智能变电站一体化监控系统的研究与创新

郝 强，王顺江，吴克斌，陈润晶，姜丽娜

（1.国网丹东供电公司，辽宁 丹东 118001；2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006）

智能变电站一体化监控系统的研究与创新

郝 强1，王顺江2，吴克斌1，陈润晶1，姜丽娜1

（1.国网丹东供电公司，辽宁 丹东 118001；2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006）

结合生产实际，综合考虑国内著名变电站自动化公司设备的原理和特点，并结合智能变电站的现场运行维护经验，提出在继电保护模型信息、与主站信息交互功能、在过程层虚端子对信号进行优化处理、建立一体化调试维护系统4个方面对智能变电站一体化监控系统进行研究与创新。

智能变电站；一体化监控系统；IEC61850

智能变电站是智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用［1－3］。一体化监控系统是智能变电站的核心与难点，在一体化监控系统的调试和应用过程中，遇到了一些问题，为了从根本上解决问题，提高调试效率与设备质量，对智能变电站一体化监控系统进行了深入研究。

1 IEC61850工程继电保护模型信息的完善与创新

IEC61850工程继电保护应用模型［4］，还有需要进一步完善的地方，模型不仅考虑装置自身的需要，还要考虑到调控一体化的要求。

1.1 根据实际情况增加模型数据集

保护事件数据集需要进一步分为跳闸的保护事件和一般的保护事件。这样监控系统可在导入装置模型后对数据集的动作属性、告警等级进行自动的相应设置。例如“保护启动”的保护事件，保护启动后不一定就跳闸，保护启动应该是告知事件。

1.2 需要对模型的信息描述进行规范

同一信息描述不统一，集成时降低了工作效率与质量，例如同样的检修压板，四方公司保护描述是“保护检修状态”，深瑞公司保护描述是“检修状态”，许继公司的测控描述为“检修压板”，四方公司合并单元描述为“检修状态”，四方公司智能终端描述为“检修开入”，应统一修改为“保护检修压板”、“测控检修压板”、“合并单元检修压板”、“智能终端检修压板”。这样模型信息导入监控后就不需要做任何修改。

1.3 模型中的信息要与动作属性的描述相适应

如保护事件“距离Ⅰ段”即可，而不必是“距离Ⅰ段动作”，因为信息后面还有“动作／复归”或“出口／复归”等动作属性的描述。避免出现“距离Ⅰ段动作 动作”这样的信息。

1.4 增加一类监控处理信息的类别

对于TWJ、HWJ、合后状态等信息，仅存历史库，告警窗不显示，是比告知还低的等级，供出现问题后查阅。

2 与主站信息交互功能的研究和创新

调控中心主站接入的变电站很多，信息量非常大，一体化监控的远程浏览和告警直传功能就显得非常重要［5］。

远程浏览功能，除了浏览一次接线图，各间隔分图，电网实时运行数据，还应该能调阅告警窗、历史记录、故障录波、故障综合分析结果等信息。现在厂家大都只实现了前半部分的功能。实现后半部分功能才具有更大的意义，与主站通信调控直采的内容将极大地简化。

调控直采遥信送一些断路器、隔离开关的位置，一次设备故障、一次设备告警、二次设备相关的异常信号、保护动作信号等。一次设备故障、一次设备告警的硬接点信号也较多，如果在接点处就并在一起合成，则无法送出各具体信号；在通信网关机合成，则现场工作量大，还容易出现错误，应该遵循最大化工厂工作量、最小化现场工作量的原则，减少现场对信息的合成等处理。设计院在图纸设计阶段就对一次设备信号进行分类，一次设备故障、一次设备告警类的信号分别连接到测控不同的虚端子，一次设备的故障连到测控的一次设备故障类虚端子，一次设备告警连到测控的一次设备告警类虚端子，由测控自动生成产生一次设备故障和一次设备告警，由测控装置的程序自动合成完成。

远程浏览功能有的地方仅浏览主接线图，这对调控中心的监控是不够的，应该有各间隔的分图、通信状态图、GOOSE通信图等，现场后台的详细信息提供给主站参考（见图1）。现场自动化人员对设备更熟悉，提供详实、更符合现场设备实际的各种监控用图供主站监控使用，即使同样的图，主站也不需要再重复画图，减少了重复工作、同时也提高了质量和效率。

3 在过程层虚端子对信号进行优化处理

3.1 虚端子信号的2选1接入方法，可对过程层信号进行优化

2选1接入方法就是采用GOOSE方式输入的虚端子信号，测控支持双通道输入装置按照“先到先得”原则对双通道数据进行切换（见图2）。在智能终端各运行工况下的切换逻辑如下：

