趙貴

摘 要：隨著智能化變電站的發(fā)展，傳統(tǒng)變電站被智能變電站的設(shè)備所取代，光纜、光信號(hào)、GOOSE連線成為智能變電站的主要標(biāo)志，在智能化時(shí)代下，數(shù)據(jù)采集及命令執(zhí)行的智能系統(tǒng)進(jìn)入到戶外機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，合并單元集中組屏，提高了變電站的運(yùn)行與監(jiān)控效率。

關(guān)鍵詞：智能變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；功能特點(diǎn)

1 智能變電站功能特點(diǎn)

智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全站設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集、測(cè)量，并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和記錄，對(duì)變電站主要一次設(shè)備如斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，當(dāng)變電站的主要設(shè)備或輸、配電線路發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)記錄和提供故障信息，將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及時(shí)上送至調(diào)度主站并執(zhí)行調(diào)度主站下達(dá)的命令，監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分類及處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輔助分析決策、優(yōu)化控制、安全監(jiān)控、操作與控制、人機(jī)聯(lián)系、系統(tǒng)維護(hù)、同步對(duì)時(shí)等功能模塊組成。

智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)除完成常規(guī)變電站監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集功能外，還將視頻、在線監(jiān)測(cè)、環(huán)境檢測(cè)等各種子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)在線分析和控制決策以及運(yùn)行狀態(tài)可視化的要求，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)不僅是變電站智能化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，也是調(diào)度中心和生產(chǎn)管理等主要系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)高級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要是指變電站智能化系統(tǒng)的站控層，與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)具備以下特點(diǎn)：（1）高度集成系統(tǒng)設(shè)備；（2）全面遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)；（3）廣泛采用高級(jí)應(yīng)用功能。

2智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

2.1區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)適用于供電區(qū)域廣、設(shè)備分布分散的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布通信、主控室統(tǒng)一管理的模式。通過(guò)由網(wǎng)絡(luò)、光纖附件等組成的站級(jí)以太網(wǎng)將各個(gè)變電所的通信管理機(jī)集成為一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū)域的電力監(jiān)控。主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，主、備機(jī)的數(shù)據(jù)始終保持一致，互為熱備用，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、完整性。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié)構(gòu)，可靠性高，維護(hù)方便，具備軟、硬件的擴(kuò)充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和功能的升級(jí)。可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和特殊需求，充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)資源，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，便于系統(tǒng)的分階段實(shí)施。

2.2集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

集中監(jiān)控系統(tǒng)模式適用于供電范圍集中、監(jiān)控對(duì)象數(shù)量不大的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層分布式機(jī)構(gòu)，分為間隔層設(shè)備、通信層設(shè)備、站控層設(shè)備。系統(tǒng)間隔層設(shè)備采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置、智能配電儀表以及其他智能電子設(shè)備（IED）裝置。所有間隔層設(shè)備均帶有RS 485通信接口，以Modbus通信協(xié)議通過(guò)屏蔽雙絞線接入通信管理機(jī)。通信管理機(jī)和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)通過(guò)站級(jí)以太網(wǎng)連接。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)可在HMI上顯示整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)的控制，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、修改和配置。

2.3光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式

此模式針對(duì)大型區(qū)域供電系統(tǒng)，變電站分布分散的智能化監(jiān)控系統(tǒng)可采用基于光纖自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?；诠饫w自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有容錯(cuò)、高速、遠(yuǎn)距離傳輸和網(wǎng)絡(luò)布線簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)。光纖自愈環(huán)網(wǎng)避免了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的多級(jí)級(jí)聯(lián)，進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。整個(gè)系統(tǒng)采用星型和光纖自愈網(wǎng)絡(luò)混合的網(wǎng)絡(luò)，既避免了純環(huán)型網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)的缺點(diǎn)，又保存了星型以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，主、備機(jī)的數(shù)據(jù)始終保持一致，互為熱備用。各區(qū)域子站可根據(jù)需要選配子站監(jiān)控HMI，這樣使得各子站監(jiān)控系統(tǒng)可以作為獨(dú)立子系統(tǒng)運(yùn)行，又可以組合為一個(gè)有機(jī)整體，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、完整性。

3監(jiān)控系統(tǒng)分區(qū)

智能變電站是電力網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán)，為保證電力網(wǎng)絡(luò)安全，智能變電站也必須遵循電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的總體原則。實(shí)現(xiàn)“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向加密”。

