智能變電站一體化管控平臺(tái)研究

孫亞宏

（西山煤電西銘礦，太原 030053）

0 引言

近年來，中國綜合國力顯著提高，人民生活水平不斷提升，使得各行各業(yè)都在加快發(fā)展，同時(shí)對(duì)電能的使用量也大幅提高。目前，一切事物的發(fā)展都離不開電能，而我國又是發(fā)展中國家，國家人口密度較大，制造業(yè)企業(yè)較多，使得國內(nèi)能源消耗過快，污染較為嚴(yán)重[1]。為改變此現(xiàn)狀，國家推出“低碳、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，這不僅是未來的發(fā)展趨勢(shì)，也是社會(huì)發(fā)展的必經(jīng)之路。電力工業(yè)是維持各行各業(yè)發(fā)展的基本條件，在能源消耗過快、污染較重的壓力下，推動(dòng)我國電力工業(yè)的發(fā)展，加快其智能化改造勢(shì)在必行，也是相應(yīng)國家號(hào)召，符合國家戰(zhàn)略要求。

在電力工業(yè)中，變電站是最為基礎(chǔ)也是最為核心的系統(tǒng)之一，對(duì)變電站的智能化改造是整個(gè)智能電網(wǎng)改造中的關(guān)鍵，并起到承上啟下的作用。其不僅需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而且還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞、處理，便于后續(xù)的維護(hù)與調(diào)試。但由于傳統(tǒng)的變電站技術(shù)比較落后，其各部分功能不夠齊全，而且性能較差，結(jié)構(gòu)分散，嚴(yán)重制約了我國智能電網(wǎng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)的現(xiàn)代控制與檢測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，加快了智能變電站朝著信息化、數(shù)字化、一體化方向發(fā)展的進(jìn)程[2]。因此，本文以智能變電站為主要切入點(diǎn)，對(duì)智能變電站的一體化管控平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，使變電站同時(shí)具有數(shù)據(jù)采集、運(yùn)維、檢修、設(shè)備監(jiān)管等多種功能，進(jìn)一步提高變電站的工作效率與整體性能，加快智能電網(wǎng)的改造進(jìn)程。

1 智能變電站一體化管控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)變電站的智能化、一體化管控功能，將其進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能變電站一體化管控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1分析可知，智能變電站主要包括過程層、間隔層、站控層3個(gè)層次[3]。

（1）過程層

過程層主要由合并單元與智能接口單元2個(gè)小單元組成，主要利用互感器、智能控制器、變壓器、隔離開關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站整體情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、數(shù)據(jù)采集及傳遞功能、執(zhí)行上級(jí)命令等多種功能。

（2）間隔層

間隔層位于過程層與站控層之間，是串聯(lián)兩者之間的重要媒介。通常情況下利用數(shù)字化電度表、保護(hù)測(cè)控、信息記錄等裝置來實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌采集、信息的上下級(jí)傳遞、數(shù)據(jù)計(jì)算、信息分析等功能。

（3）站控層

站控層是最為核心的部分，在整個(gè)系統(tǒng)中通過站控層來實(shí)現(xiàn)其對(duì)各個(gè)設(shè)備的整體管控，而且監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)、工程師站、GPS主鐘等設(shè)備是組成站控層的重要組成部分[4]。利用站控層不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新、整理、評(píng)估，而且可以將相關(guān)控制指令發(fā)送給其他兩層，進(jìn)行及時(shí)的操作。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互與實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。

2 系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計(jì)

監(jiān)控對(duì)智能變電站來說十分重要，其可以利用相關(guān)設(shè)備及技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)了解變電站的運(yùn)行狀況，并根據(jù)檢測(cè)信息作出正確的判斷。本次設(shè)計(jì)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用的是“三層兩網(wǎng)”式結(jié)構(gòu)[5]，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 三層兩網(wǎng)式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

由圖可知，該監(jiān)控系統(tǒng)包括3 個(gè)區(qū)域，其中第一區(qū)域是利用先進(jìn)的傳感器對(duì)變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視、信息采集以及信息傳遞，完成IED 在線檢測(cè)建模功能；第二區(qū)域主要由多個(gè)綜合服務(wù)器組成，利用綜合服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)站，將第一區(qū)域采集上傳的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)并傳遞給第三區(qū)域CAG[6]，CAG 與調(diào)度中心有著密切聯(lián)系，并通過調(diào)度中心獲取相關(guān)指令完成相應(yīng)的操作。為進(jìn)一步保證該系統(tǒng)的運(yùn)行性能，在第一區(qū)域與第二區(qū)域之間設(shè)置有防火墻，提高系統(tǒng)的防護(hù)能力。在第二區(qū)域與第三區(qū)域之間設(shè)置有正反向隔離裝置，可以對(duì)2個(gè)區(qū)域之間的非法請(qǐng)求進(jìn)行識(shí)別與屏蔽，提高系統(tǒng)的防御能力。

3 變電站系統(tǒng)雙級(jí)管控平臺(tái)設(shè)計(jì)

變電站是一項(xiàng)復(fù)雜的應(yīng)用技術(shù)，也是一個(gè)綜合的系統(tǒng)，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到全國各地。而且在國家每個(gè)省份都設(shè)置有一個(gè)省公司變電站對(duì)該省不同地區(qū)的變電站子系統(tǒng)進(jìn)行總體管控。為相應(yīng)國家提出的“兩級(jí)部署、三級(jí)應(yīng)用”戰(zhàn)略[7]，本次對(duì)變電站系統(tǒng)進(jìn)行雙級(jí)管控平臺(tái)設(shè)計(jì)，具體如圖3所示。

圖3 智能變電站系統(tǒng)雙級(jí)管控平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

由圖3 可知，省公司的變電站為一個(gè)總的管控平臺(tái)，主要由生產(chǎn)部門、安監(jiān)部門、狀態(tài)評(píng)估部門、SG186 信息部門等多個(gè)部門組成[8]，該平臺(tái)作為一個(gè)核心單元，對(duì)省內(nèi)的不同地區(qū)的子變電站管控平臺(tái)進(jìn)行總體控制。雙級(jí)管控平臺(tái)之間可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息傳遞與命令傳輸，使整個(gè)變電站一體化管控平臺(tái)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、管控更加方便、合理，進(jìn)一步加快了我國智能變電站一體化的發(fā)展進(jìn)程。

4 數(shù)據(jù)傳遞通道設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)變電站一體化平臺(tái)設(shè)計(jì)，需要將不同區(qū)域的變電站與省公司主站以及三區(qū)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行連接，并實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳遞。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞通道設(shè)計(jì)時(shí)，利用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將省公司的主站與區(qū)域變電站串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞；利用綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)將省公司主站與三區(qū)域相關(guān)系統(tǒng)串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，具體的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 智能變電站一體化平臺(tái)信息傳遞通道結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)束語

智能變電站一體化平臺(tái)是智能電網(wǎng)的核心部分，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要。加快其平臺(tái)的發(fā)展有助于推動(dòng)我國電力工業(yè)的快速發(fā)展。本文著重從智能變電站一體化平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，將其分為3個(gè)控制層，實(shí)現(xiàn)分級(jí)管控。此外，本文還對(duì)其監(jiān)控功能、變電站系統(tǒng)雙級(jí)管控平臺(tái)以及信息傳遞通道等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)管控平臺(tái)，而且提高了平臺(tái)的工作效率以及整體性能，加快我國智能電網(wǎng)的改造進(jìn)程，具有較大的應(yīng)用價(jià)值與參考價(jià)值。