220kV西泾智能变电站二次系统设计技术研究

电网设计　２２０ｋＶ￣智能变电站二次系统设计技术研究　勘测设计　圃且嚼璃畴艉珊田哑鳗咖曾■砸整嘧西　设计方法，使设计人员在智能化变电站施工图　成来源于站内二次设备之间的逻辑关系和物理　设计过程中能准确反映二次设备之间的逻辑关　系和物理连接，同时根据实施经验分析目前设　计方式的弊端并提出改进建议，为智能变电站　连接，而这种逻辑关系和物理连接又是传统继　电保护、自动化等技术在智能变电站的应用。　因此在智能化变电站施工图设计过程中，如何　表达二次设备之间的逻辑关系和物理连接尤为　重要。　设计技术的发展提供思路。　１西泾变二次系统概况　２２０ｋＶ西泾变电站是国家电网公司首批智　逻辑关系体现继电保护和自动化方案，通　过在ＩＥＤ￥１Ｊ造厂商提供的装置原理图和虚端子图　能变电站试点之一，自动化系统在逻辑功能上　基础上设计数据流连接体现，设计表达应能够指　由站控层、间隔层和过程层三层设备组成，　采用分层、分布式网络系统实现连接，整个　体系为“三层设备两层网络”结构。２２０ｋＶ过　程层采样值采用点对点方式，ＧＯＯＳＥ采用组　网方式，２２０ｋＶ线路保护跳闸除组网方式另　外增加直跳方式。１１０ｋＶ过程层采用采样值、　Ｇ０ＯＳＥ、ＩＥＥＥ１５８８三网合一方式。２２０ｋＶ、　１１０ｋＶ系统均采用测控保护一体化装置，各间隔　的过程层和间隔层设备下放布置于ＧＩｇ现场智能　控制柜。　２二次设计表达需求　传统的变电站功能由设备和回路共同确　定。设备具备特定的功能，且定义了外部的输　入输出接口，在变电站建设时通过电缆回路实　现了变电站需要的各种功能，而此后变电站生　命周期内重要工作就围绕着这些设备和回路而　展开［２］。　常规变电站中施工图一般通过电流、电　压回路图，控制信号回路图等表达二次设备原　理、功能及电气一、二次设备连接关系；通过　端子排图、安装接线图及电缆清册等反映设备　电缆接线情况，直接指导施工接线和运行检修　维护。　信息的网络化传输使智能变电站的回路在　视觉上变得抽象，变电站功能实现基于数据模　型配置和数据流连接，数据模型包括反应一次　接线的ＳＳＤ文件和包含ＳＳＤ、ＩＣＤ及数据流配　置的ＳＣＤ文件，数据流连接包括通用面向对象　的变电站事件ＧｏｏＳＥ（Ｇｅｎｅｒｉｃ　０ｂｊｅｃｔ　Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ＳｕｂＳｔａｔｉｏｎ　Ｅｖｅｎｔ）和采样ＳＶ（Ｓａｍｐｌｅｄ　Ｖａｌｕｅｓ）的虚　端子连接。其中以包含全站虚回路［２］信息的变　电站配置描述（ＳＣＤ）文件为核心，ＳＣＤ文件的生　导厂商的ＩＣＤ、ＳＣＤ数据模型配置，满足调试信　息需求，便于运维、扩建等对全站方案的理解。　物理连接主要反映为二次装置的光缆联　系，少量光缆代替大量电缆是智能变电站的主　要特点之一，也是施工当中与常规站的主要区　别之一，设计表达应能准确指导施工接线，同　时方便调试、运维中的接线核查。　３　２２Ｏｋｖ西泾变二次系统设计表达方法　为满足上述需求，依托２２０ｋＶ西泾变电　站工程，本文提出通过“ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图　＋ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息逻辑配置表十装置光缆联系　图”表述智能站二次设备间逻辑关系和物理联　接的施工图设计方法，图纸按间隔划分，设计　流程如图１所示。　