智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　網(wǎng)絡(luò)高等教育</b></p><p>　　本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） </p><p>　　題 目： 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 </p><p>　　論文指導(dǎo)老師： 婁 偉 </p><p>　　論文完成時(shí)間： 2014年2月28日

2、 </p><p>　　學(xué)習(xí)中心： 陜西新城奧鵬 </p><p>　　層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科 </p><p>　　專 業(yè)： 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 </p><p>　　年 級： 13年秋季 </p><p>　　學(xué) 號： 20

3、1303536308 </p><p>　　學(xué)生姓名： 張 鵬 </p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的基本前提和關(guān)鍵所在。本文分析智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀，闡述了智能變電站的概念和系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)，對一種基于一體化信息平臺的智能數(shù)據(jù)交換方案進(jìn)行應(yīng)用，并介紹了在

4、一體化信息平臺下的智能變電站的各種高級應(yīng)用技術(shù)。</p><p>　　變電站作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，是智能電網(wǎng)發(fā)電、線路、變電、配電、用電以及調(diào)度這六個(gè)環(huán)節(jié)之一，其智能化是構(gòu)筑智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。同時(shí)，隨著電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和電網(wǎng)的大規(guī)?；ヂ?lián)，對變電站的功能提出了更高的要求。實(shí)時(shí)監(jiān)視并快速控制聯(lián)絡(luò)線的功率變得更為迫切，保護(hù)和控制的功能及可靠性指標(biāo)要求更嚴(yán)格。</p><p>　　本文從智能

5、變電站與數(shù)字化變電站區(qū)別入手，首先討論了智能變電站的概念及兩者的不同，接著對智能變電站技術(shù)現(xiàn)狀以及智能變電站的特征和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討，最后詳細(xì)的討論了智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)，分為標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、一體化、智能化四個(gè)部分的內(nèi)容，最后對全文進(jìn)行了總結(jié)與展望，隨著智能變電站建設(shè)的進(jìn)一步開展，一體化信息平臺在智能電網(wǎng)中的作用更為凸顯，在電網(wǎng)潮流變化加劇，變電站無人值班要求越來越高的今天，文章具有一定的指導(dǎo)意義。</p><p>

6、;　　關(guān)鍵詞：能源；智能電網(wǎng)；智能變電站；智能化；數(shù)據(jù)交換</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要I</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義1</p>

7、<p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 本文的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 智能變電站概念及與數(shù)字化變電站區(qū)別4</p><p>　　2.1 智能變電站的概念4</p><p>　　2.2 智能變電站與數(shù)字變電站的區(qū)別5</p><p>　　3 智能變

8、電站技術(shù)現(xiàn)狀11</p><p>　　3.1 智能變電站的特征11</p><p>　　3.2 智能變電站的結(jié)構(gòu)12</p><p>　　3.2.1 變電站智能設(shè)備的結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3.2.2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)13</p><p>　　4 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)16</p>

9、<p>　　4.1 標(biāo)準(zhǔn)化17</p><p>　　4.2 信息化18</p><p>　　4.3 一體化19</p><p>　　4.4 智能化21</p><p>　　5 結(jié) 論24</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p>

10、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義 </p><p>　　智能電網(wǎng)是未來發(fā)展的趨勢，隨著電力需求的高度增加，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)管的嚴(yán)格和各國能源政策的調(diào)整，電網(wǎng)和電力市場、客戶之間的關(guān)系越來越密切?？蛻魧﹄娋W(wǎng)質(zhì)量要求逐步在提高，分布式能源不斷增加，傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在的發(fā)展要求。為了滿足電力

11、供應(yīng)的節(jié)能、環(huán)保、高校、可靠、穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展的要求，智能電網(wǎng)的建設(shè)勢在必行。</p><p>　　智能化變電站是指采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù) 字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，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)等高級功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動(dòng)的變電站[1]。</

12、p><p>　　近年來，國內(nèi)外的智能電網(wǎng)得到蓬勃發(fā)展。發(fā)展智能電網(wǎng)在歐美國家已經(jīng)逐步上升到國家戰(zhàn)略層面，成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源政策的重要組成部分。我國也在認(rèn)真分析世界電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢和在適應(yīng)中國國情的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合中國能源供應(yīng)的新形勢和用電服務(wù)的新需求，提出建設(shè)智能化電網(wǎng)的發(fā)展方向。</p><p>　　國家電網(wǎng)公司在“2009 特高壓輸電技術(shù)國際會議”期間提出“將立足自主創(chuàng)新，加快建設(shè)以特

13、高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)?！?lt;/p><p>　　變電站作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，是智能電網(wǎng)發(fā)電、線路、變電、配電、用電和調(diào)度六個(gè)環(huán)節(jié)之一，其智能化是構(gòu)筑智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。同時(shí)，隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和電網(wǎng)的大規(guī)模互聯(lián)，對變電站的功能提出了更高的要求。實(shí)時(shí)監(jiān)視并快速控制聯(lián)絡(luò)線的功率變得更為迫切，保護(hù)和控制的功能及可靠性指標(biāo)要求更嚴(yán)格。</p&

14、gt;<p>　　電力市場環(huán)境下，電網(wǎng)潮流變化加劇，柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術(shù)的使用加劇了運(yùn)行狀態(tài)的多變性，該情況下對變電站的監(jiān)視、控制和保護(hù)提出了新的要求；變電站無人值班要求變電站的保護(hù)定值和控制裝置的整定能在中心進(jìn)行設(shè)定，各類保護(hù)能在電網(wǎng)層面進(jìn)行協(xié)調(diào)和匹配，因此要求變電站傳送足夠完整的信息，建立統(tǒng)一的信息模型。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><

15、p>　　我國能源資源主要分布在西部、北部和西南等經(jīng)濟(jì)相對落后地區(qū)，而能源消費(fèi)主要集中在東中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，總體來看，位于西部和北部的大煤電基地、西南大水電基地距離東部負(fù)荷中心一般為800--3O00km，基地電力外送規(guī)模大、距離遠(yuǎn)。而現(xiàn)有電網(wǎng)的遠(yuǎn)距離、大容量輸送能力有限，且輸電走廊利用率較、網(wǎng)損較大。已經(jīng)不能靈活適應(yīng)國家能源政策及行業(yè)發(fā)展需要。由于環(huán)境壓力、土地資源的緊缺問題，使輸電走廊的獲得已變得非常困難，面臨負(fù)荷迅速增長的形勢

16、，有必要進(jìn)一步提高現(xiàn)有電網(wǎng)的輸送能力，為了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和提高能源效率。提升應(yīng)對氣候變化的能力。國家加大了對風(fēng)能、太陽能等可再生能源的開發(fā)力度。尤其是處于“三北”地區(qū)的大型可再生能源基地，當(dāng)?shù)仉娏π枨笥邢?，無法實(shí)現(xiàn)電力就地消納，需要通過電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送到負(fù)荷中心地區(qū)，可再生能源一般具有問歇性和波動(dòng)性。無法像常規(guī)電源一樣制定和實(shí)施準(zhǔn)確的發(fā)電計(jì)劃，相應(yīng)地對電網(wǎng)的接納能力和資源優(yōu)化配置能力提出了更高的要求。</p><p>

17、;　　我國的智能電網(wǎng)與歐美智能電網(wǎng)在發(fā)展背景、目標(biāo)和主要特征上不同。發(fā)展適合我國電力發(fā)展水平、技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)水平的智能電網(wǎng)，即建設(shè)中國特色智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)發(fā)展的必由之路，中國特色主要體現(xiàn)在以下方面[2]:</p><p>　　我國電網(wǎng)正處于快速發(fā)展階段，美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家電網(wǎng)的格局已基本穩(wěn)定，負(fù)荷增長很小，所以他們將智能電網(wǎng)的研究及應(yīng)用重點(diǎn)放在配電和用電領(lǐng)域，而我國電網(wǎng)的格局還將快速發(fā)展，負(fù)荷也增長很快，輸電

