术、运行、检修维护等方面均存在较大差异，智能化变电站在国内还处在起步阶段，在今后的应用过程中还会不断的发展、完善、提高。
参考文献：
[1]徐石明.智能变电站技术导则.国家电网公司,2009,12,25
[2]褚农.智能变电站设计规范.国家电网公司,2010,2,22
[3]智能变电站继电保护技术规范.国家电网公司电力调度通信中心,2010,3
[作者简介]汪洋（1990-），男，浙江大学电气工程学院学生。研究方向：电气工程及自动化。