智能變電站信息一體化應(yīng)用研究

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)事業(yè)也在不斷地發(fā)展著，而智能變電站的建設(shè)則早已成為電網(wǎng)事業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。在智能變電站的建設(shè)過(guò)程中，信息、業(yè)務(wù)、電力這三方面的建設(shè)是非常重要的，通過(guò)這三者的一體化應(yīng)用，不僅能夠滿足智能變電站的建設(shè)需求，還能滿足電網(wǎng)的不斷發(fā)展。本文主要就變電站信息一體化應(yīng)用進(jìn)行分析，并為信息一體化提出幾點(diǎn)合理的建議。

【關(guān)鍵詞】智能；變電站；一體化；應(yīng)用；研究

社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)對(duì)電力的需求，在人類(lèi)的發(fā)展進(jìn)程中，由于對(duì)自然資源的過(guò)分依賴(lài)和利用，導(dǎo)致自然資源和自然環(huán)境遭受到破壞，其中包括世界范圍內(nèi)出現(xiàn)能源危機(jī)、全球氣候變暖等現(xiàn)象出現(xiàn)，從而對(duì)人類(lèi)的發(fā)展帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響。要改善這一情況，對(duì)能源的有效控制和利用是非常重要的，電力作為能源戰(zhàn)略的重要組成部分，對(duì)電的可持續(xù)利用是目前人類(lèi)走可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，在此趨勢(shì)下，智能變電站的建立是大勢(shì)所趨。利用智能變電站，可以不斷完善我國(guó)能源運(yùn)用體系，有效解決能源運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題以及解決我國(guó)能源資源分布不平均的現(xiàn)狀，還能有效推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文主要對(duì)智能變電站信息一體化方面進(jìn)行研究，結(jié)合我國(guó)人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)供電方面的需求，對(duì)智能變電站一體化提出幾點(diǎn)合理的建議。

1.構(gòu)建智能變電站信息一體化平臺(tái)的作用

與傳統(tǒng)變電站中信息系統(tǒng)相比，智能變電站信息一體化系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)類(lèi)型繁多的特點(diǎn)，從而有效避免了系統(tǒng)排列之間容易出現(xiàn)的弊端，如：各系統(tǒng)在進(jìn)行信息處理的過(guò)程中容易出現(xiàn)傳遞重復(fù)，也較容易出現(xiàn)“信息孤島”現(xiàn)象，這些弊端不僅讓信息系統(tǒng)做了無(wú)用功，還造成了信息資源的浪費(fèi)。此外，由于在信息傳遞過(guò)程中存在漏洞，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性無(wú)法得到保證，從而嚴(yán)重影響著變電站的發(fā)展。智能變電站在先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)帶領(lǐng)下，不僅能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行一體化處理，通過(guò)構(gòu)建一體化平臺(tái)，不僅避免了多個(gè)系統(tǒng)工作，還能滿足用戶對(duì)信息的需求，下文主要對(duì)智能變電站信息一體化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析。

2.智能變電站信息一體化的設(shè)計(jì)方案

上文說(shuō)到，傳統(tǒng)變電站由于操作平臺(tái)上存在一定的差異，平臺(tái)之間的結(jié)構(gòu)和線路較為復(fù)雜，這樣容易導(dǎo)致信息傳遞的效率較低，維護(hù)不方便等情況出現(xiàn)。而現(xiàn)代智能變電站，主要利用對(duì)象建模技術(shù)，變電站中的智能設(shè)備對(duì)對(duì)象的屬性進(jìn)行分析，并建立起模型，該體系我們稱(chēng)之為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系。該體系的主要優(yōu)點(diǎn)就在于：能夠成功將傳統(tǒng)變電站的多個(gè)裝置進(jìn)行集合，并向外界提供單一的訪問(wèn)接口，避免了多個(gè)接口導(dǎo)致工作效率下降的情況，從而提高智能系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，繼而為平臺(tái)的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

