智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則

1、<p>　　智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則</p><p>　　[摘 要]摘要在智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展中，作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，智能變電站的設(shè)計(jì)建設(shè)及投入使用至關(guān)重要。文章討論了智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]智能變電站；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：100

2、9-914X（2015）08-0065-01 </p><p>　　智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容之一是智能變電站，智能變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，在技術(shù)先進(jìn)性、安全性、占地少、成本低、少維護(hù)、環(huán)境友好等方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。智能變電站既是下一代變電站的發(fā)展方向，又是建設(shè)智能電網(wǎng)的物理基礎(chǔ)和要求。為了實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)的目標(biāo)，智能變電站的研究和建設(shè)具有重要的意義。 </p><p><b>　　

3、一、智能變電站 </b></p><p>　　智能變電站通過先進(jìn)、高效可靠和環(huán)保的智能設(shè)備集合而成，采用高速的通信網(wǎng)絡(luò)為載體，能夠自動(dòng)的完成電力系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量、控制和保護(hù)等基本功能。并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。智能變電站與數(shù)字化變電站更加強(qiáng)調(diào)目的，即更加強(qiáng)調(diào)變電站具有的功能和目標(biāo)，因此智能變電站概念中包含兩個(gè)方面的集成：物理集成和邏輯集成，如圖1

4、所示。堅(jiān)強(qiáng)智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。而高可靠性設(shè)備的大量投入則可以保證是變電站的堅(jiān)強(qiáng)性。變電站的自動(dòng)化分析、綜合和協(xié)調(diào)控制、設(shè)備信息的數(shù)字化、各種基本功能的集成化是智能變電站的關(guān)鍵，也是智能變電站發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)信息共享智能化和是最終目標(biāo)。智能化變電站相對(duì)與傳統(tǒng)變電站的創(chuàng)新點(diǎn)主要在以下四個(gè)方面。 </p><p>　　1）一次設(shè)備智能化。即綜合具有狀態(tài)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)與診斷、狀態(tài)檢修及資產(chǎn)評(píng)估等智能化功能。2

5、）互動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與大用戶、其他變電站及調(diào)度中心的交流互動(dòng)。3）協(xié)調(diào)控制。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制、變壓器電壓/無功廣域協(xié)調(diào)控制，保證全站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。4）智能應(yīng)用。高速采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)存儲(chǔ)分析，并做出智能決策以提高變電站智能應(yīng)用水平。 </p><p>　　二、智能變電站的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　1.智能變電站的設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　智能變電

6、站遵循“一化兩型”以及規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)原則，也就是要以節(jié)約資源型、不破壞環(huán)境型和工業(yè)化為基本原則，下面將智能變電站的基本設(shè)計(jì)原則總結(jié)如下：在設(shè)備中嵌入傳感器以采集最新信息；運(yùn)用開放的變電站構(gòu)造體系；遵守規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化的原則；保證其可靠性與安全性；具備自動(dòng)協(xié)調(diào)和分析的功能。 </p><p>　　2.智能變電站設(shè)計(jì)需注意的事項(xiàng) </p><p>　　設(shè)計(jì)智能變電站的第一原則是要確保安全可靠，

7、再者要盡量的運(yùn)用緊湊型結(jié)構(gòu)的設(shè)備以便達(dá)到高效化維護(hù)智能變電站運(yùn)行的要求，最后一定要避免配置設(shè)備出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象。下面筆者簡(jiǎn)要闡述一下設(shè)計(jì)過程中需要特別注意的問題：①要合理的布置變電站，采用集成化電氣設(shè)備優(yōu)化變電站電氣總平面布置方案，盡量的節(jié)約變電站占地面積；②優(yōu)化智能變電站建筑物設(shè)計(jì)，要盡可能的合并具有相似功能的空間，并且使用電纜代替光纖，應(yīng)合理的布置電纜溝的位置；③靈活配置網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，配置各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)應(yīng)充分的考慮經(jīng)濟(jì)性的要求。 </p

