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淺談智能變電站自動化系統(tǒng)的應用與產(chǎn)品選型

文章更新時間：2023-09-25　點擊量：628

摘要：如今，智能變電站的發(fā)展已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)容。如何提高智能變電站的運行效率也成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要目標。為了更好地促進電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，本文分析了智能變電站自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)。

關鍵詞：智能變電站；自動化系統(tǒng)；集成監(jiān)控

引言

作為人們生產(chǎn)和生活中不ke缺shao的主要能源，如何確保電能的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定的運輸和使用非常重要。為了提高電力系統(tǒng)的整體運行效率，為用戶提供安全的電能，需要對設施設備進行技術創(chuàng)新，不斷滿足日益嚴峻的供電需求。作為整個電力系統(tǒng)的關鍵組成部分，如何實現(xiàn)智能發(fā)展是當今更重要的目標和任務之一。本文還基于此目的進行了以下研究：

1智能變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷程和特點

1.1發(fā)展歷程

通過分析變電站監(jiān)控系統(tǒng)的整個發(fā)展過程，我們可以發(fā)現(xiàn)，它已經(jīng)從*開始的集中式綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展成為當今的智能變電站集成監(jiān)控系統(tǒng)。集中式綜合自動化系統(tǒng)在變電站設置數(shù)據(jù)采集柜和控制柜，集中采集和控制全站數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結構簡單，但單個模塊故障會導致數(shù)據(jù)丟失，可靠性不高。在設計過程中，分散式綜合自動化系統(tǒng)采用了間隔層和站控層兩層的架構方法。間隔層包括保護、測控、測量等裝置，按間隔配置；站控層包括后臺系統(tǒng)、遠動、GPS對時裝置等。間隔層的功能不受站控設備的影響，自動化系統(tǒng)的可靠性顯著提高。隨著IEC61850標準的制定和完善，數(shù)字變電站發(fā)展迅速。主要利用IEC61850進行二次設備互聯(lián)和操作，有效實現(xiàn)設備間的水平通信，簡化二次接線，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。在數(shù)字變電站的基礎上，在社會發(fā)展中，電子互感器和設備的智能化發(fā)展過程也在不斷推進。在這種環(huán)境下，智能變電站開始使用具體的三層系統(tǒng)架構，包括工藝層、間隔層和站控層。通過這種架構，可以有效實現(xiàn)站內(nèi)全站信息共享和設備統(tǒng)一管理，因此，與以往相比，變電站的自動化水平也有了明顯的提高。

1.2特點

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具有以下顯著特點：一是設備安裝方式的變化，如工藝層合并單元、智能終端現(xiàn)場安裝、保護測控裝置現(xiàn)場安裝等。這顯著減少了變電站的電纜消耗，增加了光纜消耗，電氣系統(tǒng)的信號真正實現(xiàn)了數(shù)字傳輸，增強了信號在使用過程中的抗電磁干擾能力。二是智能設備的使用，如智能變電站繼電保護裝置、測控裝置、智能表計、在線監(jiān)控裝置、網(wǎng)絡分析儀等。這些智能設備在變電站自動化系統(tǒng)中的應用，可以真正將系統(tǒng)的運行狀態(tài)轉化為可視化，設備也開始從之前的定期維護發(fā)展為狀態(tài)維護。第三，系統(tǒng)集成也得到了顯著提高。智能變電站將原計算機監(jiān)控系統(tǒng)、保護信息子站、五防子站、電能計量、在線監(jiān)控等分散系統(tǒng)集成為集成監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)化了系統(tǒng)結構。四是智能變電站構建全景數(shù)據(jù)平臺，直接實現(xiàn)全站數(shù)據(jù)信息共享。