圖1 智能變電站信息一體化運(yùn)行原理

在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，智能變電站的工作方式主要為“分層分布”方式，在進(jìn)行工作的過(guò)程中，工作人員必須要遵循下放原則：第一，工作人員將各個(gè)工作平臺(tái)中變電站的功能進(jìn)行下放，從而傳遞到不同的網(wǎng)絡(luò)層中；第二，工作人員必須根據(jù)變電站中信息傳輸平臺(tái)的實(shí)際需求，將不同層次的信息按照優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行處理；第三，還要對(duì)網(wǎng)絡(luò)層中的信息進(jìn)行集中分析，并對(duì)此建立符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)。關(guān)于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系下的智能變電站信息一體化運(yùn)行原理，如圖1所示。

3.智能變電站信息一體化的數(shù)據(jù)處理

由于各個(gè)變電站的應(yīng)用系統(tǒng)不同，因此其關(guān)注點(diǎn)也有一定的差異。但總體上系統(tǒng)所關(guān)注均為智能變電站中的設(shè)備，其主要區(qū)別就在于對(duì)信息獲取的方法、角度、層次、效率方面等存在著較大差異。由于智能變電站均采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作，給予IEC61850建模，智能變電站能夠?qū)?duì)象的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。同時(shí)，其智能設(shè)備能將采集得到的相關(guān)數(shù)據(jù)如母線電壓、電流、功率、開(kāi)關(guān)開(kāi)合位置等信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳遞，然后根據(jù)規(guī)定的傳輸格式對(duì)間隔層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而保證數(shù)據(jù)傳遞的真實(shí)性。

在數(shù)據(jù)信息傳遞過(guò)程中，主要以實(shí)施電壓、保護(hù)單元信號(hào)的發(fā)送傳遞較為緊急，其信息級(jí)別也是最高，應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行處理。在進(jìn)行采樣的過(guò)程中，測(cè)控保護(hù)數(shù)據(jù)與頻率要比計(jì)量使用的數(shù)據(jù)頻率低，這樣一來(lái)，不僅能夠保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐〞?，還能保障數(shù)據(jù)上傳的準(zhǔn)確性，并保障了智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定安全。

此外，當(dāng)變電站發(fā)生意外事故時(shí)，智能變電站中的間隔層、控制系統(tǒng)等便會(huì)出現(xiàn)一系列控制命令、信息變化、文件傳輸?shù)确矫娴男畔?，?dǎo)致站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況不斷加重，對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán)重影響。為了解決這樣的現(xiàn)象，工作人員采用的以太網(wǎng)應(yīng)該較為寬大，并能在發(fā)生意外事故時(shí)保持正常的通訊。

4.智能變電站信息一體化平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

由于智能變電站信息一體化平臺(tái)建設(shè)需要對(duì)變電站內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，從而對(duì)變電站進(jìn)行智能化管理。本文根據(jù)智能變電站的實(shí)際需求，對(duì)變電站信息一體化的平臺(tái)功能設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)合理的意見(jiàn)：

4.1 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)的操作與控制功能

平臺(tái)功能中的操作和控制對(duì)象是變電站中的任何設(shè)備，其工作方式主要包括遠(yuǎn)程控制（利用計(jì)算機(jī)對(duì)變電站的運(yùn)行情況和狀態(tài)進(jìn)行分析判斷，并改變操作命令）和站內(nèi)控制（對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行日常的維護(hù)和控制，從而保障變電站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性）。

4.2 平臺(tái)功能中的監(jiān)視功能

平臺(tái)功能中的監(jiān)視功能非常重要，透過(guò)監(jiān)視功能，能夠?qū)ψ冸娬镜倪\(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，對(duì)變電站出現(xiàn)的問(wèn)題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并保證變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。此外，關(guān)于信息的獲取，工作人員可以通過(guò)變電站后臺(tái)的顯示系統(tǒng)進(jìn)行觀察和分析。

4.3 平臺(tái)功能中的數(shù)據(jù)分析和警報(bào)功能

變電站運(yùn)行的過(guò)程中，工作人員不僅要對(duì)其運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行給分析處理。只有通過(guò)人工對(duì)信息進(jìn)行收集處理，才能對(duì)變電站的運(yùn)行進(jìn)行更好的改進(jìn)，因此數(shù)據(jù)分析功能是必不可少的。此外，數(shù)據(jù)分析功能還具有一定的智能化，即能對(duì)變電站的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，從而結(jié)合警報(bào)功能發(fā)出相應(yīng)信息，讓工作人員進(jìn)行及時(shí)判斷。