18、網(wǎng)的建設(shè)也在快速發(fā)展，特高壓輸電技術(shù)的研究及應(yīng)用還應(yīng)繼續(xù)深入；</p><p>　　可再生能源接人方面：歐洲因天然氣管網(wǎng)發(fā)達(dá)、風(fēng)能資源便利等原因大力發(fā)展了分布式發(fā)電，作為智能電網(wǎng)中主要的可再生能源接人方式，我國的風(fēng)能、太陽能資源集中，主要分布在我國電網(wǎng)的邊緣地帶，故不能完全采用國外的發(fā)展模式，而應(yīng)發(fā)展大容量、遠(yuǎn)距離可再生能源輸電，綜合考慮水火、水風(fēng)、水光結(jié)合等輸電方式，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)儲能技術(shù)研究和應(yīng)用。</p&

19、gt;<p>　　目前，隨著智能電網(wǎng)時(shí)代的到來，世界各國的智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)全面啟動(dòng)。在智能電網(wǎng)理念逐步成為業(yè)界共識的進(jìn)程中，許多國家都確立了智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)、行動(dòng)路線及投資計(jì)劃，但鑒于不同地區(qū)的監(jiān)管機(jī)制、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況的不同，各地的智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略也有所不同。美國將重點(diǎn)凡在智能配電網(wǎng)一側(cè)，致力于應(yīng)用通信技術(shù)和智能控制技術(shù)提高電網(wǎng)的智能性，強(qiáng)調(diào)用戶的參與和互動(dòng)，引導(dǎo)用戶改變需求相應(yīng)，錯(cuò)峰填谷，從而延緩發(fā)電

20、、輸電環(huán)節(jié)建設(shè)；歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)是可再生能源的接入和跨國互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展；日本致力于智能配電網(wǎng)的建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)了中壓線路（6kV）的實(shí)時(shí)量測和自動(dòng)控制；韓國計(jì)劃建設(shè)智能電網(wǎng)綜合試點(diǎn)項(xiàng)目，2011 年完成建設(shè)，2013 年完成項(xiàng)目試驗(yàn)。</p><p>　　1.3 本文的主要內(nèi)容</p><p>　　本文研究的是智能變電站涉及的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用以及研究方法。</p><

21、p>　　全文共分為四章，各章內(nèi)容簡介如下：</p><p>　　第一章緒論，簡述課題的背景和意義、論題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，介紹論文的主要內(nèi)容；</p><p>　　第二章智能變電站概念及與數(shù)字化變電站區(qū)別，主要講述了智能變電站的概念以及與數(shù)字變電站的區(qū)別；</p><p>　　第三章智能變電站技術(shù)現(xiàn)狀，簡述了智能變電站的特征和結(jié)構(gòu)；</p><

22、;p>　　第四章智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)，其中講述了標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、一體化、智能化四個(gè)部分的內(nèi)容。</p><p>　　本文最后對全文進(jìn)行總結(jié)，并指出了研究課題的未來發(fā)展方向。</p><p>　　2 智能變電站概念及與數(shù)字化變電站區(qū)別</p><p>　　2.1 智能變電站的概念</p><p>　　智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、

23、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，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)等高級功能的變電站。</p><p>　　智能變電站能夠完成比常規(guī)變電站范圍更寬、層次更深、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的信息采集和信息處理，變電站內(nèi)、站與調(diào)度、站與站之間、站與大用戶和分布式能源的互動(dòng)性更強(qiáng)，信息交換和融合更加

24、方便快捷，控制手段更加靈活可靠。智能變電站設(shè)備具有信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等主要技術(shù)特征，符合易擴(kuò)展、易升級、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求。</p><p>　　2.1.1智能變電站的發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時(shí)共享，支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度全面互動(dòng)。實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)值化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級應(yīng)用互動(dòng)化。

25、智能變電站對智能電網(wǎng)的支撐作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[3]：</p><p>　　1）可靠性：可靠性是變電站最主要的要求，具有自診斷和自治功能，做到設(shè)備故障早預(yù)防和預(yù)警，自動(dòng)將供電損失降低到最小程度。</p><p>　　2）信息化：提高可靠、準(zhǔn)確、充分、實(shí)時(shí)、安全的信息。除傳統(tǒng)“四遙”的電氣量信息外還應(yīng)包括設(shè)備信息、環(huán)境信息、圖像信息等等，并具有保證站內(nèi)與站外的通信安全及站內(nèi)信息存儲及信

26、息訪問安全的功能。</p><p>　　3）數(shù)字化：具備電氣量、非電氣量、安全防護(hù)系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的數(shù)字化采集功能。</p><p>　　4）自動(dòng)化：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、二次設(shè)備在線/自動(dòng)校驗(yàn)、變電站狀態(tài)檢修等功能，提高變電站自動(dòng)化水平。</p><p>　　5）互動(dòng)性：實(shí)現(xiàn)變電站與控制中心之間、變電站與變電站之間、變電站與用戶之間和變電站與其它應(yīng)用需求之

27、間的互聯(lián)、互通和互動(dòng)。</p><p>　　6）資源整合：通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建模來實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享。將保護(hù)信息子站、SCADA、五防、PMS、DMS、WAMS 等功能應(yīng)用或業(yè)務(wù)支持集于一身，優(yōu)化資源配置，減少重復(fù)浪費(fèi)現(xiàn)象。</p><p>　　2.2.2數(shù)字化變電站涵義</p><p>　　數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備按過程層、間

28、隔層、站控層三層結(jié)構(gòu)體系分層構(gòu)建，建立在符合國際標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備問信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站使傳統(tǒng)變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。數(shù)字化變電站強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)手段的數(shù)字化，而智能電網(wǎng)的建設(shè)，對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一次設(shè)備智能化、高級應(yīng)用、對智能電網(wǎng)的支撐等功能提出了新的要求，數(shù)字化變電站技術(shù)是智能變

29、電站的技術(shù)基礎(chǔ)，智能變電站是變電站整體技術(shù)的跨越和未來變電站發(fā)展的方向。</p><p>　　2.2.3 智能變電站內(nèi)涵</p><p>　　智能變電站的設(shè)計(jì)及建設(shè)應(yīng)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)”的原則，應(yīng)按照DL／T1092三道防線要求，滿足DIJl'755三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；滿足GB廠I、14285繼電保護(hù)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性的要求；遵守《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體

30、方案》。實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集功能的接收、執(zhí)行指令，反饋執(zhí)行信息，實(shí)現(xiàn)保護(hù)宿主高壓設(shè)備功能的邏輯元件(即測量、控制、保護(hù)等單元)應(yīng)滿足相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；建立包含電網(wǎng)實(shí)時(shí)同步運(yùn)行信息、保護(hù)信息、設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等各類數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化信息模型，滿足基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性及一致性的要求。其采集的變電站數(shù)據(jù)不僅包含實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，還要有信息模型、設(shè)備在線監(jiān)測、視頻等數(shù)據(jù)。</p><p>　　智能變電站是比數(shù)字化變電

31、站更先進(jìn)的應(yīng)用，智能變電站的重要特征體現(xiàn)為“智能性”，即設(shè)備智能化與高級智能應(yīng)用的綜合。</p><p>　　2.2 智能變電站與數(shù)字變電站的區(qū)別</p><p>　　從技術(shù)發(fā)展的路線來看，智能變電站的技術(shù)發(fā)展和建設(shè)是分階段完成的。在近階段，以數(shù)字化變電站技術(shù)體系為基礎(chǔ)，探索建設(shè)符合智能電網(wǎng)要求的智能變電站；在未來幾年，隨著在線監(jiān)測技術(shù)和資產(chǎn)全壽命周期管理理論的發(fā)展，逐步完善和建設(shè)具有智