图1 220 kV变电站现场监控间隔分图

图2 GOOSE接入方式

a.A智能终端异常（网络断或数据品质异常），B智能终端正常取用B智能终端开入；

b.B智能终端异常（网络断或数据品质异常），A智能终端正常取用A智能终端开入；

c.A、B智能终端均异常（网络断或数据品质异常）遥信保持当前状态不刷新；

d.A、B智能终端均正常。以先变位开入为准，在双智能终端信号不一致时发告警信号。

智能变电站双套智能终端对应单套测控的情况，对于断路器、隔离开关位置信号都采用2选1的接入方法，对于其它提供双节点的告警信号虚端子采用普通的连接方法，例如某220 kV智能变电站设计院的原设计是开关间隔事故信号、弹簧未储能、开关弹簧储能超时、开关低气压分合闸闭锁信号等分别都接入，后台显示2套信号，通过在虚端子特殊处理，采用2对1的接入原则，2个智能终端的信号对应后台库只做1个信号，转发主站也不用做或遥信处理。

3.2 2套智能终端的运行异常、装置故障信号的优化处理

原先设计的2套智能终端的运行异常、装置故障信号硬接线互采。这样当1套智能终端故障退出运行时，正常运行智能终端的运行异常、装置故障信号都无法上送。运行异常采用本智能终端产生的报文，而不是硬接点信号，本装置故障信号采用本智能终端的软报文故障信号和另一智能终端采集的本装置硬接点信号的虚端子特殊处理，当本装置单独运行时，自检出的故障只要不影响GOOSE，都可上送，影响到GOOSE或断电，可通过与GOOSE通信中断来判断。

4 建立一体化调试维护系统

随着智能变电站一体化监控系统的建立与实施［6－7］，建立与之相适应的“一体化调试维护系统”显得非常必要。“三集五大”将厂站自动化划归大检修、主站自动化划归大运行，这样变电站调试、维护需要两个部门之间的协调，存在效率低的问题。现有的变电站调试维护存在需要的人员多问题。以保护试验对试信息为例，试验需要3人，后台监控需要2人，主站1人，共需6人。现有的调试方法改进后的调试质量还有进一步提升的空间。主站人员对现场不熟悉，有的问题不能及时发现。

建立与智能变电站一体化监控系统相适应的一体化调试维护系统。一体化监控系统的功能“告警直传、远程浏览”等，在主站与厂站的信息交互中极大地强化了厂站功能，有问题大多需要厂站来解决。这样主站和厂站的信息交互工作主要交给厂站来完成。

将主站工作站显示屏的内容传到厂站，用专用的笔记本电脑在调试设备处显示厂站监控画面和主站监控画面。以保护试验为例，只需3人就可完成现场试验及与后台监控、主站监控的联调。

一体化调试维护系统还应具有模拟主站系统功能的装置，在厂家就可对厂站设备转发主站功能进行测试，或在现场与主站通信还未通时，对厂站设备进行测试。

5 结束语

以上的研究与创新已经发挥了很大作用，如果进一步推广，将会使智能变电站一体化监控技术的实用性迈上新的台阶，使电网的安全、优质、经济运行水平达到一个崭新的高度。

［1］蓝海涛.智能变电站继电保护二次安全措施规范化的建议［J］.智能电网，2014，62（5）：64－66.

［2］高 涛，邓 玲.智能电网及其国内外发展概述［J］.东北电力技术，2012，33（2）：6－10.

［3］张幼明，高忠继，黄 旭.智能变电站技术应用研究分析［J］.东北电力技术，2012，33（5）：1－3.

［4］梁晓亮，潘爱峰，董 超.甜水500 kV变电站告警直传和远程图形浏览技术的方案与实现［J］.东北电力技术，2014，35（7）：10－13.

［5］Q／GDW 396—2009，IEC61850工程继电保护应用模型［S］.

［6］樊 陈，倪益民，窦仁晖，等.智能变电站一体化监控系统有关规范解读［J］.电力系统自动化，2012，36（19）：1－5.

［7］黄少雄，黄太贵，程 栩.智能变电站信息一体化平台建设方案研究［J］.东北电力技术，2012，33（2）：21－24.

Research and Innovation on Integrated Supervision and Control System of Smart Substation

HAO Qiang1，WANG Shun⁃jiang2，WU Ke⁃bin1，CHEN Run⁃jing1，JIANG Li⁃na1
（1.State Grid Dandong Electric Power Supply Company，Dandong，Liaoning 118001，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

This article proposes model information of relay protection，information interactive function with remote control station，the optimization of signal processing，integrated debugging and maintenance system by combining actual production，the principle and characteristics of equipment for domestic well⁃known substation antomation company are considered，integrated supervision and control system of smart substation is studied.

Smart substation；Integrated supervision and control system；IEC61850

TM76；TM63

A

1004－7913（2015）09－0016－03

郝 强（1978—），男，学士，高级工程师，高级技师，主要研究方向为变电站保护自动化、调度自动化。

2015－06－30）