關于智能變電站一體化信息平臺的設計

張學輝 梁海洋 李中為 付奎霖 劉春英

摘要：中國電力行業發展到今天，已經進入到智能電網建設階段。電力系統是維持社會正常運轉的重要能源，對變電站進行信息共享，因此具有重要的實踐意義。本文首先探討了智能變電站信息一體化平臺的基本現狀，然后對信息一體化平臺的二次設備設計進行詳細探討。

關鍵詞：信息一體化;變電站;智能電網;二次設備;

1引言

智能變電站內子系統眾多，具有SCADA數據、電能量數據、故障錄波數據、保護信息數據、一次設備在線監測數據、輔助系統數據等信息。由于信號源較多，采集傳輸方式各異，而且信息量大，構建信息一體化平臺是實現有效整合、保障電網信息一致性的關鍵。信息一體化平臺建立站內全景數據后，可供系統層各高級應用子系統進行統一化、標準化、規范化的數據存取訪問及向調度系統進行上送。變電站的全景數據需實現信息一體化，作為底層數據的輔助系統數據更需實現信息一體化，各輔助子系統需被有限接入并整合。

2信息一體化平臺的設計

2.1智能變電站與常規變電站

常規變電站中設備規約繁多，操作平臺各異，網絡結構復雜，接線繁瑣，造成信息傳輸的延時或堵塞、效率低下、可靠性低等問題。常規變電站結構如圖1所示。

在智能變電站中，IEC61850標準體系使用的是面對對象的建模技術，對于現場的設備可以利用對象屬性望城數據建模的操作，對傳統的二次裝置功能進行集中管理，通過統一的訪問接口實現對外訪問，使得二次系統結構得到了很大的簡化的同時，系統運行的可靠性也大幅度增加。

基于IEC61850標準的智能變電站信息一體化平臺，采用分層分布式的處理方法，并且遵循下放原則，將平臺的功能下放到不同的網絡層中，為了滿足綜合性信息傳輸平臺的建設要求，需要按照不同層次的信息處理要求選擇故障處理的優先級別，并對不停網絡層次獲取的信息進行匯總分析，從而建立起符合IED61850標準的邏輯節點，滿足數據對象的擴展和應用需求。基于IEC61850標準的智能變電站信息一體化平臺集成系統如圖2所示。

2.2 數據處理

在實現數據的轉換過程中，會對數據進行整體的傳輸與保存，這就保證了變電站數據的安全性。此外，對電流進行處理時，要盡量避免在采樣中出現的失誤，采用高頻率的計量單位，實現數據的精準。

2.3 智能變電站一體化平臺建設

對子單元的功能設置一般可以根據間隔位置、功能和信息使用者的不同而進行分別設置，這樣才能夠將不同的子單元按照不用的處理能力進行有效的配合，進而形成一個完整的數據庫和信息庫，為智能變電站的持續運行提供數據基礎。總的來說，信息一體化平臺配置中心單元數據服務器、變電站各應用子單元應通過標準數據總線和接口與中心單元數據服務器進行互聯互通，滿足實時數據和非實時數據存儲與讀取的要求。

3應用系統分析

3.1 SCADA

SCADA數據被稱為數據采集與監視控制系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化。它可以通過對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，即我們所知的‘四遙功能。RTU（遠程終端單元），FTU（饋線終端單元）是它的重要組成部分。在現今的變電站綜合自動化建設中起了相當重要的作用。

SCADA系統是電力系統自動化的實時數據源，為EMS系統提供大量的實時數據。同時在模擬培訓系統，MIS系統等系統中都需要用到電網實時數據，而沒有這個電網實時數據信息，所有其它系統都成為“無源之水”。

3.2電能量計量系統

電能量數據采用周期性記錄方式，其采集的精度、準確度、穩定度和可靠性要求很高。 由于電能量數據用于交易計費結算，因此，其作用和地位至關重要。 智能變電站中，光電式電能表在接收到光纖以太網傳送的智能電流、電壓信號后，實時運算和處理系統對該數據進行處理，處理后產生的各類數據實時存入鐵電存儲器，并通過液晶顯示接口進行動態顯示，通過 RS-485 串口送往后臺系統并接收后臺發送的指令。 智能變電站中采用獨立的電能量數據采集系統，將確保計量過程實現及時、高精度、高可靠性以及數據唯一性等特點。同時，新的計量裝置，重量輕，體積小，成本低。

3.3故障錄波

智能變電站中，由于所有設備使用統一的功能模型、數據模型和通信協議，實現了變電站中數據信息的共享和互操作性。 這樣，從理論上可以棄用過去分散的錄波裝置，改用集中錄波裝置，智能錄波器只要通過網絡接口將 SAV、GOOSE 信息接入即可。集中故障錄波單元采集的電網故障信息采用分層處理方式。智能錄波器通過上傳的 SAV 和 GOOSE 報文獲取故障波形、報告，錄波列表，保護事件、告警、開關量和定值等數據。 經初步分析后，將數據上傳至故障錄波信息分析系統，系統根據所得數據進行故障測距 、 計算校驗、諧波分析、定值校驗等匯總分析，同時將分析結果經由非實時接口適配網關上傳一體化平臺。

3.4 智能輔助一體化技防和運維應用功能

輔助控制類應用功能主要實現智能變電站的智能輔助一體化技防和運維。智能輔助一體化技防和運維系統包含多個子系統： 視頻監控系統、火災報警系統、風機遠程控制系統等，并在后臺服務器實現各系統之間的聯動。通過監測變電站的投放環境參數，控制相關輔助設備，進行一系列站內外的智能聯動控制，為變電站正常運行保駕護航。

3.5 設備評估類應用功能

設備評估類應用功能主要實現一次設備在線監測。智能變電站內一次設備監測數據按間隔分布采集，并且統一布置監測子站。設備狀態數據通過的前端傳感器將原始信息傳送至智能電子設備（intelligent electronic device，IED），監測子站負責收集前端IED的上送監測信息，然后上送至監測主站，IED與監測子站之間傳送報文格式為MMS。設備監測信息為非實時信息，在站內屬于調度II區信息，通過II區數據通信網關機上送調度主站。高級應用服務器通過智能一次設備狀態信息共享，擁有豐富維護檢修的信息量，可監視和診斷智能一次設備以及通訊網絡等的異常情況，實現設備在線狀態評估和檢修，并對設備運行可靠性進行評估。

4總結

本文基于 IEC61850 標準提出了智能變電站信息一體化應用方案，簡化了變電站自動化系統的結構，實現了通用網絡平臺上的信息共享以及各系統之間的無縫連接，為建設統一開放的智能變電站自動化系統提供了一種新的思路。