32、能預(yù)警監(jiān)控功能的智能變電站。</p><p>　　可見，從技術(shù)發(fā)展的角度來講，智能變電站是從數(shù)字化變電站技術(shù)體系中繼承而來，數(shù)字化變電站技術(shù)體系構(gòu)成了智能變電站的技術(shù)基礎(chǔ)，在數(shù)字化變電站的技術(shù)構(gòu)架上，再融入在線監(jiān)測、全壽命周期綜合優(yōu)化管理、協(xié)同互動(dòng)、信息一體化等高級應(yīng)用技術(shù)，最終形成符合智能電網(wǎng)要求的智能變電站。</p><p>　　數(shù)字化變電站與智能變電站的區(qū)別分為以下幾個(gè)方面：<

33、/p><p>　　在信息采集方面，數(shù)字化變電站對數(shù)據(jù)的全面數(shù)字化采集、傳輸和共享，而智能變電站全面覆蓋的智能傳感器根據(jù)分析要求進(jìn)行采集；在通信方面，數(shù)字化變電站采用高速可靠的數(shù)字化通信，而智能變電站采用多種通訊介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的集成的、雙向的通信；在決策方面，數(shù)字化變電站根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)給出準(zhǔn)確的處置方案，而智能變電站實(shí)時(shí)評估，快速判斷，并自動(dòng)生成控制策略；在控制方面，數(shù)字化變電站根據(jù)輔助決策結(jié)果進(jìn)行人工控制，而智能變電站，

34、智能控制系統(tǒng)對人工的代替，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自愈。</p><p>　　智能變電站最大的特點(diǎn)是信息共享，隨著智能變電站的推廣應(yīng)用，數(shù)字式保護(hù)裝置得到快速、迅猛的發(fā)展。與常規(guī)變電站相比，對于繼電保護(hù)裝置而言，最顯著的特征是開入模擬量數(shù)字化，二次回路網(wǎng)絡(luò)化(無接點(diǎn)傳輸)，一次設(shè)備智能化，這就使得各保護(hù)設(shè)備的配置原則、技術(shù)性能要求、功能劃分、維護(hù)檢修等都與傳統(tǒng)變電站大不相同，也為網(wǎng)域保護(hù)、站域保護(hù)等多種新技術(shù)的研究和應(yīng)用提供了基

35、礎(chǔ)。</p><p>　　對于數(shù)字式保護(hù)裝置本身，最顯著的結(jié)構(gòu)特征是取消了數(shù)據(jù)處理部分和操作回路部分，如圖 2.1 所示。數(shù)據(jù)處理部分轉(zhuǎn)移到合并單元中，操作回路轉(zhuǎn)移到智能終端中，硬件結(jié)構(gòu)大大簡化。對于數(shù)據(jù)處理與保護(hù)裝置間、保護(hù)裝置與操作回路間的信息傳輸，由原來的裝置內(nèi)部總線轉(zhuǎn)變?yōu)榈淖冸娬镜倪^程層網(wǎng)絡(luò)。保護(hù)功能由原來的單裝置單獨(dú)完成，轉(zhuǎn)變成分布到網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)完成[4]。</p><p>　　

36、數(shù)字式保護(hù)比常規(guī)保護(hù)多了采樣值和出口回路經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)間，IEC 61850對傳輸時(shí)間的定義如圖2.2所示。傳輸時(shí)間包括裝置各自通信處理器時(shí)間 加上網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，其中有等待時(shí)間、路由器與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所耗費(fèi)的時(shí)間。則傳輸時(shí)間：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　其中ta、tc為傳輸裝置通信處理時(shí)間，tb為網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。</p>

37、<p>　　以典型的保護(hù)跳閘為例，PD1為繼電保護(hù)裝置，PD2為斷路器智能終端，兩者之間通過光纖以太網(wǎng)相連，設(shè)保護(hù)裝置跳閘報(bào)文處理延時(shí)間ta、智能終端報(bào)文處理延時(shí)tc均為5 μs，網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)tb為400 μ s，則繼電保護(hù)裝置通過網(wǎng)絡(luò)方式跳閘，總傳輸時(shí)間為 t = 5 + 400 + 5 = 410μs。</p><p>　　由于物理裝置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能來自不同的廠商，數(shù)字保護(hù)裝置需要考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?/p>

38、各種不確定因素，以及給保護(hù)帶來的同步性、實(shí)時(shí)性等關(guān)鍵問題。同時(shí)，通過建模形成的數(shù)字保護(hù)裝置出口邏輯與常規(guī)保護(hù)有了很大的差異。</p><p>　　圖2.1常規(guī)保護(hù)與數(shù)字化保護(hù)</p><p>　　圖2.2 總傳輸時(shí)間的定義</p><p>　　2 .3智能變電站技術(shù)特點(diǎn)2．3.1智能變電站體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　智能變電站系統(tǒng)分為3層

39、：過程層、間隔層、站控層，如圖1所示。過程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護(hù)、計(jì)量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能。根據(jù)國網(wǎng)相關(guān)導(dǎo)則、規(guī)范的要求，保護(hù)應(yīng)直接采樣，對于單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘，涉及多間隔的保護(hù)(母線保護(hù))宜直接跳閘。</p><p>　　智能組件是靈活配置的物理設(shè)備，可包含測量單元、控制單元、保護(hù)單元、計(jì)量單元、狀態(tài)監(jiān)測單元中的一個(gè)或

40、幾個(gè)。</p><p>　　間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該問隔一次設(shè)備的功能，即與各種遠(yuǎn)方輸入／輸出、智能傳感器和控制器通信。</p><p>　　站控層包含自動(dòng)化系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、對時(shí)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)面向全站或一個(gè)以上～次設(shè)備的測量和控制功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制(SCA—DA)、操作閉鎖以及同步相量采集、電

41、能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。</p><p>　　站控層功能應(yīng)高度集成，可在一臺計(jì)算機(jī)或嵌入式裝置實(shí)現(xiàn)，也可分布在多臺計(jì)算機(jī)或嵌入式裝置中。</p><p>　　2．3.2 智能一次設(shè)備</p><p>　　高壓設(shè)備是電網(wǎng)的基本單元，高壓設(shè)備智能化(或稱智能設(shè)備)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)志之一。利用傳感器對關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)

42、控、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備可觀測、可控制和自動(dòng)化是智能設(shè)備的核心任務(wù)和目標(biāo)?！陡邏洪_關(guān)設(shè)備智能化技術(shù)條件》、《油浸式電力變壓器智能化技術(shù)條件》對～次設(shè)備智能化做了相關(guān)規(guī)定。在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，可進(jìn)行功能一體化設(shè)計(jì)，包括以下三個(gè)方面：① 將傳感器或／,u執(zhí)行器與高壓設(shè)備或其部件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以達(dá)到特定的監(jiān)測或／,u控制目的；② 將互感器與變壓器、斷路器等高壓設(shè)備進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以減少變電站占地面積；③ 在智能組件中，將相關(guān)測量、控制、

43、計(jì)量、監(jiān)測、保護(hù)進(jìn)行一體化融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的融合。</p><p>　　2.3.3智能設(shè)備與順序控制</p><p>　　實(shí)現(xiàn)智能化的高壓設(shè)備操作宜采用順序控制，滿足無人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求；可接收執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和當(dāng)?shù)睾笈_系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后自動(dòng)完成符合相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制，即應(yīng)能自動(dòng)生成不同的主接線和不同的運(yùn)行方式下的典型操作票；