2智能變電站集成監(jiān)控系統(tǒng)的設備與架構

2.1系統(tǒng)架構

在智能變電站自動化系統(tǒng)的設計過程中，可以采用三層兩網(wǎng)結構進行設計。具體來說，三層主要是指站控層、間隔層、工藝層等設備，而兩層主要是指MMS網(wǎng)。SV/GOSE網(wǎng)絡。典型的220kV變電站集成監(jiān)控系統(tǒng)結構圖如圖1所示。在實際工程中，監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)具體情況進行優(yōu)化設計，如MMS網(wǎng)絡和SV網(wǎng)絡.GOSE網(wǎng)絡和IEEE1588對時網(wǎng)四網(wǎng)合一，在保證整個通信質量的基礎上，對網(wǎng)絡設備進行簡化處理。

圖1典型220kV智能變電站集成監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

2.2設備

智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備較多，如監(jiān)控主機、操作員工作站、數(shù)據(jù)服務器、綜合應用服務器、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關機、站控層交換機等；間隔設備主要包括智能繼電保護、智能測控、PMU、智能電表、間隔層交換機等。；過程層設備包括合并單元、智能終端、過程層交換機等網(wǎng)絡設備。在設計智能變電站自動化系統(tǒng)時，可以根據(jù)不同電壓等級變電站設備配置原則研究優(yōu)化方案，如使用合并單元智能終端集成裝置、智能保護測控集成裝置等，同時有效結合PMU功能和測控功能，真正減少交換機數(shù)量，有效減少智能變電站光纜數(shù)量，減少智能變電站自動化系統(tǒng)的設備投資。

3智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能及核心技術

3.1主要功能

如果能夠實現(xiàn)智能變電站集成監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）全景數(shù)據(jù)采集功能。包括變電站穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)、輔助設備一次、二次運行狀態(tài)數(shù)據(jù)（2）運行監(jiān)控功能。該功能主要包括運行監(jiān)控、設備狀態(tài)監(jiān)控等（3）控制和運行功能，包括操作控制安全機制、順序控制、防誤鎖、智能操作票、無功優(yōu)化控制等（4）信息綜合分析和智能警示功能，包括智能報警、綜合故障分析等（5）運行管理功能。該功能主要體現(xiàn)在源維護、權限管理、設備管理等方面（6）輔助應用功能，包括視頻監(jiān)控、安全防護、環(huán)境監(jiān)控、火災報警等，實現(xiàn)重要設備運行前后的圖像確認。

4智能變電站自動化系統(tǒng)設計要點

4.1設備配置

假設智能變電站電壓等級為220kV及以上，高壓間隔可采用雙套保護，也可采用單套測控，相應工藝層配置雙套合并單元和雙套智能終端；主變可配置雙套保護和單套測控，相應高壓側可配置雙套智能終端和合并單元，配置中壓110kV側和低壓側，可配置雙套合并單元智能終端集成裝置；如果電壓等級為110kV，除配置過程中的主要變化外，*使用單套保護測控集成裝置和單套合并單元智能終端集成裝置；如果電壓等級為35kV及以下，配置過程中的間隔除主要變化外，可考慮使用單套保護測控測量三合一裝置，安裝在相應的開關柜內(nèi)。在此配置過程中，過程層和站控層構建的網(wǎng)絡均可采用雙網(wǎng)冗余星形結構。在實際工程中，應在充分滿足系統(tǒng)性能要求的基礎上簡化變電站設備配置，以降低設備投資和故障率。

5安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)

5.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層二層設備組成，通過分層和開放式網(wǎng)絡系統(tǒng)連接。站控層設備包括監(jiān)控主機，提供站內(nèi)運行的人機接觸界面，實現(xiàn)管理和控制間隔層設備，形成全站監(jiān)控，與遠程監(jiān)控、調度通信；間隔層由多個二次子系統(tǒng)組成，在站控層和站控層網(wǎng)絡故障時仍能獨立完成間隔層設備的現(xiàn)場監(jiān)控功能。

根據(jù)工程具體情況，設計方案可靠性高，人機界面易于擴展和友好，性價比*。監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層組成，采用分層分布式網(wǎng)絡結構，站控層網(wǎng)絡采用TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

5.2應用場所：

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、住宅建筑等行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配電、用電系統(tǒng)運行監(jiān)控管理。

5.3系統(tǒng)結構