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淺談智能變電站自動化系統的應用與產品選型

文章更新時間：2023-09-25　點擊量：310

摘要：如今，智能變電站的發展已經成為電力系統發展的內容。如何提高智能變電站的運行效率也成為電力系統發展的重要目標。為了更好地促進電力系統的安全穩定運行，本文分析了智能變電站自動化系統的實現。

關鍵詞：智能變電站；自動化系統；集成監控

引言

作為人們生產和生活中不ke缺shao的主要能源，如何確保電能的安全、經濟、穩定的運輸和使用非常重要。為了提高電力系統的整體運行效率，為用戶提供安全的電能，需要對設施設備進行技術創新，不斷滿足日益嚴峻的供電需求。作為整個電力系統的關鍵組成部分，如何實現智能發展是當今更重要的目標和任務之一。本文還基于此目的進行了以下研究：

1智能變電站自動化系統的發展歷程和特點

1.1發展歷程

通過分析變電站監控系統的整個發展過程，我們可以發現，它已經從*開始的集中式綜合自動化系統發展成為當今的智能變電站集成監控系統。集中式綜合自動化系統在變電站設置數據采集柜和控制柜，集中采集和控制全站數據。系統結構簡單，但單個模塊故障會導致數據丟失，可靠性不高。在設計過程中，分散式綜合自動化系統采用了間隔層和站控層兩層的架構方法。間隔層包括保護、測控、測量等裝置，按間隔配置；站控層包括后臺系統、遠動、GPS對時裝置等。間隔層的功能不受站控設備的影響，自動化系統的可靠性顯著提高。隨著IEC61850標準的制定和完善，數字變電站發展迅速。主要利用IEC61850進行二次設備互聯和操作，有效實現設備間的水平通信，簡化二次接線，進一步提高系統的可靠性。在數字變電站的基礎上，在社會發展中，電子互感器和設備的智能化發展過程也在不斷推進。在這種環境下，智能變電站開始使用具體的三層系統架構，包括工藝層、間隔層和站控層。通過這種架構，可以有效實現站內全站信息共享和設備統一管理，因此，與以往相比，變電站的自動化水平也有了明顯的提高。

1.2特點

與傳統變電站相比，智能變電站具有以下顯著特點：一是設備安裝方式的變化，如工藝層合并單元、智能終端現場安裝、保護測控裝置現場安裝等。這顯著減少了變電站的電纜消耗，增加了光纜消耗，電氣系統的信號真正實現了數字傳輸，增強了信號在使用過程中的抗電磁干擾能力。二是智能設備的使用，如智能變電站繼電保護裝置、測控裝置、智能表計、在線監控裝置、網絡分析儀等。這些智能設備在變電站自動化系統中的應用，可以真正將系統的運行狀態轉化為可視化，設備也開始從之前的定期維護發展為狀態維護。第三，系統集成也得到了顯著提高。智能變電站將原計算機監控系統、保護信息子站、五防子站、電能計量、在線監控等分散系統集成為集成監控系統，優化了系統結構。四是智能變電站構建全景數據平臺，直接實現全站數據信息共享。

2智能變電站集成監控系統的設備與架構

2.1系統架構

在智能變電站自動化系統的設計過程中，可以采用三層兩網結構進行設計。具體來說，三層主要是指站控層、間隔層、工藝層等設備，而兩層主要是指MMS網。SV/GOSE網絡。典型的220kV變電站集成監控系統結構圖如圖1所示。在實際工程中，監控系統可以根據具體情況進行優化設計，如MMS網絡和SV網絡.GOSE網絡和IEEE1588對時網四網合一，在保證整個通信質量的基礎上，對網絡設備進行簡化處理。

圖1典型220kV智能變電站集成監控系統結構圖

2.2設備

智能變電站監控系統站控層設備較多，如監控主機、操作員工作站、數據服務器、綜合應用服務器、數據通信網關機、站控層交換機等；間隔設備主要包括智能繼電保護、智能測控、PMU、智能電表、間隔層交換機等。；過程層設備包括合并單元、智能終端、過程層交換機等網絡設備。在設計智能變電站自動化系統時，可以根據不同電壓等級變電站設備配置原則研究優化方案，如使用合并單元智能終端集成裝置、智能保護測控集成裝置等，同時有效結合PMU功能和測控功能，真正減少交換機數量，有效減少智能變電站光纜數量，減少智能變電站自動化系統的設備投資。

3智能變電站監控系統功能及核心技術

3.1主要功能

如果能夠實現智能變電站集成監控系統，其主要功能體現在以下幾個方面：（1）全景數據采集功能。包括變電站穩態、暫態數據、輔助設備一次、二次運行狀態數據（2）運行監控功能。該功能主要包括運行監控、設備狀態監控等（3）控制和運行功能，包括操作控制安全機制、順序控制、防誤鎖、智能操作票、無功優化控制等（4）信息綜合分析和智能警示功能，包括智能報警、綜合故障分析等（5）運行管理功能。該功能主要體現在源維護、權限管理、設備管理等方面（6）輔助應用功能，包括視頻監控、安全防護、環境監控、火災報警等，實現重要設備運行前后的圖像確認。

4智能變電站自動化系統設計要點

4.1設備配置

假設智能變電站電壓等級為220kV及以上，高壓間隔可采用雙套保護，也可采用單套測控，相應工藝層配置雙套合并單元和雙套智能終端；主變可配置雙套保護和單套測控，相應高壓側可配置雙套智能終端和合并單元，配置中壓110kV側和低壓側，可配置雙套合并單元智能終端集成裝置；如果電壓等級為110kV，除配置過程中的主要變化外，*使用單套保護測控集成裝置和單套合并單元智能終端集成裝置；如果電壓等級為35kV及以下，配置過程中的間隔除主要變化外，可考慮使用單套保護測控測量三合一裝置，安裝在相應的開關柜內。在此配置過程中，過程層和站控層構建的網絡均可采用雙網冗余星形結構。在實際工程中，應在充分滿足系統性能要求的基礎上簡化變電站設備配置，以降低設備投資和故障率。

5安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統

5.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動監控系統由站控層和間隔層二層設備組成，通過分層和開放式網絡系統連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機接觸界面，實現管理和控制間隔層設備，形成全站監控，與遠程監控、調度通信；間隔層由多個二次子系統組成，在站控層和站控層網絡故障時仍能獨立完成間隔層設備的現場監控功能。

根據工程具體情況，設計方案可靠性高，人機界面易于擴展和友好，性價比*。監控系統由站控層和間隔層組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。

5.2應用場所：

適用于公共建筑、工業建筑、住宅建筑等行業35kV以下電壓等級的用戶端配電、用電系統運行監控管理。

5.3系統結構