44、 自動(dòng)投退保護(hù)軟壓板；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)緊急缺陷時(shí)，具備急停功能。</p><p>　　2．3.4智能變電站應(yīng)實(shí)現(xiàn)的高級功能</p><p>　　智能變電站戍實(shí)現(xiàn)的高級應(yīng)用功能包括：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷、防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用、智能告警及事故信息綜合分析決策、智能操作票系統(tǒng)等。</p><p>　　2．3.5 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測</p><

45、p>　　智能變電站設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣泛的在線監(jiān)測，使設(shè)備狀態(tài)檢修更加科學(xué)可行。在智能變電站中，可以有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種智能電子裝置的故障和動(dòng)作信息及信號同路狀態(tài)；減少了智能變電站中二次設(shè)備狀態(tài)特征量采集上的盲區(qū)。但就目前的在線監(jiān)測發(fā)展水平來看，尚不具備實(shí)現(xiàn)囊括所有設(shè)備在內(nèi)的全面在線監(jiān)測的可能性，對變電站內(nèi)主要一次設(shè)備采取有針對性的在線監(jiān)測技術(shù)可取得較好的投資效益。對主變、HGIS／GIS、避雷器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，監(jiān)測的參量主

46、要為主變油色譜、HGIS／GISSF6氣體微水和局部放電、避雷器泄漏電流、次數(shù)等。 </p><p>　　信息融合又稱數(shù)據(jù)融合，是對多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。多信息融合技術(shù)從多信息的視角進(jìn)行處理及綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而剔除無用的和錯(cuò)誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實(shí)現(xiàn)信息的優(yōu)化。數(shù)據(jù)融合也為智能信息處理技術(shù)的研究提供了新的觀念。</p>&l

47、t;p>　　狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是一套變電站設(shè)備綜合故障診斷系統(tǒng)(見圖2)，依據(jù)獲得的被監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)信息，采用基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷模型，結(jié)合被監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、運(yùn)行歷史狀態(tài)記錄以及環(huán)境因素，對被監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)和剩余壽命做出評估。</p><p>　　2．3.6 防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用</p><p>　　智能變電站主要采用了以下防誤閉鎖的關(guān)鍵技術(shù)：</p>

48、<p>　　(1)相對于常規(guī)變電站的防誤閉鎖，智能變電站增加了監(jiān)控中心層面的防誤閉鎖邏輯。</p><p>　　(2)順序控制操作方式，所謂順序控制是指通過監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)操作任務(wù)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立地按順序分步驟地實(shí)現(xiàn)操作任務(wù)。全站所有隔離開關(guān)、接地開關(guān)防誤操作方式為：遠(yuǎn)控、近控均采用邏輯防誤加本間隔電氣節(jié)點(diǎn)防誤。其中邏輯防誤通過GOOSE傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)，取消常規(guī)HGIS和GIS跨間隔電氣節(jié)

49、點(diǎn)閉鎖回路，通過GOOSE信息實(shí)現(xiàn)跨間隔操作的閉鎖。</p><p>　　2．3.7智能告警及事故信息綜合分析決策</p><p>　　智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)上安裝有智能告警及事故信息綜合分析決策系統(tǒng)51，對信號進(jìn)行分類顯示處理，提取故障報(bào)警信息，輔助故障判斷及處理(見圖3)。根據(jù)變電站邏輯和推理模型，實(shí)現(xiàn)對告警信息的分類和信號過濾，對變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)分析和推理，自動(dòng)報(bào)告變電站異常

50、并提出故障處理指導(dǎo)意見，為主站提供智能告警，也為主站分析決策提供事件信息。</p><p>　　系統(tǒng)根據(jù)告警信號重要性，將每個(gè)告警信號進(jìn)行定義，標(biāo)注出重要等級，以實(shí)現(xiàn)告警信息可按分類分頁顯告警實(shí)時(shí)顯示窗口可由多個(gè)頁面組成：時(shí)序信息、提示信息、告警信息、事故及變位信息、檢修信息、未復(fù)歸告警信息。另外，告警信息可按廠站或間隔進(jìn)行過濾，即只顯示某個(gè)廠站或間隔的信息。</p><p>　　2．3.

51、8 智能操作票系統(tǒng)</p><p>　　智能操作票系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含順序控制軟件和五防聯(lián)閉鎖軟件的功能。智能操作票系統(tǒng)可以充分利用平臺提供的各項(xiàng)功能以及服務(wù)，共享實(shí)時(shí)SCADA模型及圖形，保護(hù)模型，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)態(tài)和模擬態(tài)數(shù)據(jù)可靠隔離，保證了整個(gè)過程的安全、實(shí)時(shí)、可靠。系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕泳€模型識別，開票規(guī)則的用戶自定制，操作票的智能推理，業(yè)務(wù)表單的自由定制，多種開票方式的靈活切換，操作票生命周期的全過程管理；采用徹底的圖

52、票一體化技術(shù)，即圖中開票、票中執(zhí)行，提高了操作票整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)生命周期的可視性以及直觀性；嚴(yán)格地基于系統(tǒng)拓?fù)湮宸赖男ｒ?yàn)機(jī)制以及完善的權(quán)限管理機(jī)制。保證整個(gè)過程的實(shí)時(shí)、安全、可靠。</p><p>　　2.3.9 電壓無功自動(dòng)分析控制</p><p>　　電壓無功控制系統(tǒng)將區(qū)域子系統(tǒng)電壓控制作為第二級控制，以子系統(tǒng)的電壓合格、經(jīng)濟(jì)和最少操作次數(shù)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)上下級變電站之間的智能協(xié)調(diào)控制，實(shí)

53、現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)各變電站之間的智能協(xié)調(diào)控制。無功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)首先從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，送入電壓分析模塊和無功分析模塊進(jìn)行綜合分析，形成變電所主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令、多主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指令，交由調(diào)度中心或集控中心控制系統(tǒng)執(zhí)行。</p><p>　　2.3.10智能變電站運(yùn)行管理中的幾點(diǎn)思考</p><p>　　當(dāng)前電力系統(tǒng)中相當(dāng)一部分的變電站還是實(shí)行有人值班、設(shè)備定期檢修的模

54、式。智能變電站的建設(shè)與發(fā)展無疑給廣大從事電力設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、檢修、運(yùn)行人員帶來挑戰(zhàn)。變電站安全運(yùn)行將直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，為確保其安全運(yùn)行，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：</p><p>　　智能變電站設(shè)備檢修，應(yīng)能依托順序控制及工作票自動(dòng)管理系統(tǒng)， 自動(dòng)生成設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安全措施卡，指導(dǎo)檢修設(shè)備進(jìn)行可靠、有效的安全隔離。</p><p>　　(2)工作票自動(dòng)管理系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)方式的安排和調(diào)度員

55、的指令，自動(dòng)生成相關(guān)內(nèi)容和步驟，并能與順序控制步驟進(jìn)行自校核和自監(jiān)控。</p><p>　　(3)通過在線監(jiān)測和實(shí)時(shí)分析診斷等技術(shù)，能對站內(nèi)主要設(shè)備健康狀況進(jìn)行監(jiān)測。建立站內(nèi)全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺，供系統(tǒng)層各高級應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)存取訪問及向調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行上送。其中，信息一體化平臺作為未來變電站的信息出口，可用于變電站的監(jiān)視與控制，安裝于安全一區(qū)；為了確保變電站的安全性要求，信息一體化平臺獨(dú)立

56、于目前的監(jiān)控系統(tǒng)，其實(shí)施不影響站內(nèi)設(shè)備正常的運(yùn)行和控制。</p><p>　　(4)明確智能輔助控制系統(tǒng)的功能，研究相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。</p><p>　　2.4 智能變電站在當(dāng)今電網(wǎng)生存的優(yōu)勢</p><p>　　智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容，變電領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)是智能變電站，智能變電站對智能電網(wǎng)的建設(shè)將起到先驅(qū)作用。</p><p>　　智能

