摘 要：智能化變電站中，設(shè)備集成技術(shù)已經(jīng)成為變電站應(yīng)用的核心，文章結(jié)合工程實例分析變電站只能設(shè)備集成技術(shù)存在的問題，并提出相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化方法，為廣大變電設(shè)計人員提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站；智能設(shè)備；集成技術(shù)

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0106-02

1 變電站智能設(shè)備分類及連接

智能化變電站是指在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)之上，可以實現(xiàn)各種高級應(yīng)用功能應(yīng)用的變電站，比如分布式狀態(tài)估計，智能預(yù)警，站域控制等，此外還有一些智能輔助系統(tǒng)，比如狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用，使得變電站可以實現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程控制等功能。

智能化變電站主要采用較為先進(jìn)可靠的智能設(shè)備，采用全站數(shù)字信息化、網(wǎng)絡(luò)化通信平臺，信息資源標(biāo)準(zhǔn)化共享為主要的設(shè)計基本要求，采用系統(tǒng)集成技術(shù)，自動完成變電站各類數(shù)據(jù)信息的采集及收集工作，同時實現(xiàn)計量、保護(hù)、監(jiān)測以及遙感控制等功能。部分變電站集成系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的要求實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)和協(xié)同互動等功能。智能即為人性化，就是把變電站做成像人在調(diào)節(jié)一樣，當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷量增加時變電站送出滿足增加負(fù)荷量的電量，當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷量減小時，變電站送出電量隨之減少，確保節(jié)省能源。

如上圖所示，智能變電站的主要智能設(shè)備設(shè)置，可以分為設(shè)備層、間隔層、站控層這三個部分。設(shè)備層包含由變電站一次設(shè)備和部分智能組件所構(gòu)成的智能設(shè)備，其中包括了部分一次二次設(shè)備合并單元和設(shè)備的智能終端，主要功能是完成變電站的電能分配、變換、傳輸以及變電站數(shù)據(jù)測量、控制、保護(hù)、計量、狀態(tài)監(jiān)測等主要功能。而間隔層設(shè)備則屬于變電站的二次保護(hù)設(shè)備，主要由繼電保護(hù)裝置、測控裝置等電氣二次設(shè)備構(gòu)成。其主要功能實現(xiàn)是使用單一間隔的數(shù)據(jù)，并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，完成該單一間隔與各種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)方的數(shù)據(jù)輸入輸出、智能傳感和控制器通信功能，進(jìn)而實現(xiàn)電氣二次數(shù)據(jù)傳輸和云端應(yīng)用。站控層則主要包含電氣自動化系統(tǒng)、變電站站內(nèi)控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等變電站二次子系統(tǒng)，用以實現(xiàn)全站設(shè)備監(jiān)控功能，完成對于全站數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖功能。全站控制系統(tǒng)還可以與遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)進(jìn)行集成，進(jìn)行變電站數(shù)據(jù)上傳以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能，使得變電站的電量信息可以及時傳輸?shù)诫娋W(wǎng)控制中心，實現(xiàn)省網(wǎng)公司的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。這一功能的實現(xiàn)，為省網(wǎng)公司監(jiān)控不同地區(qū)變電站的用電負(fù)荷和數(shù)據(jù)采集提供了便利，也為新建變電站的負(fù)荷計算提供了依據(jù)。

2 變電站智能設(shè)備集成的必要性及基礎(chǔ)應(yīng)用

智能高壓設(shè)備是智能變電站的基礎(chǔ)，而研發(fā)智能高壓設(shè)備的基礎(chǔ)是對變電站一、二次設(shè)備集成技術(shù)的研究。通過分析智能變電站一、二次設(shè)備整合狀況，結(jié)合中國南方電網(wǎng)公司對于智能化變電站的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求，變電站傳感器及智能組件的應(yīng)用集成必須遵守國家規(guī)范及設(shè)計規(guī)定。在變電站智能設(shè)備中，基于實際工程標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展趨勢的要求，變壓器、斷路器、氣體絕緣開關(guān)等主要一次設(shè)備與傳感器、智能組件和電子式互感器之間，可以進(jìn)行優(yōu)化集成。智能組件通過傳感器和電子式互感器與一次高壓設(shè)備形成一個有機(jī)的整體，將使高壓設(shè)備具備測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動化的智能特征，有助于智能變電站遠(yuǎn)期物理形態(tài)的影響和功能提升。

