智能變電站一體化裝置系統(tǒng)設(shè)計

黃超

摘 要：智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，一體化監(jiān)控系統(tǒng)是智能變電站自動化系統(tǒng)各種功能優(yōu)化及其輔助應(yīng)用的高度集成。本文主要就我國智能變電站發(fā)展現(xiàn)狀及一體化裝置架構(gòu)加以闡述，然后對智能變電站一體化裝置系統(tǒng)功能和系統(tǒng)設(shè)計詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；一體化裝置；系統(tǒng)設(shè)計

變電站是電網(wǎng)處理發(fā)電、配電、輸電和調(diào)度的環(huán)節(jié)的核心平臺，變電站的智能化是實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的必須步驟。為了滿足現(xiàn)代智能電網(wǎng)更高效和更可靠的運作性能要求，我們必須在智能變電站的建設(shè)中合理引進(jìn)先進(jìn)的自動化和信息化技術(shù)，科學(xué)配置各種資源，實現(xiàn)變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)的一體化。

1我國智能變電站發(fā)展現(xiàn)狀及一體化裝置架構(gòu)

1.1我國智能變電站發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)80年代開始，經(jīng)過30多年發(fā)展，國內(nèi)變電站自動化技術(shù)已經(jīng)具有較高水平，基本實現(xiàn)了間隔層和站控層的數(shù)字化。在我國得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為電網(wǎng)安全可靠運行的必選手段。但也存在一些問題，例如變電站存在多套系統(tǒng)、信息共享困難、設(shè)備之間互操作性差、系統(tǒng)擴展不便、二次電纜故障率高、場站設(shè)計復(fù)雜等諸多不足。嚴(yán)重制約了變電站實時、高效、可靠的運行要求。電網(wǎng)調(diào)度端對轄下變電站的自動化要求越來越高。傳統(tǒng)變電站已越來越不能滿足當(dāng)前的發(fā)展需求，迫切需要對其進(jìn)行改進(jìn)完善，以滿足我國電力行業(yè)的發(fā)展。在一次設(shè)備方面，國內(nèi)廠家通過在一次設(shè)備上外掛或內(nèi)嵌檢測傳感器，實現(xiàn)對變壓器、開關(guān)設(shè)備、避雷器等的狀態(tài)監(jiān)測，采用一次設(shè)備結(jié)合智能組件的方式，實現(xiàn)了一次設(shè)備的智能化，并在智能化變壓器、智能化斷路器、智能GIS等系列產(chǎn)品的研究取得突破。在智能變電站發(fā)展建設(shè)的需求下，我國一次設(shè)備的整體研制水平有了顯著提高，極大的縮小了與國外設(shè)備廠家之間的差距。

1.2我國智能變電站一體化裝置架構(gòu)

智能變電站自動化系統(tǒng)由一體化監(jiān)控系統(tǒng)和輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、輔助設(shè)備、時鐘同步計量等共同構(gòu)成。一體化監(jiān)控系統(tǒng)縱向貫通調(diào)度、生產(chǎn)等主站系統(tǒng)，橫向聯(lián)通變電站內(nèi)各自動化設(shè)備，是智能變電站自動化的核心部分。智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)直接采集站內(nèi)電網(wǎng)運行信息和二次設(shè)備運行狀態(tài)信息，通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、輔助應(yīng)用、計量等進(jìn)行信息交互，實現(xiàn)變電站全景數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視、控制、運行管理等。

智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)由兩個部分組成，分別是安全Ⅰ區(qū)和安全Ⅱ區(qū)。位于安全Ⅰ區(qū)的監(jiān)控主機的主要功能是實時采集智能變電站的各種設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù)，以及電網(wǎng)整體運行狀態(tài)信息，并對采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和處理，然后將這些信息數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器。安全Ⅰ區(qū)的有關(guān)運行信息通過直接采集和直接傳送的方式，經(jīng)由安全Ⅰ區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)，與智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)控中心實現(xiàn)實時信息交互。為了提高這些信息的可讀性，所采集的數(shù)據(jù)信息需要進(jìn)行規(guī)范化處理，生成可讀性較高的標(biāo)準(zhǔn)文本格式。安全Ⅱ區(qū)的作用主要是采集并處理智能變電站環(huán)境監(jiān)測、安防、消防等信息。通過對變電站輸變電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并實時與其他輔助設(shè)備，以及綜合應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行信息交互。同樣的，這些采集到的信息也要經(jīng)過分析和規(guī)范化處理，然后上傳至調(diào)控中心。