57、變電站的主要優(yōu)勢：</p><p>　　光纖代替電纜，設(shè)計(jì)安裝調(diào)試都變得簡單模擬量輸入回路和開關(guān)量輸入輸出回路都被通信網(wǎng)絡(luò)所取代，二次設(shè)備硬件系統(tǒng)大為簡化統(tǒng)一的信息模型，避免了規(guī)約轉(zhuǎn)換，信息可以充分共享可觀測性和可控性增強(qiáng)，產(chǎn)生新型應(yīng)用：如狀態(tài)監(jiān)測、站域保護(hù)控制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：引進(jìn)了電子式互感器、合并單元智能終端、交換機(jī)等新裝置；采用了IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)、IEEE 1588新標(biāo)；其中繼電保護(hù)系統(tǒng)、通信

58、網(wǎng)絡(luò)結(jié)新體系結(jié)；同時(shí)研發(fā)了一些新功能。</p><p>　　而智能變電站本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：過程設(shè)備數(shù)字化，主要為電子式互感器/合并單、智能終；信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化，主要為IEC 61850標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。</p><p>　　3 智能變電站技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　3.1 智能變電站的特征</p><p>　　到目前為止，對于智能變電

59、站并尚沒有統(tǒng)一的明確定義，但“以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為信息傳輸基礎(chǔ)，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，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)等高級應(yīng)用”這些智能變電站基本認(rèn)識在學(xué)術(shù)界和工程界已達(dá)成共識。</p><p>　　剖析我國智能電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)和基本技術(shù)特征，從中可以進(jìn)一步理解智能變電站的技術(shù)內(nèi)涵。信息化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本途徑，體現(xiàn)為對實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息的高度集

60、成和挖掘利用能力；數(shù)字化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，以數(shù)字化形式清晰表述電網(wǎng)對象、結(jié)構(gòu)、特性及狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)各類信息的精確高效采集與傳輸；自動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展水平的直觀體現(xiàn)，依靠高效的信息采集傳輸和集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行控制與管理水平提升；互動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)在要求，通過信息的實(shí)時(shí)溝通及分析，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的良性互動(dòng)與高效協(xié)調(diào)，提升用戶體驗(yàn)，促進(jìn)電能的安全、高效、環(huán)保應(yīng)用。</p><p>　　按

61、照堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)要求，目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)信息共享程度較低，綜合利用效能還未充分發(fā)揮；設(shè)備檢修模式較為落后，需要加快由定期檢修向狀態(tài)檢修過渡；一次裝備的智能化技術(shù)水平有待提高。因此，建設(shè)智能變電站應(yīng)著重于三個(gè)方面：智能一次設(shè)備；信息共享；在線監(jiān)測。</p><p>　　智能變電站的智能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面[5]，即智能設(shè)備和智能高級應(yīng)用。所謂智能設(shè)備，是指一次設(shè)備和智能組件的有機(jī)結(jié)合，其中，智能組件是二次設(shè)備的統(tǒng)稱，

62、包括測控裝置、保護(hù)裝置、測控保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)測裝置、智能終端等，也可以是幾個(gè)裝置的集合，如GIS匯控柜、屏柜等。這些智能組件就像一次設(shè)備的“管家”，幫助一次設(shè)備做好傳輸和分配電能的工作，還具有測量、控制、保護(hù)、計(jì)量等功能。</p><p>　　智能變電站的第二個(gè)特點(diǎn)是智能高級應(yīng)用。目前，傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但是相對于調(diào)度機(jī)構(gòu)來說很 “聽話”，也是被動(dòng)的，智能變電站可以與調(diào)度機(jī)構(gòu)友好互動(dòng)。因?yàn)橹?/p>

63、能組件的廣泛應(yīng)用，智能變電站采集的數(shù)據(jù)是全景式的，因而信息量非常大，但是這些數(shù)據(jù)不是不加分析就傳輸給電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)，而是通過站內(nèi)的信息一體化平臺以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)高級應(yīng)用模塊，對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的挖掘、分析，實(shí)現(xiàn)智能告警、順序控制、設(shè)備狀態(tài)可視化、事故綜合分析決策等。比如，通過對變壓器在線檢測的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，系統(tǒng)會進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評估，對越限值發(fā)出告警信息。 </p><p>　　智能變電站

64、強(qiáng)調(diào)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。此外，還具有功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等顯著技術(shù)特征，易擴(kuò)展、易升級、易改造、易維護(hù)，被認(rèn)為是變電站發(fā)展歷史上的一次革命。 </p><p>　　3.2 智能變電站的結(jié)構(gòu)</p><p>　　智能變電站以智能一次設(shè)備和統(tǒng)一信息平臺為基礎(chǔ)，通過采用先進(jìn)的傳感器、電子信息、通信控制、人工智能等技術(shù)。實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控

65、、程序化運(yùn)行控制、設(shè)備狀態(tài)檢修、運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)、智能分析決策、網(wǎng)絡(luò)故障后的自動(dòng)重構(gòu)以及與調(diào)度中心信息的靈活交互。</p><p>　　高壓設(shè)備是電網(wǎng)的基本單元，高壓設(shè)備智能化(簡稱智能設(shè)備)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)志之一，智能設(shè)備是附加了智能組件的高壓設(shè)備，智能組件通過狀態(tài)感知和指令執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的可視化、控制的網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化，為智能電網(wǎng)提供最基礎(chǔ)的功能支撐，智能設(shè)備不僅僅是測量與控

66、制方面的技術(shù)革新，對變電站設(shè)計(jì)、電網(wǎng)運(yùn)行、乃至高壓設(shè)備本身的技術(shù)發(fā)展，都有重大影響，智能設(shè)備將使整個(gè)變電站向著更加簡約、可靠和智能的方向發(fā)展。</p><p>　　3.2.1 變電站智能設(shè)備的結(jié)構(gòu)</p><p>　　智能設(shè)備由高壓設(shè)備和智能組件組成，高壓設(shè)備與智能組件之間通過狀態(tài)感知元件(傳感器或其一部分)和指令執(zhí)行元件(控制單元或其一部分)組成一個(gè)有機(jī)整體，三者合為一體就是智能設(shè)備，

67、或稱高壓設(shè)備智能化。智能設(shè)備是智能電網(wǎng)的基本元件，根據(jù)高壓設(shè)備的類別和現(xiàn)場需求，控制單元和智能組件的部分功能可以相互轉(zhuǎn)移，或?qū)⒖刂茊卧墓δ苋考械街悄芙M件中。對于無控制需求的高壓設(shè)備。沒有控制單元，狀態(tài)感知元件根據(jù)需要，或植入高壓設(shè)備內(nèi)部、或安置于高壓設(shè)備外部的專門位置，狀態(tài)感知單元與智能組件之間通常由模擬信號電纜連接。根據(jù)需要，智能組件可以集成控制、保護(hù)、測量等更多功能[6]。</p><p>　　3.2.