4.4 平臺(tái)功能中的輔助管理功能

輔助管理功能主要是對(duì)變電站內(nèi)其他的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控，主要如顯示、照明等，此外輔助管理功能還能夠?qū)ψ冸娬緝?nèi)的設(shè)備信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞和交換。通過(guò)輔助功能，工作人員可以收集更多變電站運(yùn)行的數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。

5.智能變電站信息一體化應(yīng)用系統(tǒng)分析

智能變電站應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)主要包括網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化兩方面。在智能變電站信息應(yīng)用系統(tǒng)中，間隔層應(yīng)用系統(tǒng)顯得尤為重要，它能對(duì)系統(tǒng)設(shè)備中的功能進(jìn)行集成和保護(hù)，并形成四個(gè)單元：保護(hù)單元、監(jiān)控單元、能量計(jì)量單元以及錄波單元。下文進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：

5.1 保護(hù)單元應(yīng)用系統(tǒng)分析

關(guān)于保護(hù)單元應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我國(guó)主要分成兩個(gè)級(jí)別，≤35kv的可以使用一般的保護(hù)單元應(yīng)用系統(tǒng)，≥110kv則需要使用保護(hù)和測(cè)控功能相結(jié)合的思路進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這兩種方法都能對(duì)變電站進(jìn)行安全保護(hù)，也在一定程度上提高系統(tǒng)的可靠性。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集、上傳，從而能對(duì)信息進(jìn)行共享。保護(hù)一體化裝備中的繼電保護(hù)功能以及裝備測(cè)量控制功能，均可以利用CPU（中央處理器）進(jìn)行處理和控制。其原理如下：CPU彼此之間互相獨(dú)立，從而能保障設(shè)備軟件的獨(dú)立性；此外，不同的CPU可以運(yùn)用在通信、信息測(cè)控等方面的處理當(dāng)中。根據(jù)不同的對(duì)象制定不同的信息（時(shí)間、出口信息），并將其作為保護(hù)模塊進(jìn)行綁定，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)象的獨(dú)立性，提高設(shè)備功能的穩(wěn)定性和可靠性。

5.2 電能計(jì)量系統(tǒng)分析

對(duì)電能數(shù)據(jù)，設(shè)備主要采用周期性的記錄方式，該記錄方式對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求非常高，要求具有高精準(zhǔn)度、高可靠性以及高穩(wěn)定性。在智能變電站運(yùn)作當(dāng)中，當(dāng)變電站數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，設(shè)備中的運(yùn)算系統(tǒng)和相關(guān)處系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，從而將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，再通過(guò)顯示器展示在工作人員面前。其工作原理如圖2所顯示：

圖2 電能計(jì)量系統(tǒng)工作原理示意圖

6.智能變電站的維護(hù)管理方法分析

智能變電站中新型設(shè)備是變電站能安全運(yùn)行的重要保障。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，對(duì)上述設(shè)備如保護(hù)功能系統(tǒng)、電能計(jì)量系統(tǒng)等方面進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)控制。但由于變電站中設(shè)備的物理鏈路較為模糊，因此工作人員必須要對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和檢測(cè)，且對(duì)變電站的維護(hù)和檢測(cè)，要求維修人員具有高超的維護(hù)水平和管理能力，這樣的新課題需要工作人員在日常的維護(hù)工作中不斷探索和進(jìn)步。

7.結(jié)束語(yǔ)

上述便是智能變電站信息一體化應(yīng)用方案，方案和功能的設(shè)計(jì)均有效避免了傳統(tǒng)變電站帶來(lái)的不足，實(shí)現(xiàn)了信息共享和系統(tǒng)之間的鏈接，從而開(kāi)創(chuàng)了變電站智能化系統(tǒng)的新局面。

智能變電站信息一體化應(yīng)用需要經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展和完善，才能提高變電站的綜合工作水平和效率。這就需要對(duì)變電站的功能進(jìn)行變革，且要求工作人員具有更好的專(zhuān)業(yè)水平，從而不斷提高變電站的管理水平，促進(jìn)變電站信息一體化技術(shù)的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能變電站一體化應(yīng)用也將會(huì)得到不斷完善。

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作者簡(jiǎn)介：何劍（1984—），男，浙江蕭山人，大學(xué)本科，研究方向：電子信息工程。