二次系統(tǒng)架構(gòu)體系的變化

IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)提出了變電站的三層功能結(jié)構(gòu)、功能間的邏輯接口以及邏輯接口到物理接口的映射。根據(jù)IEC61850的上述指導(dǎo)思想，國(guó)內(nèi)智能變電站實(shí)施過程中設(shè)計(jì)了多種不同的體系結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)用較多的是“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，也提出過“三層三網(wǎng)”結(jié)構(gòu)及“三層一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)。各種結(jié)構(gòu)形式的共同點(diǎn)是遵從三層結(jié)構(gòu)，而在網(wǎng)絡(luò)配置上差異較大。當(dāng)前最經(jīng)典的智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，為“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，三層：站控層、間隔層、過程層，兩網(wǎng)：站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)，站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)物理上相互獨(dú)立。

1.三層設(shè)備

站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)工作站、操作員工作站、對(duì)時(shí)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制(SCADA)、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理、順序控制等相關(guān)功能。站控層功能宜高度集成。

間隔層設(shè)備一般指保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等二次設(shè)備。間隔層設(shè)備的功能是采集本間隔一次設(shè)備的信號(hào)并對(duì)一次設(shè)備產(chǎn)生保護(hù)、控制和監(jiān)視作用，并將相關(guān)信息上送給站控層設(shè)備和接收站控層設(shè)備的命令。

過程層設(shè)備包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流電壓互感器等一次設(shè)備及其所屬的智能終端和合并單元。智能終端和合并單元將交流采樣信號(hào)和直流開入開出信號(hào)（狀態(tài)信號(hào)）就地轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，是一次設(shè)備數(shù)字化和智能化的接口。

2 兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)

三層設(shè)備之間通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息共享。間隔層設(shè)備與站控層設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)稱之為站控層網(wǎng)絡(luò)，過程層設(shè)備與間隔層設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)稱為過程層網(wǎng)絡(luò)。

站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站控層內(nèi)部以及站控層與間隔層之間的數(shù)據(jù)傳輸；過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)過程層內(nèi)部以及間隔層與過程層之間的數(shù)據(jù)傳輸。間隔層設(shè)備之間的通信，物理上可以映射到站控層網(wǎng)絡(luò)，也可以映射到過程層網(wǎng)絡(luò)。全站的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用高速工業(yè)以太網(wǎng)組成。

（1）站控層網(wǎng)絡(luò)

站控層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議采用MMS（ManufacturingMessageSpecification，制造報(bào)文規(guī)范），故也稱為MMS網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)可通過劃分VLAN(虛擬局域網(wǎng))分隔成不同的邏輯子網(wǎng)以減輕數(shù)據(jù)壓力。

（2）過程層網(wǎng)絡(luò)

過程層網(wǎng)絡(luò)包括用于間隔層和過程層設(shè)備之間的狀態(tài)與控制數(shù)據(jù)交換的GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent，通用面向?qū)ο笞冸娬臼录┚W(wǎng)和用于間隔層與過程層設(shè)備之間采樣值傳輸?shù)腟V（SampledValue，采樣值）網(wǎng)。

二次系統(tǒng)檢修工作的變化

1.檢修內(nèi)容的變化

（1）一致性測(cè)試

智能變電站采用統(tǒng)一的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，裝置之間的通信、互操作的規(guī)范性需要通過IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的一致性測(cè)試來驗(yàn)證。因此，無論新建變電站還是后期增加、更改裝置都需要進(jìn)行一致性測(cè)試。

（2）智能組件的檢修

智能變電站實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化，保護(hù)交流量和開關(guān)量輸入以數(shù)字化方式提供，其控制命令、告警信號(hào)也采用數(shù)字化的方式輸出。因此二次系統(tǒng)檢修的對(duì)象擴(kuò)大到合并單元、智能終端等智能組件，內(nèi)容側(cè)重于對(duì)合并單元、智能終端等裝置的精度、動(dòng)作時(shí)間及同步性能的測(cè)試。

（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的檢修

智能變電站實(shí)現(xiàn)了二次設(shè)備及回路網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（主要是交換機(jī)）具有非常重要的地位，對(duì)其功能和性能要求均非常高。檢修內(nèi)容不僅包括時(shí)延、吞吐量、丟幀率等基本性能測(cè)試，還包括多層級(jí)聯(lián)后性能及VLAN劃分、優(yōu)先級(jí)處理、端口鏡像、廣播風(fēng)暴抑制、自檢告警等功能要求。