｝ｌ　ｊ璧ｒ————］　ｉ【｝　　广—再而　］　一一　赢　ｌ；ｆ　琳刚…　流　Ｉ　　丽　丝　．　ｉ｛　邀　“．　端　——一　Ｉ并　图１智能站二次施工图设计流程　首先根据间隔设计方案，通过分析设备类　型，保护原理及自动化方案，绘，Ｏｓｖ信息流图　及ＧＯＯＳＥ信息流图，表达设各间逻辑关系。类　似常规变电站的保护原理图、电流电压回路图　及控制信号回路图，ＳＶ信息流图反映了设备间　电流电压数据流的连接，Ｇ００ＳＥ信息流图反映　了设备控制原理和信号传输要求等内容，即设　计方案的逻辑原理。在ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图基　础上，再根据ＩＥＤ￣ＩＪ造厂商提供的具体设备虚端　子图及原理接线图，分别绘制ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息　２０１１年Ｏ４月第２期　一ｂＪ，■　　逻辑配置表和装置光缆联系图。前者结合设备　自动化信息，也表示出了信息在网络中传输的　具体路径。　输入输出的确定数据模型，以表格形式具体体　现上述逻辑关系，为厂商完成全站数据模型配　置及工程调试提供依据。后者根据具体的设备　以１１０ｋＶ线路ＳＶ信息流图为例，如图２所　示，本间隔线路ＯＣＴ电气单元电流、ＥＶＴ合并　单元电压、母线ＥｖＴ合并单元均经线路ＯＣＴ合　物理端口配置，反映设备间光缆接线，直接指　导施工接线。　以下以２２０ｋＶ西泾变电站１１０ｋＶ线路间隔施　工图设计为例，说明本方法的具体实施。　并单元数据汇总后接入线路过程层交换机。保　护测控装置所用保护测量电流电压、电能表所　用计量电流等数据取自该交换机，故障录波器　及母线保护所需保护电流数据、网络记录分析　仪所需全部电流电压取自和过程层交换机级联　的１１ＯｋＶ过程层中心交换机。以信息集ＳＶ－ＡＯ１　为例，它包括线路保护电流、测量电流、切　３．１　ＳＶ／ＧｏｏＳＥ信息流图　ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图包括两部分：信息传　输回路图和信息流向表。前者表示ＳＶ和ＧＯＯＳＥ　信息的实际传输路径，包括中间环节交换机，　为使信息流向清晰，以信息集编号代表装置Ａ　换后的母线压和线路ＥＶＴ抽取电压，就原理而　言，它表示保护测控装置所需的所有采样值信　息由线路ＯＣＴ合并单元提供；就数据传输路径　而言，采样值信息经由线路过程层交换机实现　从合并单元到保护测控装置的传输。　至装置Ｂ的所有信息。后者包括每个信息集编　号对应的发送方、接收方及信息内容。两者结　合，既包括了保护原理和控制、信号、闭锁等　ｌｌＯｋＶ渤｝ｌ　ＩＩａｌ・Ｉｂｌ－Ｉ［１’　ＤＣＴ电气革冠ｌ　ｃＩａ３．Ｉｂ３．１ｃ３’　０　Ｉ　ｌｌ０ｋＶ　——＿１躲蛾轰　］ｌｌＯｋＶ￣ｌｌ　ｆ两　雷　ｉｌＱｌｑＵｉ己ｊ｝　荆　Ｉ　Ｉ　ＳＶ—ＢＯＩＩ　ＥＶＴｊｉＩｌ摸碉幔ＪｘＩ　，　————．．．．　．’　积　Ｕｌａｌ，Ｕｌｂ１．Ｕｌｃｌ＇　Ｕ２ａｌ　Ｕ２ｂｌ　Ｕ２ｃ１　，ＥｎＶ０Ｔｗ驻Ｉ￣　Ｉ　　｜Ｊ２。　“２　Ｕ２ｃ１），　．　ｌ　ｌ　ｓＳ、Ｖ，枷－ＢＯ２Ｉ　￥、Ｖ，－舰Ｂ０１Ｌ＿！