8、><p>　　三、智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能是控制和監(jiān)視，以及一次設(shè)備和電網(wǎng)的繼電保護(hù)和監(jiān)視。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，從功能邏輯上，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分為3層： </p><p><b>　　1.過程層 </b></p><p>　　過程層色括遠(yuǎn)方的輸入輸出設(shè)備，智能化的傳感器和智能

9、化的執(zhí)行器（如隔離開關(guān)，變壓器和斷路器）等新智能組件，具體負(fù)責(zé)模擬量和開關(guān)量的實(shí)時(shí)采集，并向間隔層和變電站層發(fā)送控制指令，可實(shí)現(xiàn)發(fā)送控制指令，可實(shí)現(xiàn)變電站電能分配、傳輸及其測(cè)量、控制、保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等基本功能。 </p><p><b>　　2.間隔層 </b></p><p>　　間隔層由各間隔的控制、保護(hù)和監(jiān)視單元組成，一般指繼電保護(hù)裝置、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)控制裝置、主IE

10、D等二次設(shè)備，完成與各種遠(yuǎn)方I/O、智能傳感器和控制器通信。 </p><p><b>　　3.變電站層 </b></p><p>　　變電站層由采集儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)、操作工作臺(tái)和遠(yuǎn)方通信等部分組成?；谧冸娬緦?，全站將被看成一個(gè)整體，主要分為有關(guān)過程和接口的兩類變電站層功能。數(shù)字通信是變電站內(nèi)各層聯(lián)系的基礎(chǔ)。變電站層和間隔層采用的是站級(jí)總線通信，即采用抽象通信服務(wù)接

11、口映射到制造報(bào)文規(guī)范、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)，屬于串行通信方式；在間隔層和過程層采用的是過程總線通信，即單點(diǎn)向多點(diǎn)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，屬于并行通信方式。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)全站信息快速高效交換，變電站內(nèi)的智能組件及相關(guān)電子設(shè)備（IED設(shè)備，測(cè)控單元和繼電保護(hù)裝置）場(chǎng)采用統(tǒng)一的協(xié)議。最后，全站數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化也是網(wǎng)絡(luò)信息共享的基本要求。 </p><p>　　四、智能變電站構(gòu)架的功能及特點(diǎn) </p>

12、<p>　　1.完整統(tǒng)一的信息建模 </p><p>　　現(xiàn)在變電站領(lǐng)域普遍使用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的建模方式，然而智能變電站可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控所涵蓋區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并且自動(dòng)的識(shí)別和分析網(wǎng)絡(luò)模型和設(shè)備，從而方便控制中心做出科學(xué)合理的決策。 </p><p>　　2.智能化的電氣設(shè)備 </p><p>　　相比于數(shù)字化變電站中提到的一次設(shè)備智能化而言，

13、智能變電站強(qiáng)化了一次設(shè)備的信息化功能，現(xiàn)行的智能變電站能夠監(jiān)測(cè)到更加多的變電站狀態(tài)信息，也能夠通過通信網(wǎng)絡(luò)獲取其他設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等有效信息。而且設(shè)備的自動(dòng)化程度也更高，擁有比普通自動(dòng)化電氣設(shè)備更豐富、更繁瑣的自動(dòng)化功能。擁有互動(dòng)化的能力，同系統(tǒng)、上級(jí)監(jiān)控設(shè)備及調(diào)度、相關(guān)設(shè)備及用戶等及時(shí)的進(jìn)行信息交換，是這些設(shè)施有機(jī)的結(jié)合。 </p><p>　　3.保證設(shè)備維護(hù)狀態(tài)化 </p><p&g