68、2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　合理的自動(dòng)化系統(tǒng)組網(wǎng)方案是設(shè)計(jì)規(guī)劃智能變電站的前提和關(guān)鍵問題。IEC61850 國際標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字化變電站在邏輯上劃分為變電站層、間隔層和過程層，變電站層與間隔層之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)一般稱為站控層網(wǎng)絡(luò)、間隔層與過程層之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)一般稱為過程層網(wǎng)絡(luò)。由于站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)承載的功能截然不同，為了保證過程層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、安全性，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，站控層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與過程層網(wǎng)絡(luò)物理

69、隔離，如圖3.1所示。 </p><p>　　圖3.1變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖</p><p><b>　　1、站控層網(wǎng)絡(luò)：</b></p><p>　　站控層網(wǎng)絡(luò)的功能和結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)變電站的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)基本類似，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刹捎铆h(huán)型或星型。其中，環(huán)型具有較好的安全穩(wěn)定性，但擴(kuò)展性稍差，1 個(gè)間隔配備 1 臺環(huán)網(wǎng)交換機(jī)也使得設(shè)備投資過大，同時(shí)環(huán)網(wǎng)也可能

70、帶來如下技術(shù)問題：</p><p>　?。?） 環(huán)網(wǎng)是一種較復(fù)雜的組網(wǎng)方式，它需要交換機(jī)實(shí)現(xiàn)生成樹協(xié)議，如RSTP，或者各種專有協(xié)議，如 TurboRing、RapidRing 等。由于交換機(jī)廠家采用的環(huán)網(wǎng)協(xié)議不統(tǒng)一或者實(shí)現(xiàn)方法不規(guī)范，導(dǎo)致在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)選型方面受到一定制約。</p><p>　?。?） 由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，報(bào)文在環(huán)網(wǎng)上的傳輸延時(shí)會隨著環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加而增大，更為嚴(yán)重的是環(huán)

71、網(wǎng)存在廣播風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)。</p><p>　?。?） 環(huán)網(wǎng)中的任何一臺交換機(jī)檢修時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠紩兂煽偩€型，這會容易導(dǎo)致整個(gè)站控層網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。</p><p>　　星型網(wǎng)絡(luò)則兼顧了網(wǎng)絡(luò)的安全性和擴(kuò)展性，報(bào)文傳輸延時(shí)固定，檢修某個(gè)間隔時(shí)將該間隔交換機(jī)關(guān)閉即可切斷與其它間隔的聯(lián)系，保證了檢修時(shí)的安全性。因此，同時(shí)考慮到 220kV 保護(hù)雙重化配置的原則，建議：站控層網(wǎng)絡(luò)采用雙星型拓?fù)?，如圖3.2

72、所示。</p><p>　　圖3.2站控層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案</p><p><b>　　2、過程層網(wǎng)絡(luò)：</b></p><p>　　過程層網(wǎng)絡(luò)是智能變電站的基本特征，由于絕大多數(shù)的自動(dòng)化功能都是面向間隔的，為了減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力和保證節(jié)點(diǎn)的訪問安全，原則上要求過程層網(wǎng)絡(luò)按照不同間隔劃分成不同的獨(dú)立子網(wǎng)，各子網(wǎng)之間可以通過匯聚交換機(jī)級聯(lián)，子網(wǎng)內(nèi)部采

73、用星型或點(diǎn)對點(diǎn)連接拓?fù)?；母線、變壓器和低電壓等級的子網(wǎng)可按多間隔或大間隔組建；采樣值傳輸網(wǎng)與 GOOSE 報(bào)文傳輸網(wǎng)宜分開組網(wǎng)；跨間隔的應(yīng)用利用 VLAN 技術(shù)從匯聚交換機(jī)上獲得多個(gè)間隔的信息，或單獨(dú)組建一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)，如圖3.3所示。</p><p>　　將過程層網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)獨(dú)立子網(wǎng)的最大優(yōu)勢在于：當(dāng)其它間隔交換機(jī)和匯聚交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)不會影響本間隔內(nèi)的各種功能。此外，根據(jù)應(yīng)用對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分流，有效降低了網(wǎng)絡(luò)帶

74、寬壓力。</p><p>　　圖3.3過程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案</p><p>　　4 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)使得智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別如下[7]：</p><p>　　(1)智能變電站系統(tǒng)應(yīng)是一種面向服務(wù)的架構(gòu) (SOA)</p><p>　　(2)建立起以設(shè)備為對象的分布式智

75、能節(jié)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)既分布又協(xié)同的信息共享機(jī)制。</p><p>　　(3)從業(yè)務(wù)需求出發(fā)。把技術(shù)問題、經(jīng)濟(jì)問題、管理問題統(tǒng)籌考慮。實(shí)現(xiàn)能量流、信息流、業(yè)務(wù)流一體化。</p><p>　　(4)通過智能電子裝置（IED） 整合有價(jià)值的能量流、信息流。突出標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化。強(qiáng)調(diào)功能性和互操作性。提供模型統(tǒng)一、規(guī)約統(tǒng)一、時(shí)標(biāo)統(tǒng)一、來源唯一的高品質(zhì)基礎(chǔ)信息。</p><p>　　(5

76、)智能變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，將統(tǒng)一和簡化變電站的數(shù)據(jù)源，形成基于同一斷面的唯一性、一致性基礎(chǔ)信息，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方式實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享，形成縱向貫通、橫向互通的電網(wǎng)信息支撐平臺，并提供以此為基礎(chǔ)的多種業(yè)務(wù)應(yīng)用。(尤其要強(qiáng)調(diào))</p><p>　　(6)采用更加高速(快速以太網(wǎng))和更加經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段。傳輸變電站內(nèi)外信息。包括與變電站。相關(guān)電源。負(fù)荷及線路的信息。掌握整個(gè)電網(wǎng)的狀態(tài)。</p&

77、gt;<p>　　(7)將高級調(diào)度中心的部分功能下放到智能變電站實(shí)現(xiàn)。智能變電站系統(tǒng)管理好站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)行需求，以更高的頻率來儲存數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)挖掘，完成智能電網(wǎng)所要求的高級分析和優(yōu)化功能。</p><p>　　(8)智能變電站(Smart Substation )建設(shè)需要采用先進(jìn)的理念重新設(shè)計(jì)新建變電站。也需要采用先進(jìn)的技術(shù)改造現(xiàn)有變電站，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測臨界和非臨界運(yùn)

78、營數(shù)據(jù)。分析和處理大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。將斷路器、變壓器、變電站的環(huán)境因素等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。并與相臨變電站互通信息。 </p><p><b>　　4.1 標(biāo)準(zhǔn)化</b></p><p>　　由于大規(guī)模集成電路技術(shù)強(qiáng)勁的發(fā)展，導(dǎo)致了先進(jìn)的、快速的、功能強(qiáng)的微型處理器的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，逐漸成為了變電站的重要組成部分。而通訊協(xié)議是實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置

79、、監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸?shù)幕A(chǔ)，尋求一種具備互操作性、高效的通訊協(xié)議，是變電站自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)[8]。</p><p>　　90 年代以來，國際電工委員會第 57 委員會（IEC TC57）陸續(xù)制定了 IEC 60870-5系列傳輸規(guī)約，用于滿足電力系統(tǒng)及其他公用事業(yè)的需要。為了在兼容設(shè)備之間達(dá)到互換的目的，根據(jù)各種應(yīng)用情況下的不同要求制定一系列配套標(biāo)準(zhǔn)，分別是60870-5-101、102、103 傳輸規(guī)約。其中

80、 60870-5-103 規(guī)約僅用于保護(hù)設(shè)備（間隔單元）與變電站內(nèi)控制系統(tǒng)的信息交換。</p><p>　　2004 年，IEC TC-57 技術(shù)委員會正式發(fā)布了更具廣泛適應(yīng)性、且功能強(qiáng)大的變電站通信協(xié)議 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于變電站內(nèi)各個(gè)設(shè)備之間、設(shè)備與控制系統(tǒng)間的通信，將來可擴(kuò)展到變電站與遠(yuǎn)方控制中心間的通信，更具開放性和靈活性。</p><p>　　智能變電站和常規(guī)

81、變電站在站內(nèi)通信協(xié)議上的主要差別是分別采用了IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)和 60870-5-103 傳輸規(guī)約，兩者應(yīng)用范圍差別較大，本文只對站內(nèi)通信協(xié)議進(jìn)行分析比較，便于對 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)有有更清晰的認(rèn)識和理解，在今后變電站建設(shè)中更好的推廣和應(yīng)用。下面主要講述IEC61850標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　　IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)定義了變電站內(nèi)智能電子設(shè)備之間的通信和相關(guān)的系統(tǒng)要求，對變電站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)做出了全面詳

