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，同時對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，也是社會發(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，推動我國電力工業(yè)的發(fā)展，加快其智能化改造勢在必行，也是相應國家號召，符合國家戰(zhàn)略要求。

在電力工業(yè)中，變電站是最為基礎也是最為核心的系統(tǒng)之一，對變電站的智能化改造是整個智能電網(wǎng)改造中的關鍵，并起到承上啟下的作用。其不僅需要對數(shù)據(jù)進行采集，而且還需要對數(shù)據(jù)進行傳遞、處理，便于后續(xù)的維護與調(diào)試。但由于傳統(tǒng)的變電站技術比較落后，其各部分功能不夠齊全，而且性能較差，結(jié)構分散，嚴重制約了我國智能電網(wǎng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術、先進的現(xiàn)代控制與檢測技術的飛速發(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)展的進程[2]。因此，本文以智能變電站為主要切入點，對智能變電站的一體化管控平臺進行詳細設計，使變電站同時具有數(shù)據(jù)采集、運維、檢修、設備監(jiān)管等多種功能，進一步提高變電站的工作效率與整體性能，加快智能電網(wǎng)的改造進程。

1 智能變電站一體化管控系統(tǒng)整體結(jié)構設計

為實現(xiàn)變電站的智能化、一體化管控功能，將其進行分層設計，具體的結(jié)構如圖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個小單元組成，主要利用互感器、智能控制器、變壓器、隔離開關等設備實現(xiàn)變電站整體情況的實時監(jiān)測功能、數(shù)據(jù)采集及傳遞功能、執(zhí)行上級命令等多種功能。

（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、保護測控、信息記錄等裝置來實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌采集、信息的上下級傳遞、數(shù)據(jù)計算、信息分析等功能。

（3）站控層

站控層是最為核心的部分，在整個系統(tǒng)中通過站控層來實現(xiàn)其對各個設備的整體管控，而且監(jiān)控主機、遠動機、工程師站、GPS主鐘等設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現(xiàn)對采集的數(shù)據(jù)進行實時更新、整理、評估，而且可以將相關控制指令發(fā)送給其他兩層，進行及時的操作。同時還可以實現(xiàn)人機交互與實時監(jiān)控等功能。

2 系統(tǒng)監(jiān)控功能設計

監(jiān)控對智能變電站來說十分重要，其可以利用相關設備及技術實現(xiàn)對變電站的遠程實時監(jiān)控，及時了解變電站的運行狀況，并根據(jù)檢測信息作出正確的判斷。本次設計的變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用的是“三層兩網(wǎng)”式結(jié)構[5]，具體結(jié)構如圖2所示。

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

由圖可知，該監(jiān)控系統(tǒng)包括3 個區(qū)域，其中第一區(qū)域是利用先進的傳感器對變電站的運行狀況進行監(jiān)視、信息采集以及信息傳遞，完成IED 在線檢測建模功能；第二區(qū)域主要由多個綜合服務器組成，利用綜合服務器作為中轉(zhuǎn)站，將第一區(qū)域采集上傳的信息進行轉(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)度中心獲取相關指令完成相應的操作。為進一步保證該系統(tǒng)的運行性能，在第一區(qū)域與第二區(qū)域之間設置有防火墻，提高系統(tǒng)的防護能力。在第二區(qū)域與第三區(qū)域之間設置有正反向隔離裝置，可以對2個區(qū)域之間的非法請求進行識別與屏蔽，提高系統(tǒng)的防御能力。

3 變電站系統(tǒng)雙級管控平臺設計

變電站是一項復雜的應用技術，也是一個綜合的系統(tǒng)，該系統(tǒng)廣泛應用到全國各地。而且在國家每個省份都設置有一個省公司變電站對該省不同地區(qū)的變電站子系統(tǒng)進行總體管控。為相應國家提出的“兩級部署、三級應用”戰(zhàn)略[7]，本次對變電站系統(tǒng)進行雙級管控平臺設計，具體如圖3所示。

圖3 智能變電站系統(tǒng)雙級管控平臺結(jié)構示意圖

由圖3 可知，省公司的變電站為一個總的管控平臺，主要由生產(chǎn)部門、安監(jiān)部門、狀態(tài)評估部門、SG186 信息部門等多個部門組成[8]，該平臺作為一個核心單元，對省內(nèi)的不同地區(qū)的子變電站管控平臺進行總體控制。雙級管控平臺之間可以進行實時的信息傳遞與命令傳輸，使整個變電站一體化管控平臺的結(jié)構更加簡單、管控更加方便、合理，進一步加快了我國智能變電站一體化的發(fā)展進程。

4 數(shù)據(jù)傳遞通道設計

為實現(xiàn)變電站一體化平臺設計，需要將不同區(qū)域的變電站與省公司主站以及三區(qū)相關系統(tǒng)進行連接，并實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳遞。在進行數(shù)據(jù)傳遞通道設計時，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)域相關系統(tǒng)串聯(lián)起來實現(xiàn)信息的傳遞，具體的結(jié)構如圖4所示。

圖4 智能變電站一體化平臺信息傳遞通道結(jié)構示意圖

5 結(jié)束語

智能變電站一體化平臺是智能電網(wǎng)的核心部分，對整個系統(tǒng)至關重要。加快其平臺的發(fā)展有助于推動我國電力工業(yè)的快速發(fā)展。本文著重從智能變電站一體化平臺的整體結(jié)構進行詳細設計，將其分為3個控制層，實現(xiàn)分級管控。此外，本文還對其監(jiān)控功能、變電站系統(tǒng)雙級管控平臺以及信息傳遞通道等方面進行設計，不僅簡化了整個管控平臺，而且提高了平臺的工作效率以及整體性能，加快我國智能電網(wǎng)的改造進程，具有較大的應用價值與參考價值。