智能变电站综合自动化系统结构

智能变电站综合自动化系统结构

孙明强

(南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211100)

摘要：随着国家电网公司提出建设坚强智能电网的战略构想，将传统变电站改造成先进的智能化变电站就作为智能电网建设环节的重要一环。一次设备智能化、电子式互感器与数字化采样、一次设备状态监测、实时系统中高速的计算机网络等技术的发展与成熟，使得全站信息采集、传输、处理和输出等过程完全数字化。未来变电站的建设将朝着综合自动化、数字化的方向发展。

关键词：智能变电站；自动化系统结构

1智能变电站及其自动化系统结构

1.1智能变电站

智能化的核心在于利用计算机理论来实现人工智能，借助各种高新技术赋予机器或系统以人的功能。随着人们用电需求的增长，一般的变电站很难再适应当前要求，为此，变电系统开始积极引进先进技术，以计算机网络、自动控制及数字化等技术为基础，并使用环保低碳型设备，逐步实现了对变电站的智能操控，不但具备运行监视、计量控制等功能，还能够对采集到的信息进行综合分析，并发出智能报警，进行智能调节，当电压负荷量上升时，自动增加输送的电量，当负荷量下降时，则相应地减少输送电量，以达到节省资源、保护变电安全的目的。

1.2智能变电站的自动化系统结构

变电站是智能电网中的关键部分，意义重大，从物理结构上可划分为两部分：

①智能化的一次设备，主要有变压器、开关、母线、互感器等；

②网络化二次设备，主要包括由测控装置、保护装置以及智能终端、合并单元等设备，负责一次设备的保护工作，进而使一次系统和二次系统能够更好地融合。

按照相关规定，智能变电站自动化系统采用的是“三层二网”的系统结构，“三层”分别是过程层、间隔层和站控层，“二网”则是连接三层设备的网络，分别为系统层网络和过程层网络。

能变电站自动化系统的三个层次：

①过程层，该层负主要责电能的变换、输送、测量及状态监测等工作，多由智能设备、终端以及合并单元组成，包含有一次设备及其他组件；

②间隔层，主要是指二次设备，包括测控及继电保护等装置，负责与各种智能控制器和传感器之间的通信工作，即通过一个间隔的数据作用于其设备上；

③站控层，为了完成能够同时测量并控制多项设施以及整个变电站的目的，从而能够更好地进行数据采集、操作监控等工作，以方便保护信息管理，该层有诸多子系统，如通信子系统、自动化子系统以及对时系统等。

两层网络则是：

①系统层网络，连接间隔层和站控层，通过MMS服务实现两层设备间的数据交换；

②过程层网络，通过GOOSE等服务实现变电站实时状态及采样值信号的传输。

2智能变电站自动化系统的工程调试技术

调试及原则。调试工作主要针对系统中的一次设备，包括相关的硬件、软件等，在这些设备集成之后，为确保其各项功能能够正常发挥，应及时进行调试，多为工厂和现场调试。调试工作十分重要，直接决定着是否能安全投入使用，应遵循以下几项原则：

（1）设备单体调试，通常在系统集成之前进行。如果在调试时发现某些设备需要更新，意味着设计存在缺陷，或系统集成工作尚未完成，设备更新之后务必对其进行调校。若此时系统调试工作正在进行，则单体调校符合标准后，相应的所有调试项目需重新开展。所以，为了减少麻烦，在系统功能调试之前，应严格按照相关标准对单体设备进行调试，并确保调试结果完全符合要求，如此在调试系统功能时，只需改变单体设备的参数即可；

（2）系统设备检查工作，通常会采取“先横后纵”的顺序，即“硬件配置横向分层核实，功能配置纵向设备对应”，依次方式进行检查，可在确保硬件系统完整性的同时，为软件配置功能的正确性提供良好的保障；

（3）系统功能调试，通常采取“先纵后横”的顺序，即先开展常规系统功能的调试，再进行高级应用功能的调试，按照间隔、分系统、横向联调的次序进行调试工作。

3工程调试技术实施的路线

3.1系统集成

首先是设备集成，包括设备之间的配接、上电、系统搭建等工作都应按时完成，且质检要合格。其次是系统配置，应结合工程项目的要求，以及设备配置的相关描述，及时建立相应的配置文件，同时给各项设备分派工程实例。此外，还有单体调试工作，按照工程实例进行配置，设备单体检查、设置参数，调校其达到工程配置的技术要求。

3.2工厂调试

这一阶段十分关键，若设备合格或系统要求达不到要求，就无法出厂投入正常工作。按照合适的顺序对系统进行调试，在站控层设备调试中，应建立起数据库，并安装应用软件，确保能够生成功能界面，而且能够对其进行调试；在网络调试时，应确保网络配置完成，连接程度较好，而且系统设备处于正常的通信状态；间隔功能调试中，需保证间隔层内设备配置完整，各自间的匹配性能得以核实，对其各项参数进行整定。

纵向分系统功能及相关间隔之间的调试工作可以同步开展，并模拟现场环境，以实现各项传动功能。一般而言，在工厂调试工作接近尾声时，应将系统或设备的有关配置文件、调试文件以及其他参数配置清单等文件资料进行整理归类，交给业主单位。

3.3现场调试

在现场调试时，首先应创造一个比较适合的现场环境，保证通信网络畅通，各项设备与现场配接合理，均可正常工作，硬件和软件配置和工厂调试的结果保持一致。做好第三方设备的接入检查工作，保证设备命名和调度文件显示的相同，功能界面以及数据库可以稳定运行。此外，还应对纵向分系统功能以及横向功能联合进行仔细调试，保证所有功能都能正常发挥。

4结语

传统变电站存在多套系统，信息共享困难、设备之间互操作性差、系统可扩展型差、系统可靠性受二次电缆的影响等诸多不足，严重制约了变电站可靠性、实时性、经济性的进一步提升。智能变电站综合自动化在我国才刚刚起步，随着我国经济技术的迅速发展，智能变电站综合自动化必将口渐成热和完善，整个系统必将实现数字化、集成化、规范化，从集中控制、功能分散型向分层网络型发展实现对全网的安全监控和经济调度。智能变电站综合自动化的相关研究，必将推动我国电力事业的迅速发展，为我国经济社会发展提供基本保障。

参考文献：

[1]陈宏，夏勇军，陶骞，王晋.智能变电站自动化系统工程调试技术实施路线探讨[J].湖北电力，2011（A01）.

[2]晋海斌.基于智能变电站自动化系统设计及其技术研究[J].科技致富向导，2013（15）.

[3]李俊堂，李龙，李琼，杜晓华.智能变电站自动化系统及工程应用[J].中国水能及电气化，2010（6）.