3 變電站二次監(jiān)控設(shè)備的集成及整合

隨著變電站自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站中各種電氣設(shè)備大量增多，來自不同應(yīng)用系統(tǒng)的信息也日益豐富。目前變電站的監(jiān)控系統(tǒng)往往由設(shè)備制造廠家進(jìn)行獨立設(shè)計，其接口以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)千差萬別，難以形成統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)。中國南方電網(wǎng)公司在推行智能化變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計及典型造價時，對電氣設(shè)備的監(jiān)控部分提出了統(tǒng)一的整合要求，對設(shè)備采用集中采購的模式，進(jìn)行大批量采購以及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，采用統(tǒng)一的設(shè)備生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及固定的接口預(yù)留。在智能變電站二次設(shè)備招標(biāo)采購時，應(yīng)指定中標(biāo)的監(jiān)控系統(tǒng)廠家為集成商，在二次設(shè)備設(shè)計聯(lián)絡(luò)會上確定技術(shù)規(guī)范細(xì)節(jié)后，規(guī)定所有智能二次廠家生產(chǎn)的裝置需到集成商所在地進(jìn)行集成試驗，在各二次廠家技術(shù)人員配合下驗證各裝置通信規(guī)約、互操作性等功能，之后將設(shè)備發(fā)往工程現(xiàn)場。在集成及整合階段，由具備系統(tǒng)集成以及設(shè)計施工能力的單位進(jìn)行獨立設(shè)計，既兼顧了不同智能設(shè)備廠家的標(biāo)準(zhǔn)要求，又能形成監(jiān)控系統(tǒng)整合，為中央監(jiān)控系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)。比如在廣西網(wǎng)區(qū)，由廣西博聯(lián)信通公司對新建智能化變電站的只能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工和調(diào)試，解決了以往變電站施工工程中監(jiān)控系統(tǒng)存在的信息平臺不通過一、信息難以共享和利用的情況，也避免了不同廠家生產(chǎn)的電氣二次系統(tǒng)控制裝置不能相互替換相互操作的情況。集中系統(tǒng)控制應(yīng)用模塊的設(shè)置，改變了二次監(jiān)控設(shè)備廠家標(biāo)準(zhǔn)混亂的情況，由變電站智能系統(tǒng)應(yīng)用單位進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用設(shè)置，解決了電氣二次設(shè)備可靠性不高、信息數(shù)據(jù)采集困難、數(shù)據(jù)測量不可靠的情況，為變電站設(shè)備的檢修與維護(hù)提供了較大便利。

4 變電站智能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及應(yīng)用

在智能化變電站信息系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)計中，在進(jìn)行變電站設(shè)計信息及數(shù)據(jù)通信的策略時，設(shè)備制造商都預(yù)留以電氣工業(yè)協(xié)會設(shè)定的RS-232或RS-485標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的物理層接口，在數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層采用軟件來完成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與IED設(shè)備的連接。這樣的策略設(shè)置不但嚴(yán)重影響了設(shè)備制造的可靠性，也增加了運(yùn)行維護(hù)檢修端口的數(shù)量和數(shù)據(jù)連接線的故障率。隨著計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，變電站二次設(shè)備制造商已經(jīng)逐漸采用LAN技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和接駁。采用計算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)的高速傳輸，還可以運(yùn)用局域網(wǎng)節(jié)點處理功能將原先只能采用數(shù)據(jù)終端集中處理的數(shù)據(jù)分散到不同的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，避免了數(shù)據(jù)終端的超負(fù)荷運(yùn)算。而計算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)可以進(jìn)行大批量的數(shù)據(jù)傳輸，如原來的故障錄波數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)等只能進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄并且集中上傳，而采用計算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)則可以將變電站內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別采集，不同的智能單元分別掛網(wǎng)運(yùn)行。智能化變電站站內(nèi)的自動化系統(tǒng)可以通過變電站站層的控制中心與各IED進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，這樣的話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)共就可以對現(xiàn)場的IED設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)而實現(xiàn)對于電氣一次設(shè)備的開閉控制，比如斷路器的分合、自動重合閘的開閉等操作都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作，而電氣二次設(shè)備諸如繼電保護(hù)裝置的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和遠(yuǎn)程抄表等功能實現(xiàn)，都可以使用自動化集成系統(tǒng)進(jìn)行控制和命令。

而在變電站二次監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及規(guī)劃中，廣西博聯(lián)信通公司在總結(jié)變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種中心級分層分布式變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計模式。這種基于多智能體聯(lián)合的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)，采用核心中心級設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行框架架構(gòu)，使用多智能體構(gòu)成、協(xié)同工作模式等關(guān)鍵技術(shù)，將變電站系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)搜集傳輸鏈接到云端平臺進(jìn)行運(yùn)用，使二次監(jiān)控系統(tǒng)真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)集成功能。采用中心級分層模式的系統(tǒng)架構(gòu)具有高度的靈活性和適應(yīng)性，結(jié)合Web Services技術(shù)，可以實現(xiàn)多智能體通信與協(xié)調(diào)設(shè)計，進(jìn)而將監(jiān)控系統(tǒng)升級成為具備了遠(yuǎn)程診斷與系統(tǒng)維護(hù)功能的互動式設(shè)計，為變電站數(shù)字化、電網(wǎng)智能化升級形勢下電氣二次設(shè)備的維護(hù)和技術(shù)改造提供了全新的發(fā)展空間和解決可能。

5 結(jié) 語

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信交換技術(shù)的發(fā)展使得變電站智能設(shè)備的集成進(jìn)入了新的發(fā)展階段，電力系統(tǒng)的用戶在任何地方可以監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況，實現(xiàn)無人值守遠(yuǎn)程控制的功能，逐步實現(xiàn)開放式的通信體系結(jié)構(gòu)。電力設(shè)計工作者除了采取各種技術(shù)措施和管理措施外，還需要根據(jù)地區(qū)智能化發(fā)展的條件對變電站智能設(shè)備的選型及集成技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，才能改善變電站智能化程度，使之在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮出更大意義。

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