第35卷第0期中国电机工程学报V ol.35 No.0 000.00, 2015 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.00.000 文章编号：0258-8013 (2015) 00-0000-00 中图分类号：TM 新一代智能变电站信息流架构设计肖燕(中国电力科学研究院，北京市海淀区100192)Design of Information Flow Scheme for New Smart SubstationXIAO Yan(China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China)ABSTRACT:For realizing the unity of data source and the unity of communication network at new smart substation, sharing the resource of hardware and network and promoting the integration degree of new smart substation, the information flow including measurement information flow, control information flow, protection information flow and monitoring information flow were investigated respectively and a scheme of information flow integrating control, protection, monitoring and measurement was proposed for new smart substation. Base on this scheme and the technical needs of 220 kV new smart substation, an implementable information flow design was putted forward which was composed by the information flow of bus space, the information flow of transmission line space, the information flow of transformer space and the information flow of intelligent high voltage equipment. The information flow design was applied in new smart substation demonstration project of SGCC.KEY WORDS: smart substation; information flow; data flow摘要：为了在新一代智能变电站内实现数据源的统一和通信网络的统一，共享站内硬件资源和网络资源，提升新一代变电站的集成度，该文对站内信息流进行了系统研究，包括测量信息流、控制信息流、提出一种融合测量、控制、保护、监测和计量等需求的全站信息流架构。
以此为基础，结合220 kV新一代智能站的工程需求，给出了一种可执行的信息流设计方案，该设计方案包括母线间隔信息流设计、线路间隔信息流设计、主变间隔信息流设计及高压设备信息流设计共4个部分。
文中提出的信息流设计方案在国家电网公司的新一代智能站示范工程中得到应用。
关键词：智能变电站；信息流；数据流0 引言智能变电站(简称智能站)是智能电网的重要组成部分[1-3]，在智能站中，大量应用了智能电子装置(以下简称二次设备)，信息流涉及站内通信网络架构、二次设备功能配置及智能化功能实现方案等关键问题，信息流设计已成为智能站顶层设计的重要部分。
智能站信息流包括电压、电流及各类设备状态信息、控制信息的采集、共享、处理、执行、传输、应用、存储等多个环节，经济、可靠地支持智能化目标的实现是信息流设计的基本要求。
2009年之前，已有数字变电站，但数字化主要限于保护与测控，二次设备数量有限，信息流相对简单[4-5]。
2009—2012年，开始研究建设智能站，二次设备从保护、测控扩展到了智能高压设备的二次部分及计量、监测及辅控设备等，信息流在深度及广度上均有较大扩展，但对信息流的系统研究甚少，实际工程中，通常由二次设备供应商结合工程要求自行设计，随意性很大，为后期的运智能站的维带来了极大的风险。
由于电网已发展成熟，欧美对智能站的研究并不活跃，有少数几个智能站的例子，技术状态与国内已建工程基本相同，即数字化的测控、保护，辅以部分在线监测，且彼此网络独立，数据源独立。
2012年，国家电网开始研究、建设新一代智能变电站(以下简称新一代智能站)，新一代智能站汲取了已有建设经验，进行了多方面的技术提升，其中一项十分重要的内容就是统一全站信息流[6]。
本文阐述了这项工作的主要内容。