變電站結(jié)構(gòu)從橫向來(lái)看，存在不同的安全分區(qū)，原則上劃分為控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。生產(chǎn)控制大區(qū)分為控制區(qū)和非控制區(qū)。分別成為安全I(xiàn)區(qū)和安全I(xiàn)I區(qū)，二管理大區(qū)分為III/IV區(qū)。變電站的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全分區(qū)對(duì)應(yīng)于調(diào)度主站業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全分區(qū)。

在安全I(xiàn)區(qū)中，監(jiān)控主機(jī)采集電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備工況等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析和處理后進(jìn)行統(tǒng)一展示、統(tǒng)一存儲(chǔ)。I區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過(guò)直采直送的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)與調(diào)度中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，并提供運(yùn)行數(shù)據(jù)瀏覽服務(wù)。

在安全I(xiàn)I區(qū)中，綜合應(yīng)用服務(wù)器與輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和輔助設(shè)備進(jìn)行通信，采集電源、計(jì)量、消防、安防、環(huán)境監(jiān)測(cè)信息，經(jīng)過(guò)分析和處理后進(jìn)行可視化展示。II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)與調(diào)度中心進(jìn)行信息交互，提供信息查詢和遠(yuǎn)程瀏覽服務(wù)。

綜合應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)正向隔離裝置向III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)布信息，并由III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)傳輸給III/IV區(qū)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)等其他主站系統(tǒng)。

4 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置

綜合應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)正向隔離裝置向III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)布信息，并由III/IV區(qū)數(shù)，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要由站控層設(shè)備組成，包括監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、PMU數(shù)據(jù)集中器、綜合應(yīng)用服務(wù)器、占用時(shí)間同步裝置等。

（1）監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)變電站的SCADA功能。（2）數(shù)據(jù)服務(wù)器用于變電站數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)，為站控層設(shè)備和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括歷史采樣數(shù)據(jù)、事件記錄、錄波文件等。（3）綜合應(yīng)用服務(wù)器，接收站內(nèi)一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、站內(nèi)復(fù)雜應(yīng)用信息、設(shè)備基礎(chǔ)信息等，進(jìn)行集中處理、分析和展示，是安全I(xiàn)I區(qū)的設(shè)備。（4）I區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)：直接采用站內(nèi)數(shù)據(jù)，通過(guò)專用通道向調(diào)度中心傳送實(shí)時(shí)信息，同時(shí)接收調(diào)度中心的操作與控制命令。（5）II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)：實(shí)現(xiàn)變電站告警信息向調(diào)度主站的直接傳輸，同時(shí)支持調(diào)度主站對(duì)變電站的圖形調(diào)閱和遠(yuǎn)程瀏覽。（6）III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)：實(shí)現(xiàn)與PMS、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等其他主站系統(tǒng)的信息傳輸。（7）操作員站。站內(nèi)進(jìn)行監(jiān)視的主要人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)全站一、二次設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視和操作控制，具有事件記錄及報(bào)警狀態(tài)顯示、畫(huà)面曲線報(bào)表展示等功能，具備事件查詢、設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)查詢、操作控制等功能。（8）工程師站。實(shí)現(xiàn)智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的配置、維護(hù)和管理。（9）“五防”工作站。進(jìn)行“五防”規(guī)則管理，閉鎖不正確的遙控操作。（10）保護(hù)信息管理子站：集成站內(nèi)保護(hù)裝置信息，能夠存儲(chǔ)保護(hù)故障錄波信息，具備修改保護(hù)裝置的保護(hù)定值、切換運(yùn)行定值區(qū)的功能。（11）圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)：實(shí)現(xiàn)智能變電站的告警直傳與遠(yuǎn)程瀏覽功能。（12）PMU集中器：用于站端PMU數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的通信裝置。（13）站用時(shí)間同步系統(tǒng)：為全站所有設(shè)備提供統(tǒng)一的時(shí)間同步信號(hào)，應(yīng)采用GPS和北斗系統(tǒng)雙對(duì)時(shí)源。

5結(jié)語(yǔ)

智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是建立在常規(guī)變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)之上的，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)各種支撐技術(shù)對(duì)于變電站信息傳輸、應(yīng)用模式帶來(lái)的變化是全方位的。這種變化所體現(xiàn)的特征將更利于實(shí)現(xiàn)信息的綜合應(yīng)用，提高變電站的智能化程度，同時(shí)也將對(duì)二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)行帶來(lái)深刻的影響。智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了常規(guī)變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與突破，具有明顯的技術(shù)特征，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的特點(diǎn)，因此可以獲得更高的可靠性和冗余性。

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