＿＿！：苎：：１ｌ　ｉⅡ　　．任丘，ｊ　ｃ贯＇％｝　Ｉ　ｊ　‘：　—１Ｉ　：　：ｕ　ｘ　１　ＳＶ售息澶匍表　ｌｌＯｋＶ　甜　售毫轴号　内售　发送　棱敷　ＳＶ耐口｝矿啦、艇嘟、栅丘　ｌｌＯｋＶ嬲柏ｌ妒瓣臻量、　ＡＯＩ、ＢＯｌ　麟电压、姗ＥＶＴ岫电压　ｌｌＯｋＶ残２ｌ口ＣＴ台并单元　诵售霸络ｌ　ｉ劈　ｉ　ＳＶ—Ａ０２、Ｂ０２　按蹄鼎Ｐ宅禽　ｌｌ０ｋＶ镬即Ｃ丁台并单元　Ｉ】０ｋＶ踬俣护　ＳＶ－Ａ０３　ＳＶ—Ａ。４　；Ｉ；Ｉｌ保｛　啦　计量啦ｔ计｛ｌ电匿　ｌｌＯｋＶ蜘窖口ＣＴ台并单元　１ｌＯｋＶ自恽景警嚣　ｎ０ｋＶ残２ｌａＣＴ台并单元　１１０ｋＶ强譬龟氅寰　图２　ｌ　ｌＯｋＶ线路ＳＶ信息流图　３．２　ＳＶ／ＧＤＯＳＥ信息逻辑配置表　Ｓｖ／Ｇ００ＳＥ信息流图表示出保护及自动化　ｓＶ／ＧＤＯＳＥ信息逻辑配置表参考常规二次　回路按照模拟量开入、开关量开入、开关量开　出的分类，将智能设备之间的虚端子通过表格　方案，而要生成变电站数据模型文件，还需结　合厂商提供的虚端子图，提供装置具体的开入　开出虚端子连接关系，ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息逻辑配　置表的作用就是把方案映射为具体输入输出信　号的关联。　，－＾　的形式连接起来。表格共设置信息集编号、信　息内容、起点设备名称、起点设备虚端子号、　起点设备数据属性、终点设备名称、终点设备　虚端子号、终点设备数据属性八列。信息集编　Ｄ　－　２０１１年Ｏ４月第２期　号与ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图中信息集编号对应，　３．３装置光缆联系图　装置光缆联系图主要反映二次设备之间光　设备数据属性为系统集成商根据ＩＥＣ６１８５０规范　建模后形成的数据。每条信息为配置表一行，　通过起点设备虚端子号与终点设备虚端子号　将智能设备关联。仍以图２中ＳＶ＿Ａ０１信息集为　例，共有采样额定延迟时间、采样额定延迟时　间品质、每相保护电流、每相保护电流品质等　３２条信息内容，对应ＳＶ信息逻辑配置表的３２　行。以采样额定延迟时间为例：　缆连接关系，其前提条件为网络方案和设备光　接口配置。设备之问的光缆通过柜内光配单元　来进行配线，根据ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图，以屏　柜为单位，先分析光缆走向并选择光缆类型，　再根据站内智能设备装置插件和光接口配置，　完成光配单元配置图并关联相应信息集。　图３为１１０ｋＶ线路间隔光缆联系图，大部分　信息集编号一一ＳＶ＿Ａ０１；　二次设备均安装于就地智能控制柜，因此选择以　信息内容一一采样额定延迟时间；　智能控制柜为出发点绘制光缆联系较为清晰。每　起点设备名称一一１１０ｋＶ线路ＯＣＴ合并单　个不同去向采用１根光缆，先根据ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信　兀；　息流图表示的收发需求确定光缆规格，对纤芯　起点设备虚端子号一一ＳｖＯＵＴ０１；　编号ｆ通过纤芯套管颜色区分）；再分配接入的光　起点设备数据属性一一Ｍｕ３２６１／Ｍｕ．ＬＬＮ０．　配单元端子号：然后完成实际接入的柜内设备　ＤｅｌａｙＴＲｔｇ．ｉｎｓｔＭａｇ．