82、細(xì)的規(guī)范和描述。IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)采用了開放的協(xié)議并支持設(shè)備自我描述，面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性。</p><p><b>　　4.2 信息化</b></p><p>　　變電站信息化是電力企業(yè)信息化的重要基礎(chǔ)之一，大量的輸配電信息來自變電站，它是連接電力企業(yè)和最終用戶的橋梁。變電站信息化的主要內(nèi)容是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將變電所

83、的二次設(shè)備（包括控制、信號、測量、保護(hù)、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電所執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測量控制和協(xié)調(diào)，是自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電所領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。變電所綜合自動(dòng)化可以收集較齊全的數(shù)據(jù)和信息，通過計(jì)算機(jī)高速計(jì)算能力和判斷功能，可以方便地監(jiān)視和控制變電所內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行及操作。變電所綜合自動(dòng)化具有功能綜合化，設(shè)備、操作、監(jiān)視微機(jī)化，結(jié)構(gòu)分布分層化，通信網(wǎng)絡(luò)光纖化及運(yùn)行管理智能化的特征

84、。它的出現(xiàn)為變電所的小型化、智能化、擴(kuò)大監(jiān)控范圍及變電所安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了現(xiàn)代化的手段和基礎(chǔ)保證。它的應(yīng)用為變電所無人值班提供了強(qiáng)有力的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控支持。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括變電站監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，下面分別介紹它們的一般功能。</p><p>　　變電站監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　(l)數(shù)據(jù)采集與處理。通過測控裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和處理。直流、所用電

85、、母線電壓采用綜合測量裝置采集和處理。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過以上數(shù)據(jù)采集，產(chǎn)生各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)庫更新。</p><p>　　(2)報(bào)警處理。報(bào)警處理分兩種方式，一種是事故報(bào)警，另一種是預(yù)告報(bào)警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號。后者包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限l復(fù)限、計(jì)算機(jī)站控系統(tǒng)的各個(gè)部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。</p><p>　　(3)事故順序記錄和事故

86、追憶功能。斷路器和保護(hù)信號的動(dòng)作順序以ms級進(jìn)行記錄能夠在CRT上顯示動(dòng)作順序及在打印機(jī)上打印，順序時(shí)間應(yīng)該存檔。</p><p>　　(4)控制功能?？刂乒δ馨▽ψ冸娬靖骷夒妷旱燃壍臄嗦菲鳌⒂休d調(diào)壓開關(guān)、主變中性電閘刀、消弧線圈等采用就地和遠(yuǎn)方控制?？刂品绞接凶冸娝刂剖业漠?dāng)?shù)乇O(jiān)控終端控制、遠(yuǎn)方監(jiān)控終端控制。</p><p>　　(5)在線統(tǒng)計(jì)計(jì)算。根據(jù)采樣的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算每一個(gè)電

87、氣單元的有功、無功功率。各相電流、電壓；功率因數(shù)、最大最小值及其出現(xiàn)時(shí)間。</p><p>　　(6)畫面顯示和打印。在CRT上應(yīng)該能夠顯示變電所一次系統(tǒng)的主接線圖，直流系統(tǒng)圖，所用的電系統(tǒng)圖變電所監(jiān)控系統(tǒng)即保護(hù)運(yùn)行工況圖，直流系統(tǒng)圖，能顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、某些歷史負(fù)荷曲線等等。</p><p>　　(7)系統(tǒng)的自診斷和自恢復(fù)。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該能夠在線診斷系統(tǒng)的軟件、硬件運(yùn)行情況一旦發(fā)現(xiàn)異常能夠

88、發(fā)出報(bào)警信號。</p><p>　　(8)維護(hù)功能。維護(hù)功能指對系統(tǒng)進(jìn)行的診斷、管理、維護(hù)等工作。</p><p><b>　　4.3 一體化</b></p><p>　　一體化信息平臺是智能變電站數(shù)據(jù)信息交換系統(tǒng)的核心，它為不同子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互整合提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)之間、數(shù)據(jù)庫之間、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。目前國內(nèi)的大部分變電站

89、的數(shù)據(jù)交換方式還是使用比較傳統(tǒng)的方法，參與數(shù)據(jù)交換的各個(gè)廠家通過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，各個(gè)系統(tǒng)不是在一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行設(shè)計(jì)的智能變電站的優(yōu)點(diǎn)主要是體現(xiàn)為，變電站系統(tǒng)能全面、及時(shí)地掌握變電站內(nèi)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對比專家?guī)鞂?shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)根據(jù)分析的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化運(yùn)行?？梢姡煽俊⒕_、開放的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是智能變電站建設(shè)的基礎(chǔ)，這也是智能變電站與傳統(tǒng)電網(wǎng)的根本上的區(qū)別。</p><p>

90、　　目前的變電站內(nèi)還沒有一套獨(dú)立的信息系統(tǒng)存在。變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)交換也是由變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，它只是對本站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)中所需要的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸和存儲，是一個(gè)封閉的數(shù)據(jù)信息交換模式，這只能稱為變電站綜合自動(dòng)化的數(shù)據(jù)交換，并不是我們所說的智能變電站的數(shù)據(jù)信息交換系統(tǒng)。目前的變電站內(nèi)的各個(gè)系統(tǒng)的信息采集，傳輸和儲存都是相對獨(dú)立并基本上無聯(lián)系的，如綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)之間。其根本的原因，各個(gè)系統(tǒng)一般都是由不同廠家生產(chǎn)的，各個(gè)廠家

91、的軟件的算法、數(shù)據(jù)模型，通信規(guī)約都不一樣，他們系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，傳輸報(bào)文都是有廠家自己的特點(diǎn)，各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集格式、數(shù)據(jù)的二次處理和數(shù)據(jù)的傳輸格式都無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這就導(dǎo)致了目前變電站內(nèi)數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)的具有很大的局限性：</p><p>　　(l) 數(shù)據(jù)格式和通信規(guī)約不統(tǒng)一。保護(hù)測控裝置的互操作和其他二次系統(tǒng)的(如電源系統(tǒng))數(shù)據(jù)信息交換必須經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。這既不可靠也不安全。</p>&

92、lt;p>　　(2) 數(shù)據(jù)分散且重復(fù)采集。常規(guī)變電站配備的測控裝置對同一物理量存在重復(fù)采集。同時(shí)精度還可能不同。并且以不同的格式存儲在不同的裝置內(nèi)。造成計(jì)算機(jī)資源的重復(fù)浪費(fèi)。而且這些數(shù)據(jù)在應(yīng)用時(shí)還存在以誰為主的問題。簡單的例子就是所用電的電流電壓的采集。所用電系統(tǒng)本身就自帶有測控。而變電站系統(tǒng)又存在所用電測控裝置。而這兩個(gè)測控系統(tǒng)分別接的是不同的CT和PT。在變電站的實(shí)際運(yùn)行中。對于這兩個(gè)地點(diǎn)測出的不同的電壓電流量便出現(xiàn)了一個(gè)如何

93、取舍的問題。</p><p>　　(3) 數(shù)據(jù)傳輸接口種類雜而多。接線錯(cuò)綜復(fù)雜?？煽啃圆皇呛芨摺?lt;/p><p>　　這些問題直接影響了變電站數(shù)據(jù)交換的速度和質(zhì)量。并制約了變電站自動(dòng)化技術(shù)的水平的發(fā)展。由于變電站內(nèi)數(shù)據(jù)信息量規(guī)模巨大。同時(shí)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)。傳輸。分配。消費(fèi)都是實(shí)時(shí)進(jìn)行的。智能變電站的數(shù)據(jù)交換首先應(yīng)建立一個(gè)安全可靠的有統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息交換平臺。為不同系統(tǒng)之間的信息共享提供

