基于DMP5000系统的智能变电站开发与应用

高 超

曲阜市供电公司，山东曲阜 273100

基于DMP5000系统的智能变电站开发与应用

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基于DMP5000系统的智能变电站以建设创新示范型智能变电站，以智能变电站设计导则及规范为依据，以智能自动化系统、智能在线监测系统、智能辅助系统三大智能系统为支撑。重点实现了数据采集数字化、系统分层分布化、系统结构紧凑化、信息交互网络化、信息应用集成化、设备检修状态化、设备操作智能化。

智能变电站

前言

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，大大提高了电网建设的现代化水平，缩短了变电站的建设周期，降低了变电站的总体造价。随着社会的发展和科学技术的进步，智能化开关、一次运行设备在线状态检测等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，对智能变电站系统的开发应用奠定了坚实基础。

智能变电站的概念在应用方面直接表现为变电站二次系统的信息应用模式发生巨大的变化，因此，从某种意义上讲“智能变电站”主要指变电站二次系统的“智能”，其内涵体现为以下几个方面：

1）反映电网运行情况的电气量信息实现智能输出；

2）智能电子装置IED对于电力系统的信息实现统一建模；

3）智能电子装置IED之间信息交互以网络通信方式实现；

4）运行控制操作过程经网络通信方式以信息报文方式实现。

1 系统概述

系统对变电站系统模型、二次功能模型进行描述，对应用与通信技术进行分层处理。包括当地监控系统、继电保护、通信服务器、测控装置、五防系统、VQC和小电流接地选线等二次设备和电子式互感器及智能开关等一次设备。DMP5000智能变电站系统采用分层采集、集中控制的架构体系，将模拟量、开关量的信息采集和信息的计算、逻辑判断分层实现。各智能电气设备的模拟量、开关量信息就地采集，智能处理后通过网络和保护装置联系；保护装置安装于主控室，综合全站信息实现保护、测控、计量功能，各功能相对独立、分时运行，即保证了保护功能的选择性、快速性、安全性、可靠性，又保证了测量、计量功能的高精度要求。DMP5000智能变电站自动化系统实现了变电站全站系统保护，在过程层、间隔层、变电站层内实现GOOSE网络、SMV采集网、GPS同步对时网、保护装置以及监控网实现双重化，进而实现从数据采集到出口控制完全独立的双重化和冗余配置，完成全站所有设备的继电保护功能、测控功能、继电保护信息管理功能、自动化功能以及计量功能，提高系统的可靠性。

2 系统原理与特点

2.1 系统原理

DMP5000智能变电站自动化系统对变电站系统模型、二次功能模型进行描述，对应用与通信技术进行分层处理，系统由过程层、间隔层、站控层3个层次构成。

1）过程层

DMP5000智能变电站系统的过程层是承担全站智能采集、接收和执行控制指令，将一次设备接入过程层总线的底层部件设备。过程层由电子式互感器、智能终端（合并单元）等构成。

同时满足IEC60044-7、IEC60044-8标准的电子式互感器、智能开关的接口解决方案。

2）间隔层

间隔层是具有测量、控制和继电保护功能的元件。测量、控制元件负责该间隔的测量、监视、断路器的操作控制和电气联锁，以及时间顺序记录等，保护元件负责该间隔线路、变压器等设备的保护、故障记录等。间隔层变电站系统保护配置方案采用双重化配置原则，同时可以完成测控功能。双重化的系统保护也可独立运行。

3）站控层

站控层采用工业以太网通信，完成站内间隔层设备、一次设备的控制及与远方控制中心、工程师站及人机界面通信的功能，也可经过协议转换设备与第三方装置进行数据交换。站控层由远动主机、当地监控及工业以太网络构成。

间隔层的其它分布布置的智能设备（不同的规约，不同的通信接口）通过规约转换器按照IEC61850标准通过以太网接入变电站层。

2.2 系统特点

2.2.1 全站数据共享

DMP5000智能变电站系统采用分布式采集、集中处理的系统解决方案，所有模拟量的采集和一次设备的操作就地实现，数据在交换服务器汇总并在网络上实时发布，全站保护信息共享。

2.2.2 数据定制功能

基于全站共享的数据，DMP5000智能变电站系统可实现采样数据定制功能，即根据保护、计量、分析功能的不同应用需求。

2.2.3 一体化设计

基于全站数据共享的设计思想，摒弃传统变电站微机继电保护针对单个一次设备的保护、监控一体化，实现全站保护、监控一体化，无需外部电缆接线，各个功能通过站内通信网络组合在统一的系统中，信息应用集成化程度高。

集成了智能电能表功能，完成全站端口电能计量，其精度达到0.5级。

2.2.4 信息安全性

系统所有信息交换采用严格的CRC校验措施，防止由于数据传输错误导致的装置误动作。

智能终端对来自保护单元的网络控制报文进行分析，过滤任何未经授权的网络访问，网络防火墙既保证安全又不影响系统实时性。

2.2.5 设备安全性

保护装置采用虚拟存储管理和严格的存储隔离技术，应用程序和配置文件分类存放、互不影响。

保护装置对各种保护、测控功能的配置、定值、变量、程序等存储空间配备完善的自检措施，当内存出错时做出相应的保护处理。

2.2.6 可靠性设计

DMP5000智能变电站系统采用双重冗余设计，避免装置硬件故障带来的保护退出问题，提高了系统运行的可靠性。

2.2.7 全站同步

取消了单独对时网络的架构，使用同步网络与通信网络一体化结构，既满足全站数据同步采样的要求，又节省网络布线。

2.2.8 网络设计

DMP5000智能变电站系统采用两级传输网络。

保护装置支持100base-TX和100base-FX以太网，超带宽网络通道，控制命令传输不会丢失。

2.2.9 事件检索

完善的事件检索，事件记录类型包括最近事件、故障事件、预告事件、自检事件、遥信变位事件、操作事件、设置值修改事件。

各种事件类型均可分类记录1024条。

2.2.10 故障录波功能

任意故障启动时触发全站录波，记录全站所有电流、电压模拟量和开关位置等开关量信息。可在间隔层设备上就地查看，进行波形分析亦可上传当地监控或调度。

3 经济评价总结

（1）采集装置与通信装置之间采用双光纤网通信，除了合闸电源、加热电源等需要使用电缆外，其他通讯、采样、控制全部采用光纤通讯，减少了二次电缆的使用，消除了电磁场对电信号的干扰，降低前期投入，减少变电站投资成本10多万元。

（2）由于智能变电站采用光缆代替二次电缆，取消了端子箱，简化了电缆沟、电缆层和电缆防火，减少了保护、自动化调试的工作量，降低了运行维护成本。同时，缩短工程施工周期，减少通道重复建设和投资，减少变电站投资成本约15万元。

（3）建议积极采用智能化设备，参与智能设备的研发，一方面为智能化设备的运用提供实践舞台，另一方也可以在实践中检验智能化设备的优缺点，为进一步促进智能化设备的发展提供条件，从而带动整个行业技术水平的提高。

[1]智能变电站运行管理规范.电子式互感器现场校验规范

[2]输变电工程施工现场安全通病及防治措施，2010年版

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.061

高超，男，山东曲阜人，生于1985年11月，现就职于山东省曲阜市供电公司，助理工程师，主要研究电气自动化设备，智能电网发展规划。