由于統(tǒng)一的通信規(guī)約、一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備及回路網(wǎng)絡(luò)化帶來的變化，使得智能變電站的檢修內(nèi)容和要求由傳統(tǒng)的硬結(jié)點(diǎn)檢修轉(zhuǎn)為軟報(bào)文檢修。

2.檢修工具的變化

對(duì)應(yīng)于檢修內(nèi)容的變化，智能變電站中出現(xiàn)了數(shù)字化保護(hù)測(cè)試儀、手持式調(diào)試終端（手持式光數(shù)字測(cè)試儀/光萬用表）、合并單元測(cè)試儀、時(shí)間同步SOE測(cè)試儀、智能變電站網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀、光功率計(jì)等新型檢修設(shè)備及工具，大大豐富了變電站的檢修手段。

3.檢修機(jī)制的變化

常規(guī)變電站保護(hù)裝置和測(cè)控裝置的置檢修壓板是保護(hù)裝置進(jìn)行檢修試驗(yàn)時(shí)屏蔽軟報(bào)文和閉鎖遙控的，不影響保護(hù)動(dòng)作、就地顯示和打印等功能，達(dá)到方便檢修人員調(diào)試維護(hù)的目的。智能變電站保護(hù)裝置的置檢修壓板是檢修時(shí)閉鎖相關(guān)保護(hù)動(dòng)作的。保護(hù)、測(cè)控、合并單元和智能終端都有檢修壓板，不同的智能設(shè)備之間檢修壓板的組合會(huì)有不用的動(dòng)作行為。

4.壓板的變化

智能變電站取消了大部分的硬壓板，常規(guī)變電站硬壓板的功能大多由軟壓板實(shí)現(xiàn)，所以軟壓板的分類設(shè)置與操作就顯得尤為重要。

（1）軟壓板分類

智能變電站軟壓板一般分為以下幾類：保護(hù)功能投退軟壓板、定值控制軟壓板、采樣數(shù)據(jù)接收軟壓板、GOOSE出口軟壓板、測(cè)控功能軟壓板。

（2）軟壓板操作

正常情況下，軟壓板操作在監(jiān)控后臺(tái)實(shí)行遙控操作。在保護(hù)裝置與監(jiān)控后臺(tái)通信中斷時(shí)，若急需對(duì)保護(hù)軟壓板進(jìn)行操作，可允許就地操作，就地操作時(shí)，應(yīng)防止誤入間隔，并仔細(xì)核對(duì)裝置和壓板命名。

5.二次回路安全措施的變化

二次回路上的工作是一項(xiàng)安全隱患很高的工作，要求工作人員不僅工作細(xì)膩、規(guī)范，而且要掌握并會(huì)設(shè)置必要的安全措施。

常規(guī)微機(jī)保護(hù)裝置通過二次電纜與其他一、二次設(shè)備之間構(gòu)成各種各樣的復(fù)雜二次回路，同時(shí)各保護(hù)屏柜之間的聯(lián)系也是通過端子排之間的二次電纜連接實(shí)現(xiàn)。智能變電站用光纜取代了常規(guī)變電站的電纜接線方式，各設(shè)備由傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬結(jié)點(diǎn)信號(hào)傳輸方式變?yōu)橛蒅OOSE、SV、MMS網(wǎng)絡(luò)組成的軟報(bào)文傳輸方式，這一轉(zhuǎn)變使二次回路在構(gòu)成上發(fā)生了重大改變，與之對(duì)應(yīng)的二次回路安全措施也發(fā)生了很大變化。

智能變電站中檢修設(shè)備與其他運(yùn)行設(shè)備的聯(lián)系主要依靠光纖和網(wǎng)絡(luò)，在不破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的前提下，物理上就不能完全將檢修設(shè)備和運(yùn)行設(shè)備隔離。要實(shí)現(xiàn)有效的硬件隔離，在回路上已不可能實(shí)現(xiàn)，只有通過對(duì)裝置進(jìn)行各種設(shè)置，改變信息發(fā)送方和接收方的狀態(tài)，才能避免“三誤”等情況的發(fā)生。

原標(biāo)題:【智能站系列】智能變電站對(duì)二次系統(tǒng)的影響