ｉ；　配线，内容包括装置名称、尾纤编号和具体的　终点设备名称一一１　１０ｋＶ线路保护测控装　装置插件／端口号；最后通过使用说明，描述纤　芯对应的信息集编号或信息内容，与ＳＶ／ＧＯＯＳＥ　置：　信息流图或信息逻辑配置表产生关联。以图３中　终点设备虚端子号一一ＳｖＬＤ０１：ＳＩＮ０１、　智能控制柜至１１０ｋＶ电能表柜的光缆为例，具体　ＳＶＬＤ０２：Ｓ１Ｎ０ｌ；　去向为过程层交换机至电能表的光缆，编号为　终点设备数据属性一一Ｓ　Ｖ　Ｌ　Ｄ　０　１／　Ｙ－Ｇ１０１Ａ，规格４Ｇ（用２－心Ｈ－－备２Ｇ），交换机收发　ＳＶ１ＮＧＧＩＯ　１．ＤｅｌａｙＴＲｔｇ　１．ｉｎｓｔＭａｇ．ｉ，　端口利用端口１２，传输信息集ＳＶ－Ａ０４，根据ＳＶ／　ＳＶＬＤ０２／ＳＶＩＮＧＧＩＯ１．ＤｅｌａｙＴＲｔｇ１．ｉｎｓｔＭａｇ．ｉ。　ＧＯＯＳＥ信息流图可知传输内容为计量电流、计　ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息逻辑配置表是生成ＳＣＤ文　量电压，根据信息集编号可查阅ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息　件的关键，是智能变电站虚回路的具体体现，　逻辑配置表获取具体设备数据属性。　厂商根据表中的虚端子号即可关联虚回路并生　施工单位根据本图即可完成光纤熔接及光　成数据模型文件，设备数据属性同时为调试提　缆接线，调试或运维当中，如有问题也可根据　供了必要信息。　使用说明查阅具体信息对应的物理传输介质。　ｌ瓶　—口辐Ｉ—●　Ｈｔ　瞰　ｌ■｜　●Ｈ　啊时　黼　＿　●　■ｍ　！蝗　堕！曼　丛丛！！　塑　Ｉ　ｊ　１．＾．Ｉ　ＶＸ—ｍ　●●ＥｖＴ■Ｖ　曩　●　¨　■　¨　■　¨　ＶＸ—砣　ＢＶ　＾－３　ｖｘ—口３　ｔ帕ｋＶ■■■融■哪　●驼晴轴　ｔ　一　！！　壁　！　一Ｉ　■　＾　２　●　３　■　ｎ　ｔ　■■　Ｉ　１．　４　ｖ）ｃ—¨　■　１ｎ　‘ｈ　－￣．ｌ，ｌｇ・口■■ｌ－　型　业　熊—　●　Ｉ—＾－５　—鹤　Ｓ　啦棚・ｌ５Ｉ孙■●啊　—３　■　ｎ　●　埘　ｌ—＾　ＶＸ—矗Ｂ　Ｉ徘ｖＩ删■啊翻ｌ　●　）。　㈨●Ｌ…　量！Ｊ州　丛壁　！　竺　ｌ　１　ｔ　ｌ—＾＿７　Ｖ卜盯　Ｉｌ执Ｖ■日●瞎■髓　■Ⅻ∞　●６ｓ－Ｉ幛一瑚・　日●Ｈ　３　■　翻　■　箭　ｌ　ｔ　Ｉ¨　Ｗ‘糖　■■［Ｗ■Ｖ　孽　！一塑　！　竺一●　●■　■　拥　●　¨　｛　ＶＸ’胛　ｌｍｆｖ■■雕■啊　ｔ　！一塑熊　竺－　｝Ｊ　‘　■　ｔｏ　Ｖ卜ｍ　ｌｌ驰Ｖ■■簟　■瞳　■　■　Ｉ■　●　ｉｍ　＾＋Ｕ　ＶＸ一Ⅱ　ｌ　！　丛堕　苎±丝　丝！　Ｉ　ｉ　２　●　ｔ＇＾－１２　ＶＸ１２　Ｕ越Ｖ■■■　■■■　●６ｓ一舶ｅ　■　柚　＃　●■　图３　１　１０ｋＶ线路间隔光缆联系图　２０１１￣０４Ｎ第２期．６３　４实施效果分析及建议　２２０ｋＶ西泾变电站全站二次系统施工图设计　采用上述“ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图＋ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信　息逻辑配置表＋装置光缆联系图”的方法，　实施　结果表明：ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流图对站内智能设备　