14、t;　　變電站系統(tǒng)里的主要電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)氣體生成物、電脈沖、局部熱量大等各種不利特征量，智能變電站可以完整的采集存儲(chǔ)這些信息。在智能變電站中配配了很多用于監(jiān)測(cè)變電站系統(tǒng)主要設(shè)備的傳感器，或者是由一次設(shè)備直接的完成數(shù)據(jù)采集功能。運(yùn)用DL/T860類型的建模方案，需要建立穩(wěn)定的檢修設(shè)備狀態(tài)的信息模型，建立具有較為實(shí)用可靠的監(jiān)測(cè)狀態(tài)預(yù)警機(jī)制和算法系統(tǒng)。 　　4.控制操作自動(dòng)化 </p><p>　　程序化操作

15、是智能變電站特有的功能，除了變電站內(nèi)的一鍵觸發(fā)以外，還可執(zhí)行和接收調(diào)度中心、監(jiān)控中心和本地后臺(tái)系統(tǒng)發(fā)布的操作命令，自動(dòng)完成有關(guān)的運(yùn)行方式變化需要的設(shè)備操作。操作程序化擁有直觀的畫面界面，在遠(yuǎn)端和站層都可實(shí)現(xiàn)透明化的安全校驗(yàn)和閉環(huán)控制，而且能夠適應(yīng)不一樣的運(yùn)行方式和不同的主接線，以方便區(qū)域監(jiān)控中心站及無人值班管理模式的需求。 </p><p>　　5.全景化采集數(shù)據(jù) </p><p>　　智

16、能變電站采用靈敏的對(duì)時(shí)系統(tǒng)，使站內(nèi)和涵蓋區(qū)域的時(shí)鐘達(dá)到統(tǒng)一，可以精確地判斷變電站內(nèi)設(shè)備是動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)，完善變電站內(nèi)電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息模型，并向智能電網(wǎng)的管理層面?zhèn)鬏敳杉降臏?zhǔn)確的全景化的數(shù)據(jù)。采用新型同步測(cè)量技術(shù)、傳感技術(shù)、檢測(cè)狀態(tài)技術(shù)等漸漸提高變電站的智能化程度，精確地管理變電站內(nèi)各種數(shù)據(jù)，保證各相關(guān)部門間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享，支撐電網(wǎng)智能調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)控制，確保各個(gè)等級(jí)的電網(wǎng)之間高效的工作。 </p><p>　

17、　6.智能化處理事故 </p><p>　　智能分析決策及告警，綜合分類整個(gè)變電站的告警信息，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站信息的分類告警功能；智能告警方案，包括過濾信號(hào)和告警信號(hào)的邏輯、顯示報(bào)警方案，推理、關(guān)聯(lián)事故和技術(shù)及處理異常的方案；輔助決策與分析故障；電能質(zhì)量決策與評(píng)估。以變電站監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量系統(tǒng)為基本依據(jù)，實(shí)現(xiàn)決策與分析電能質(zhì)量的功能，替電能質(zhì)量的治理和評(píng)估提供有效的決策與依據(jù)。 </p><p>

18、;　　7.確保變電站安全 </p><p>　　智能變電站配配有安全防范、防范災(zāi)害子系統(tǒng)，留有和“電網(wǎng)應(yīng)急指揮信息與減災(zāi)防災(zāi)系統(tǒng)”的通信接口，為各種突發(fā)事件和自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、預(yù)警提供可靠判據(jù)和信息，替領(lǐng)導(dǎo)有關(guān)部門的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)提供方案的依據(jù)。 </p><p>　　8.互動(dòng)化管理用戶 </p><p>　　智能變電站擁有向大用戶時(shí)常的傳送電量、電價(jià)、電網(wǎng)負(fù)荷及電能

19、質(zhì)量等相關(guān)信息的功能，確保有效的開展電力交易，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配配電力資源；鼓勵(lì)電力市場(chǎng)的主體加入到電網(wǎng)的安全管理，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同運(yùn)行。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，目前我國(guó)在建設(shè)智能化變電站這一領(lǐng)域正處在快速發(fā)展期和儲(chǔ)備技術(shù)期，智能變電站最終將綜合優(yōu)化管理變電站的整個(gè)運(yùn)行周期，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)。 </