变电站信息化与智能化

变电站信息化与智能化 国家电网公司智能化的定义是：以特高压电网为骨干网架、 各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的信息、通信 和控制技术，构建以自动化、信息化、互动化、数字化为特征 的统一的坚强智能化电网。通过业务流、电力流、信息流的一 体化融合，实现多元化电源和不同电力用户的方便使用和灵活 接入，极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服 务能力，带动电力行业及其他产业的技术升级，满足我国经济 社会全面、协调、可持续发展要求涉及到电网发、输、配、售、 用的各个环节。 这就要求我们实现电网的自动化，信息化，智能化。 一一 变电站自动化变电站自动化 变电站自动化系统的功能是指变电站必须完成的任务。这 些功能包括： 控制，监视，保护变电站的设备及其馈线。维护功能，即 系统组态、通信管理和软件管理等功能。 变电站综合自动化是按无人值守站设计，将变电站的二次 设备应用自动控制技术，微机及网络通信技术，经过功能的重 新组合和优化设计，组成计算机的软硬件设备代替人工实现对 全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、自动控 制和微机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。电站综 合自动化是集保护、监视、测量、控制和远动等功能为一体， 通过数字通讯及网络技术来实现信息共享的一套微机化的二次 设备及系统，实现变电站的遥测、遥控、遥信、遥调和遥视。 综合我国的情况，变电站综合自动化系统的基本功能体现 在以下五个方面： 监控，微机保护，电压、无功综合控制，低频减负荷控制， 备用电源自动投入控制。 变电站的二次网络通讯结构： 现场层由微机线路保护装置，微机电容器保护装置，变压 器保护和控制装置，直流屏和计量屏（电度表）等组成，微机 线路保护装置集自动监视、测量、控制和微机保护于一体，每 条线路采用一个独立的微机线路保护装置，对应一次设备形成 独立的控制单元间隔。监控层由前置机，操作员工作站，通讯 接口 Aport 等构成 c/s 结构局域网。现场层和监控层之间的通讯 是通过现场总线和串行通讯来实现的。 采用变电站综合自动化系统可以把原本分隔的控制、保护、 监视、通信和测量等装置以合适的形式进行集成，由少量多功 能智能电子设备（IntelligenElectronic Device，IED）组成自动 化系统，通过站内的通信网络实现信息共享，可使信号电缆大 为减少，系统结构简化。 二二 变电站综合自动化存在的问题变电站综合自动化存在的问题 1 目前,用于电力系统的通信规约种类很多, 主要有以下通 信协议;部颁 CDT 循环通信协议、IEC60870-5 系列(IEC60870-5- 101,用于电力系统远动通;IEC60870-5-103,用于继电保护设备信 息接口配套标准) 等，而且目前采用的规约都是面向点的，而 不是面向设备的。 目前实施的变电站自动化系统缺乏统一的系统规范，广泛 应用的 IEC60870 一 5 一 103 规约只是变电站内传输规约，缺乏 对变电站系统模型、二次功能模型的描述，没有将系统应用与 通信技术进行分层处理，其应用受到通信技术的限制，缺乏一 致性测试标准，因此 103 规约不适合作为数字化变电站的统一 信息平台。 2 在变电站综合自动化系统集成过程中面临的最大障碍是 不同厂家的 IED，甚至同一厂家不同型号的 IED 所采用的通信 协议和用户界面的不相同，因而难以实现无缝集成和互操作。 因为需要额外的硬件（如规约转换器）和软件来实现 IED 互联. 设备之间的互操作性差，系统的扩展、升级困难。 主要原因是二次设备缺乏统一的信息模型规范和通信标准。 为实现不同厂家设备的互连，必须设置大量的规约转换器，增 加了系统复杂度和设计、调试、运行和维护的难度，降低了通 信系统的性能。 3 变电站综合自动化系统中，变电站由于二次设备和一次 设备间用电缆传输模拟信号和电平信号，需要大量的电缆。存 在电缆的成本、管道面积，信号电缆传输过程中受电磁干扰的 问题。 要解决这些问题就需要推行智能化变电站。 三三 智能化变电站智能化变电站 智能化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化 开关（断路器）等和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站 控层)构建，建立在 IEC61850 通信规范基础上，能够实现变电 站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。 过程层设备包括: 电子式互感器实现电流电压模拟量的数字化; 合并单元将电子式互感器的数字信号汇总后分发给间隔 层的保护和测控装置; 智能单元采集一次设备的状态通过 GOOSE 网络传输至 间隔层的保护和测控装置，同时接收间隔层的保护和测控装置 的命令对一次设备进行操作。 智能开关设备包括智能断路器、智能隔离开关及具有对主 变相关部件进行数字化信息采集、控制等功能的智能操作箱。 电子式互感器主要由三部分组成: (1)一次结构主体，包括互感器罐体、变径法兰、绝缘盆子、 一次导体等，互感器罐体接地，内装三相电流电压传感器等部 件。 (2)一次传感器，每相配置一个低功率 CT、一个空芯线圈、 一个同轴电容分压器。低功率 CT 用于传感测量用电流信号， 空芯线圈用于传感保护用电流信号，电容分压器用于传感电压 信号。 (3)远端模块，远端模块也称一次转换器。远端模块接收并 处理三相 LPCT、空芯线圈及电容分压器的输出信号，远端模 块输出的数字信号由光缆传送至合并单元。 智能化变电站特点： 一次设备的数字化和智能化。变电站内传统的电磁式互感 器由电子式器替代，直接向外提供数字式光纤以太网接口;站内 采用具备向外进行数字的智能断路器、变压器等设备，或者在 这些一次设备就地加装智能终端实现的数字式转换与状态监测， 达到一次设备数字化和智能化的要求。 二次设备的数字化和网络化。数字化变电站的二次设备除 了具有传统式设备的特点外，还具备对外光纤网络通信接口， 与传统变电站信息传输以为媒介不同，数字化变电站二次信号 传输基于光纤以太网实现。 变电站通信网络和系统实现 IEC61850 标准统一化。数字化 变电站全站通信网络和系统实现均采用 IEC61850 标准，该标准 的完系统性、开放性保证了数字化变电站站内设备具备互操作 性的特征。 运行管理系统的自动化。在现有综自系统已经具备较大程 度的自动化的基础上，数字化变电站在站内设备的互操作性、