与国内外已有信息流方案相比，本文实现了全站各业务的信息融合，将以往独立布局的保护测控、智能高压设备、计量、电能质量监测等不同业务的信息流进行统一规划，分析共同的数据源需求，按照设备、各业务子系统全站各层级智能化目标，构建全站信息流架构，首次实现了全站各业务共网共源，从根本上解决前期网络出版时间：2016-01-06 16:47:08网络出版地址：/kcms/detail/11.2107.TM.20160106.1647.004.html2 中国电机工程学报第35卷的技术发散状态，突破了各业务分割独立无法实现全站整体智能化目标的瓶颈。
本文以220 kV新一代智能站双母线结构并采用“直采直跳”为例，给出了各业务完全融合的全站信息流实施方案，分成智能高压设备、母线间隔、线路间隔和主变间隔4个模块分别予以阐述。
本文提出的信息流实施方案已用于国家电网新一代智能站示范工程。
1 信息流设计的基本原则新一代智能站信息流设计遵循了以下基本原则[6]：1）安全性和可靠性原则。
仅将支撑电网实时运行控制的信息接入安全I区，其它信息接入安全II区；保护采用“直采直跳”。
2）专业融合设计原则。
之前智能站内保护测控、监测、计量、电能质量等各自独立，造成同一变电站内不同业务信息流不同网、不同源的问题，制约了变电站整体智能化目标的实现。
新一代智能站则在分析各业务信息流需求的基础上，将保护测控、监测、计量、电能质量等进行统一设计，首次实现了变电站各业务信息流的“同源同网”，奠定了本文新一代智能站全站信息流设计的基础。
3）优先采用国标[3]或IEC标准[4]原则。
仅当已有国标或IEC标准不能满足要求时才进行必要的修订和扩展。
2 功能配置与信息流信息流方案影响二次设备之间的网络连接方案及二次设备的功能配置。
反过来，网络连接方案及二次设备功能配置也会影响信息流设计。
在新一代智能站，为了提升二次设备的集成度，对部分二次设备的功能配置做出了规范[6]：1）测控装置。
新一代智能站要求测控装置兼有考核点计量功能，这种集成安排是基于常规测控与计量应用相同的数据源，具备共享硬件资源的条件，集成之后，不仅简化了信息流架构，也减少了站内二次设备的数量。
2）合并单元。
合并单元输出的电压、电流采样值，是全站信息流的核心组成部分，包括80点/周波和256点/周波两类输出，前者简称合并单元，为保护、测控、高压设备智能组件、考核计量、一般性电能质量监测所共享，双套冗余配置；256点/周波输出的合并单元(简称高采样率合并单元)主要用于贸易结算点计量、高精度电能质量监测等，视工程需要配置。
目前两类合并单元为独立的物理装置，今后宜统一为单一物理装置。
3）主要二次设备配置了状态监测功能，包括板卡或核心器件温度、光信号强度和工作电源电压。
一次、二次设备所有监测类信息报送综合应用服务器，由综合应用服务器统一管理，其中，与保护直接相关的二次设备状态监测信息同时报送至动态记录装置。
4）智能高压设备设主IED，负责汇集、处理智能组件的监测信息，并于调度或PMIS进行信息交互。
5）110 kV侧配置了合并单元智能终端集成装置，10 kV/35 kV配置了多合一装置，将母线间隔合并单元、测控、保护、考核点计量等功能集成到一个物理装置。
3 逻辑节点的增扩新一代智能站的信息交互模式已有基础[7-9]，但监测部分尚不够成熟，部分逻辑节点不能准确反映实际需要，必须进行必要的扩展[6]。
具体有：气体绝缘介质监测逻辑节点(SIMG)，在状态信息和测量信息中扩展了气体湿度，并增补了定值信息；断路器监测逻辑节点(SCBR)，在测量信息中扩展了线圈电流积分值；变压器监测逻辑节点(SPTR)，在测量信息中扩展了铁心接地电流和绕组测量温度，并在定值信息中做了相应的扩展；液体绝缘介质监测逻辑节点(SIML)，在状态信息中扩展了氢气、乙炔和总烃，并扩展了定值信息[10]。
对智能变压器和智能开关设备，各增补了格式化信息和结果信息两个逻辑节点；针对二次设备状态监测，增补了温度监测逻辑节点(TTMP)、电源电压监测逻辑节点(SVLT)和光强监测逻辑节点SITY[11]。
4 智能高压设备信息流设计智能高压设备是新一代智能站的重要标志之一。
新一代智能站中实际应用了智能电力变压器和智能高压开关设备。
智能电力变压器信息流设计应支持其智能化目标的实现[10,12]，包括控制、监测和保护三类IED，共同组成智能组件，实现对有载分接开关及冷却装置的智能控制、非电量保护和绝缘状态监测等功能。
信息流架构如图1所示。
在图1中，非电量保护、控制、监测与合并单元进行了信息融合，主IED 汇集电力变压器本体的监测信息，并进行处理，形成结果信息和格式化信息，报送至调度系统和/或PMIS。
图1中的信息流编码见表1。
文中信息流编第 期肖燕：新一代智能变电站信息流架构设计3非电量保护IED主IED冷却装置控制IED 油中溶解气体监测IED有载分接开关控制IED07 直连 油中溶解气体浓度信号08 直连 末屏电流信号72 过程层 基于油中气体的格式化和结果信息(MMS) 2S站控层主要监测量格式化及结果信息(MMS)码的命名规则详见文献[10]。
智能高压开关设备信息流设计应支持其智能化目标的实现，包括了控制、监测和测量(合并单元)三类IED ，共同组成智能组件，实现对整个高压开关间隔的智能控制、绝缘状态监测和电压、电流测量等功能，信息流架构如图2所示。