智能變電站一體化管控平臺研究

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，使得各行各業都在加快發展，同時對電能的使用量也大幅提高。目前，一切事物的發展都離不開電能，而我國又是發展中國家，國家人口密度較大，制造業企業較多，使得國內能源消耗過快，污染較為嚴重[1]。為改變此現狀，國家推出“低碳、環保、可持續發展”的戰略，這不僅是未來的發展趨勢，也是社會發展的必經之路。電力工業是維持各行各業發展的基本條件，在能源消耗過快、污染較重的壓力下，推動我國電力工業的發展，加快其智能化改造勢在必行，也是相應國家號召，符合國家戰略要求。

在電力工業中，變電站是最為基礎也是最為核心的系統之一，對變電站的智能化改造是整個智能電網改造中的關鍵，并起到承上啟下的作用。其不僅需要對數據進行采集，而且還需要對數據進行傳遞、處理，便于后續的維護與調試。但由于傳統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，結構分散，嚴重制約了我國智能電網的發展。隨著互聯網技術、先進的現代控制與檢測技術的飛速發展，加快了智能變電站朝著信息化、數字化、一體化方向發展的進程[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據采集、運維、檢修、設備監管等多種功能，進一步提高變電站的工作效率與整體性能，加快智能電網的改造進程。

1 智能變電站一體化管控系統整體結構設計

為實現變電站的智能化、一體化管控功能，將其進行分層設計，具體的結構如圖1所示。

圖1 智能變電站一體化管控系統整體結構示意圖

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變電站整體情況的實時監測功能、數據采集及傳遞功能、執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，是串聯兩者之間的重要媒介。通常情況下利用數字化電度表、保護測控、信息記錄等裝置來實現對相關數據的統籌采集、信息的上下級傳遞、數據計算、信息分析等功能。

（3）站控層

站控層是最為核心的部分，在整個系統中通過站控層來實現其對各個設備的整體管控，而且監控主機、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對采集的數據進行實時更新、整理、評估，而且可以將相關控制指令發送給其他兩層，進行及時的操作。同時還可以實現人機交互與實時監控等功能。

2 系統監控功能設計

監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對變電站的遠程實時監控，及時了解變電站的運行狀況，并根據檢測信息作出正確的判斷。本次設計的變電站監控系統采用的是“三層兩網”式結構[5]，具體結構如圖2所示。

圖2 三層兩網式監控系統結構示意圖

由圖可知，該監控系統包括3 個區域，其中第一區域是利用先進的傳感器對變電站的運行狀況進行監視、信息采集以及信息傳遞，完成IED 在線檢測建模功能；第二區域主要由多個綜合服務器組成，利用綜合服務器作為中轉站，將第一區域采集上傳的信息進行轉發并傳遞給第三區域CAG[6]，CAG 與調度中心有著密切聯系，并通過調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的運行性能，在第一區域與第二區域之間設置有防火墻，提高系統的防護能力。在第二區域與第三區域之間設置有正反向隔離裝置，可以對2個區域之間的非法請求進行識別與屏蔽，提高系統的防御能力。

3 變電站系統雙級管控平臺設計

變電站是一項復雜的應用技術，也是一個綜合的系統，該系統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的變電站子系統進行總體管控。為相應國家提出的“兩級部署、三級應用”戰略[7]，本次對變電站系統進行雙級管控平臺設計，具體如圖3所示。

圖3 智能變電站系統雙級管控平臺結構示意圖

由圖3 可知，省公司的變電站為一個總的管控平臺，主要由生產部門、安監部門、狀態評估部門、SG186 信息部門等多個部門組成[8]，該平臺作為一個核心單元，對省內的不同地區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展進程。

4 數據傳遞通道設計

為實現變電站一體化平臺設計，需要將不同區域的變電站與省公司主站以及三區相關系統進行連接，并實現信息數據的傳遞。在進行數據傳遞通道設計時，利用調度數據網將省公司的主站與區域變電站串聯起來實現信息的傳遞；利用綜合數據網將省公司主站與三區域相關系統串聯起來實現信息的傳遞，具體的結構如圖4所示。

圖4 智能變電站一體化平臺信息傳遞通道結構示意圖

5 結束語

智能變電站一體化平臺是智能電網的核心部分，對整個系統至關重要。加快其平臺的發展有助于推動我國電力工業的快速發展。本文著重從智能變電站一體化平臺的整體結構進行詳細設計，將其分為3個控制層，實現分級管控。此外，本文還對其監控功能、變電站系統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，加快我國智能電網的改造進程，具有較大的應用價值與參考價值。