2智能變電站一體化裝置系統(tǒng)功能和系統(tǒng)設(shè)計

2.1智能變電站一體化裝置系統(tǒng)功能

第一，運行監(jiān)視功能通過可視化技術(shù)，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行信息、保護信息、一、二次設(shè)備運行狀態(tài)等信息的運行監(jiān)視和綜合展示。包括運行工況監(jiān)視、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)程瀏覽。第二，操作與控制功能。實現(xiàn)智能變電站內(nèi)設(shè)備就地和遠(yuǎn)方的操作控制。包括順序控制、無功優(yōu)化控制、正?；蚓o急狀態(tài)下的開關(guān)/刀閘操作、防誤閉鎖操作等。調(diào)度（調(diào)控）中心通過數(shù)據(jù)或圖形通信網(wǎng)關(guān)機實現(xiàn)調(diào)度控制、遠(yuǎn)程瀏覽等。第三，信息綜合分析與智能告警功能。通過對智能變電站各項運行數(shù)據(jù)（站內(nèi)實時/非實時運行數(shù)據(jù)、輔助應(yīng)用信息、各種報警及事故信號等）的綜合分析處理，提供分類告警、故障簡報及故障分析報告等結(jié)果信息。包含站內(nèi)數(shù)據(jù)辨識、故障分析決策、智能告警。第四，運行管理功能。通過人工錄入或系統(tǒng)交互等手段，建立完備的智能變電站設(shè)備基礎(chǔ)信息，實現(xiàn)一、二次設(shè)備運行、操作、檢修、維護工作的規(guī)范化。包括源端維護、權(quán)限管理、設(shè)備管理、定值管理、檢修管理。第五，輔助應(yīng)用功能。通過標(biāo)準(zhǔn)化接口和信息交互，實現(xiàn)對站內(nèi)電源、安防、消防、視頻、環(huán)境監(jiān)測等輔助設(shè)備的監(jiān)視與控制。

2.2智能變電站一體化裝置系統(tǒng)設(shè)計

第一，硬件配置。站控層設(shè)備站控層負(fù)責(zé)變電站的數(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信，包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機、圖形通信網(wǎng)關(guān)機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、綜合應(yīng)用服務(wù)器、操作員站、工程師工作站、PMU數(shù)據(jù)集中器、計劃管理終端、二次安全防護設(shè)備、工業(yè)以太網(wǎng)交換機及打印機等。

綜合應(yīng)用服務(wù)器：接收站內(nèi)一次設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、站內(nèi)輔助應(yīng)用、設(shè)備基礎(chǔ)信息等，進(jìn)行集中處理、分析和展示。數(shù)據(jù)服務(wù)器：用于變電站全景數(shù)據(jù)的集中存儲，為站控層設(shè)備和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。監(jiān)控主機雙套配置；數(shù)據(jù)服務(wù)器單套配置；操作員站、工程師工作站與監(jiān)控主機合并，雙套配置；綜合應(yīng)用服務(wù)器單套配置。

第二，系統(tǒng)軟件配置。主要系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、歷史/實時數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線與接口等。操作系統(tǒng)：應(yīng)采用LINUX/UNIX操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫：采用成熟商用數(shù)據(jù)庫。提供數(shù)據(jù)庫管理工具和軟件開發(fā)工具進(jìn)行維護、更新和擴充操作。實時數(shù)據(jù)庫：提供安全、高效的實時數(shù)據(jù)存取，支持多應(yīng)用并發(fā)訪問和實時同步更新。應(yīng)用軟件：采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的實時響應(yīng)速度和穩(wěn)定性、可靠性、可擴充性。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線與接口：應(yīng)提供基于消息的信息交換機制，通過消息中間件完成不同應(yīng)用之間的消息代理、傳送功能。工具軟件：包括系統(tǒng)配置工具和模型校核工具。

3結(jié)語

總而言之，盡管目前我國在建設(shè)智能變電站上取得了不小的進(jìn)展，在核心技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研發(fā)和電網(wǎng)運行維護等方面積累了豐富的實踐經(jīng)驗，但是在構(gòu)建高度集成的智能變電站一體化裝置系統(tǒng)方面仍然遇到了很多困難和問題，這就需要從多方面進(jìn)行考慮分析，加強系統(tǒng)的完善設(shè)計。

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