进行了结构性描述，并用信息集方法描述相关逻　因此，建议加快智能变电站二次系统设　计工具的开发，将智能变电站设计及系统集　成工作融合，将施工图中的网络系统图、ＳＶ／　ＧＯＯＳＥ信息流图及ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息逻辑配置表　等与各设备厂商提供的ＩＣＤ模型文件通过数据　库关联，实现由设计工具自动生成全站完整的　辑关系，对于组网或点对点等不同自动化系统方　案，信息集的描述方法具有一定的通用性；Ｓｖ／　ＧＯＯＳＥ信息逻辑配置表采用ＥＸＣＥＬ表格实现，　接口通用简单，便于厂商数据模型文件配置，同　时可以通过筛选、排序等简单方法，实现设计校　数据模型配置和变电站的数据流连接。从而不　仅能够大大降低施工、调试、维护中对厂商的　依赖，避免二次输入的差错可能性，同时由于　设计人员直接设计并生成模型文件，扩建时也　不再局限于原工程厂商的配置工具，厂商选择　更为灵活。　核、施工调试中的问题核查；装置光缆联系图过　对装置端口、插件及信息集的关联，将每条信息　记录关联至装置端口、光缆纤芯，方便了调试、　运行等生产环节。　但值得注意的是，本设计方法建立于现有技　术条件，且适用于现有的设计方式：即与原有的常　５结语　智能变电站以网络化信息共享替代了传统　的二次回路，导致传统设计图纸难以指导变电　站的二次施工调试，本文依托２２０ｋＶ西泾智能　变电站二次系统设计方案，从基于ＩＥＣ　６１　８５０的　智能变电站功能实现基础一一数据模型配置和　数据流连接出发，提出了“ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息流　图＋ＳＶ／ＧＯＯＳＥ信息逻辑配置表＋装置光缆联系　图”的二次系统设计方法，实施结果表明，施　工图方案表述清晰，正确指导了厂商对设备及　规变电站的方式类似，由正Ｄ制造厂商提供装置原　理图和组屏图，由设计院负责根据工程规划绘制　一、二次系统接线图、网络接线图等工程图纸，再　由系统厂商二次输入生成系统模型文件，并完成模　型配置。但这种设计方式本身有以下弊端：一是　严重依赖设备厂商，由于设计院提供的图纸不直　接涉及模型文件，必须由厂商辅助完成站内数据　信息流的设计及模型配置，基本上由厂商掌握联　调工作进度和工程进度，带来大量厂商协调问题　全站数据模型的配置、工程施工及调试。本文　同时根据实施经验，针对现有设计方式弊端，　提出加快智能变电站二次系统设计工具的开　发，从而实现设计直接完成变电站数据模型的　建议，为今后智能变电站的二次系统设计提供　及工作；二是带来对照图纸人为输入信息的重复劳　动和可能差错，设计院提供的工程图纸交由集成　商生成模型文件过程中，不可避免需要多次人工　输入信息，增加了出错可能性；三是限制变电站　改扩建灵活性，由于系统集成由设备厂商完成，　且装置配置工具和系统配置工具缺乏通用性，改　扩建时若更换厂商则原有的配置继承非常有限。　了参考和借鉴。　参考文献：　［１】Ｑ／ＧＤＷ　３８３—２Ｏ０９，智能变电站技术导则ｆＳ】．　［２】胡道徐，沃建栋．基于ＩＥＣ６１８５０的智变电站虚回　路体系［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（１７）．　售　西安　本期　６４．２０１１年０４月第２期