94、技術(shù)支撐。各個(gè)智能化變電站高級應(yīng)用系統(tǒng)都能利用一體化信息交換平臺。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對各個(gè)高級應(yīng)用系統(tǒng)透明共享?？鐢?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的交換。智能變電站的數(shù)據(jù)采集對象主要是來自變電站內(nèi)一次設(shè)備的各種狀態(tài)的實(shí)時(shí)的參數(shù)。也會有一些對時(shí)間要求不是很高的數(shù)據(jù)信息(主要是電能計(jì)量。電能質(zhì)量。負(fù)荷控制等)。</p><p>　　智能變電站的一體化信息平臺發(fā)將數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行采集以后。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。按功能需求分類發(fā)送到變電站各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。如自

95、動(dòng)化系統(tǒng)。智能輔助控制系統(tǒng)。智能告警及故障信息綜合分析決策系統(tǒng)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等。各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫在接收到數(shù)據(jù)以后。根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。并將數(shù)據(jù)分析所得的結(jié)果。進(jìn)行最優(yōu)化選擇并執(zhí)行。</p><p>　　在智能變電站中所有數(shù)據(jù)的傳輸都通過光纖網(wǎng)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)保護(hù)測控裝置。自動(dòng)化裝置。智能終端和數(shù)據(jù)庫都是數(shù)據(jù)以太網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，有固定的地址可以訪問。</p><p>　　智

96、能變電站一體化信息平臺主要由各個(gè)智能終端、測控裝置、同步時(shí)鐘源、一體化信息主機(jī)以及站內(nèi)交換機(jī)等部分組成，如圖4.1所示。</p><p>　　各智能終端和測控裝置完成對現(xiàn)場一次設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集和標(biāo)準(zhǔn)化傳輸，同步時(shí)鐘源為全站提供了一個(gè)統(tǒng)一穩(wěn)定的同步時(shí)鐘信號，并通過各智能終端和測控裝置對數(shù)據(jù)信息附加上時(shí)標(biāo)，站內(nèi)一體化信息主機(jī)實(shí)現(xiàn)對站內(nèi)各智能終端和測控裝置數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理，為站內(nèi)各種高級應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)開放的可

97、靠的數(shù)據(jù)信息，所有繼電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)化裝置都可以通過標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口與站內(nèi)一體化信息主機(jī)連接。</p><p>　　圖4.1一體化平臺結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　4.4 智能化</b></p><p>　　隨著基于光學(xué)或電子學(xué)原理的電子式互感器和智能斷路器的使用，常規(guī)模擬信號和控制電纜將逐步被數(shù)字信號和光纖代替，測控保護(hù)裝置的輸入輸出均為

98、數(shù)字通信信號，變電站通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步向現(xiàn)場延伸，現(xiàn)場的采樣數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)信息能在全站甚至廣域范圍內(nèi)共享。</p><p>　　根據(jù)新修訂的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，智能化變電站的改造必須采用先進(jìn)的、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的傳感器、通信技術(shù)、控制和智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參數(shù)的數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化信息平臺為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景(電壓、電流、頻率、有功、無功)的監(jiān)測、自動(dòng)運(yùn)行控制及與站外系統(tǒng)協(xié)同互動(dòng)等功能，達(dá)到提高變電可靠性。

99、其目標(biāo)為可靠、經(jīng)濟(jì)、兼容性強(qiáng)，并具有一次設(shè)備智能化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)高度集成化、運(yùn)行控制自動(dòng)化、保護(hù)控制協(xié)同化、分析決策在線化等技術(shù)特征。</p><p>　　為了適應(yīng)智能電網(wǎng)和智能變電站的發(fā)展趨勢，結(jié)合一次設(shè)備智能化的發(fā)展目標(biāo)，本次變電站智能化設(shè)計(jì)的第一步是保證一次設(shè)備的智能化，即使用所謂的智能一次設(shè)備。一次設(shè)備的智能化首先是保證數(shù)字化，包括輸入信號的電壓互感器和電流互感器，實(shí)現(xiàn)就地的信號數(shù)字化，減少模擬量

100、傳輸;借鑒國際和國內(nèi)的設(shè)備情況和電網(wǎng)的運(yùn)行情況，220kV部分選用西開生產(chǎn)的電子式電流互感器、電子式電壓互感器和電子式電流電壓互感器，110kV部分選用GIS用的電子式電流互感器、電子式電壓互感器和電子式電流電壓互感器，35kV部分選用GIS用的電子式電流互感器、電子式電壓互感器和電子式電流電壓互感器。</p><p>　　根據(jù)國家電網(wǎng)《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、《變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范》對原有220kV傳統(tǒng)變電站

101、進(jìn)行智能化改造。由于目前“一次設(shè)備技術(shù)”與“二次設(shè)備技術(shù)”融合相對困難,智能變電站改造按《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》采用“三層兩網(wǎng)”分層設(shè)計(jì)。將過程層與間隔層進(jìn)行分層設(shè)計(jì)。就地的智能匯控柜僅安裝“合并單元”、“智能終端”、“在線監(jiān)測功能組”。測量、控制、保護(hù)、故障錄波功能還是安裝在控制室單獨(dú)組屏。過程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò)釆用“雙備份光纖以太網(wǎng)”并配有GPS對時(shí)網(wǎng)。改造后的智能變電站設(shè)計(jì)方案如圖4.2所示。</p><p>

102、;　　圖4.2改造后智能變電站結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　變電站智能化一次設(shè)備采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的信息接口，使智能一次設(shè)備成為各種智能單元的接入平臺，同時(shí)作為智能單元測量和控制等信號的應(yīng)用終端，為二次設(shè)備智能化提供必要的硬件條件。</p><p><b>　　5 結(jié) 論</b></p><p>　　隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，

103、電力系統(tǒng)應(yīng)該給用戶提供更加環(huán)保，更加智能的清潔能源，智能電網(wǎng)的建立有利于幫助人們實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，有利于提電網(wǎng)的靈活性和兼容性，有利于抵御日益頻繁的自然災(zāi)害和外界干擾，降低運(yùn)營成本，促進(jìn)節(jié)能減排。在智能變電站的建設(shè)過程中，勢必對變電站的二次系統(tǒng)的構(gòu)架，高級應(yīng)用進(jìn)行整合和提高，全面實(shí)現(xiàn)變電站的信息化數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。</p><p><b>　　數(shù)字化建設(shè)的優(yōu)點(diǎn)：</b></p

104、><p>　　1、IEC61850的應(yīng)用帶來變電站物理結(jié)構(gòu)和調(diào)試的變化和優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　數(shù)據(jù)的共享通過網(wǎng)絡(luò)交換完成，解決了傳統(tǒng)變電站智能裝置間難以實(shí)現(xiàn)的信息共享和互操作性； IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用了最新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，借助于高帶寬、高效率的網(wǎng)絡(luò)通信平臺，改變了過去按點(diǎn)孤立傳送信息的模式，使信息按對象整體傳送，不僅使通信更有效率，也使信息更加全面，為變電站實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化奠定了

105、基礎(chǔ)。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)化的通信平臺簡化了二次回路的設(shè)計(jì)，減少了二次電纜的使用，使變電站的建設(shè)更經(jīng)濟(jì)，更環(huán)保。</p><p>　　IEC61850解決了過去變電站內(nèi)、變電站與遠(yuǎn)方調(diào)度中心間存在的多種協(xié)議不一致帶來的調(diào)試?yán)щy、容易出錯(cuò)、難以維護(hù)的問題，為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)無縫通信奠定了基礎(chǔ)，采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間互操作性好，調(diào)試維護(hù)難度低。</p><p>　　IEC61850標(biāo)準(zhǔn)