关于智能变电站一体化信息平台的设计

张学辉 梁海洋 李中为 付奎霖 刘春英

摘要：中国电力行业发展到今天，已经进入到智能电网建设阶段。电力系统是维持社会正常运转的重要能源，对变电站进行信息共享，因此具有重要的实践意义。本文首先探讨了智能变电站信息一体化平台的基本现状，然后对信息一体化平台的二次设备设计进行详细探讨。

关键词：信息一体化;变电站;智能电网;二次设备;

1引言

智能变电站内子系统众多，具有SCADA数据、电能量数据、故障录波数据、保护信息数据、一次设备在线监测数据、辅助系统数据等信息。由于信号源较多，采集传输方式各异，而且信息量大，构建信息一体化平台是实现有效整合、保障电网信息一致性的关键。信息一体化平台建立站内全景数据后，可供系统层各高级应用子系统进行统一化、标准化、规范化的数据存取访问及向调度系统进行上送。变电站的全景数据需实现信息一体化，作为底层数据的辅助系统数据更需实现信息一体化，各辅助子系统需被有限接入并整合。

2信息一體化平台的设计

2.1智能变电站与常规变电站

常规变电站中设备规约繁多，操作平台各异，网络结构复杂，接线繁琐，造成信息传输的延时或堵塞、效率低下、可靠性低等问题。常规变电站结构如图1所示。

在智能变电站中，IEC61850标准体系使用的是面对对象的建模技术，对于现场的设备可以利用对象属性望城数据建模的操作，对传统的二次装置功能进行集中管理，通过统一的访问接口实现对外访问，使得二次系统结构得到了很大的简化的同时，系统运行的可靠性也大幅度增加。

基于IEC61850标准的智能变电站信息一体化平台，采用分层分布式的处理方法，并且遵循下放原则，将平台的功能下放到不同的网络层中，为了满足综合性信息传输平台的建设要求，需要按照不同层次的信息处理要求选择故障处理的优先级别，并对不停网络层次获取的信息进行汇总分析，从而建立起符合IED61850标准的逻辑节点，满足数据对象的扩展和应用需求。基于IEC61850标准的智能变电站信息一体化平台集成系统如图2所示。

2.2 数据处理

在实现数据的转换过程中，会对数据进行整体的传输与保存，这就保证了变电站数据的安全性。此外，对电流进行处理时，要尽量避免在采样中出现的失误，采用高频率的计量单位，实现数据的精准。

2.3 智能变电站一体化平台建设

对子单元的功能设置一般可以根据间隔位置、功能和信息使用者的不同而进行分别设置，这样才能够将不同的子单元按照不用的处理能力进行有效的配合，进而形成一个完整的数据库和信息库，为智能变电站的持续运行提供数据基础。总的来说，信息一体化平台配置中心单元数据服务器、变电站各应用子单元应通过标准数据总线和接口与中心单元数据服务器进行互联互通，满足实时数据和非实时数据存储与读取的要求。

3应用系统分析

3.1 SCADA

SCADA数据被称为数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化。它可以通过对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即我们所知的‘四遥功能。RTU（远程终端单元），FTU（馈线终端单元）是它的重要组成部分。在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。

SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源，为EMS系统提供大量的实时数据。同时在模拟培训系统，MIS系统等系统中都需要用到电网实时数据，而没有这个电网实时数据信息，所有其它系统都成为“无源之水”。

3.2电能量计量系统

电能量数据采用周期性记录方式，其采集的精度、准确度、稳定度和可靠性要求很高。 由于电能量数据用于交易计费结算，因此，其作用和地位至关重要。 智能变电站中，光电式电能表在接收到光纤以太网传送的智能电流、电压信号后，实时运算和处理系统对该数据进行处理，处理后产生的各类数据实时存入铁电存储器，并通过液晶显示接口进行动态显示，通过 RS-485 串口送往后台系统并接收后台发送的指令。 智能变电站中采用独立的电能量数据采集系统，将确保计量过程实现及时、高精度、高可靠性以及数据唯一性等特点。同时，新的计量装置，重量轻，体积小，成本低。

3.3故障录波

智能变电站中，由于所有设备使用统一的功能模型、数据模型和通信协议，实现了变电站中数据信息的共享和互操作性。 这样，从理论上可以弃用过去分散的录波装置，改用集中录波装置，智能录波器只要通过网络接口将 SAV、GOOSE 信息接入即可。集中故障录波单元采集的电网故障信息采用分层处理方式。智能录波器通过上传的 SAV 和 GOOSE 报文获取故障波形、报告，录波列表，保护事件、告警、开关量和定值等数据。 经初步分析后，将数据上传至故障录波信息分析系统，系统根据所得数据进行故障测距 、 计算校验、谐波分析、定值校验等汇总分析，同时将分析结果经由非实时接口适配网关上传一体化平台。

3.4 智能辅助一体化技防和运维应用功能

辅助控制类应用功能主要实现智能变电站的智能辅助一体化技防和运维。智能辅助一体化技防和运维系统包含多个子系统： 视频监控系统、火灾报警系统、风机远程控制系统等，并在后台服务器实现各系统之间的联动。通过监测变电站的投放环境参数，控制相关辅助设备，进行一系列站内外的智能联动控制，为变电站正常运行保驾护航。

3.5 设备评估类应用功能

设备评估类应用功能主要实现一次设备在线监测。智能变电站内一次设备监测数据按间隔分布采集，并且统一布置监测子站。设备状态数据通过的前端传感器将原始信息传送至智能电子设备（intelligent electronic device，IED），监测子站负责收集前端IED的上送监测信息，然后上送至监测主站，IED与监测子站之间传送报文格式为MMS。设备监测信息为非实时信息，在站内属于调度II区信息，通过II区数据通信网关机上送调度主站。高级应用服务器通过智能一次设备状态信息共享，拥有丰富维护检修的信息量，可监视和诊断智能一次设备以及通讯网络等的异常情况，实现设备在线状态评估和检修，并对设备运行可靠性进行评估。

4总结

本文基于 IEC61850 标准提出了智能变电站信息一体化应用方案，简化了变电站自动化系统的结构，实现了通用网络平台上的信息共享以及各系统之间的无缝连接，为建设统一开放的智能变电站自动化系统提供了一种新的思路。