監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站應(yīng)用

1、監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站應(yīng)用【摘要】文章詳細(xì)介紹了智能變電站中監(jiān)控系統(tǒng) 的3種結(jié)構(gòu)模式，以及監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用，并 結(jié)合實(shí)際，闡述了系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站相比的可靠性與優(yōu)越 性。【關(guān)鍵詞】智能化變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)模式【中圖分類號(hào)】tp277【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】a【文章編號(hào)】 1672-5158 (2012) 11-0090-011、前言隨著智能技術(shù)的廣泛發(fā)展，在智能化變電站中，光纜取 代了電纜，光信號(hào)取代了電信號(hào)，goose連線取代了傳統(tǒng)的 電氣物理連接，數(shù)據(jù)采集及命令執(zhí)行的智能終端下放至戶外 機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，合并單元集中組屏，由于這些新技術(shù)的出現(xiàn)，使 得傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能也已經(jīng)無(wú)法滿足智能變電站的功

2、能 要求，當(dāng)前輸變電建設(shè)和城鄉(xiāng)電網(wǎng)的建設(shè)與改造，正在逐漸 采用智能監(jiān)控系統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，以取代傳統(tǒng)的 繼電保護(hù)與儀器儀表及測(cè)量控制、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及遠(yuǎn)動(dòng)等各自分 離的功能，實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人化、小型化和基本免維護(hù)，大 大提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。2、智能變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)智能化變電站首先必須有一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)框架，一個(gè)好 的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。開元變 電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)按照邏輯接受與執(zhí)行功能，可被分配到站控 層、間隔層、過程層、面向通用對(duì)象的變電站事件網(wǎng)及制造 報(bào)文規(guī)范網(wǎng)。其中站控層是由囊括了保護(hù)信息子站的監(jiān)控系統(tǒng)、一體 化五防系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、報(bào)文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等；間隔層

3、由不同電 壓等級(jí)的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控一體裝置、錄波單 元、交直流一體電源等組成；過程層則由電子式互感器、合 并單元、智能終端等采集和執(zhí)行單元（設(shè)備）組成。從物理 上看，智能化變電站仍然是一次設(shè)備和二次設(shè)備兩個(gè)層面。 由于一次設(shè)備的智能化及二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，并且在數(shù)字化 變電站基礎(chǔ)上增加了一些高級(jí)應(yīng)用，使得智能化變電站一次 設(shè)備和二次設(shè)備之問的結(jié)合更加緊密。變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)可由站端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、主站系 統(tǒng)這三個(gè)相互銜接、缺一不可的部分組成。站端系統(tǒng)對(duì)站內(nèi) 的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防范、火災(zāi)報(bào)警、門禁、照明、 給排水和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了整合，主要負(fù)責(zé)對(duì)變電站視音 頻、環(huán)境量、開關(guān)報(bào)

4、警量等信息進(jìn)行采集、編碼、存儲(chǔ)及上 傳，并根據(jù)制定的規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)。3、智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式智能監(jiān)控系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)形式可分為集中監(jiān)控系統(tǒng)模式、區(qū) 域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式和光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模 式。下面分別介紹這3種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)。3.1集中監(jiān)控系統(tǒng)模式集中監(jiān)控系統(tǒng)模式適用于供電范圍集中、監(jiān)控對(duì)象數(shù)量 不大的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層分布式機(jī)構(gòu)，分為間隔 層設(shè)備、通信層設(shè)備、站控層設(shè)備。系統(tǒng)間隔層設(shè)備采用微 機(jī)綜合保護(hù)裝置、智能配電儀表以及其他智能電子設(shè)備 (ied)裝置。所有間隔層設(shè)備均帶有rs 485通信接口，以 modbus通信協(xié)議通過屏蔽雙絞線接入通信管理機(jī)。通信管理 機(jī)和

5、后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)通過站級(jí)以太網(wǎng)連接。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)可在 hmi上顯示整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控畫面和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)控 主機(jī)還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)的控制，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、修 改和配置。3.2區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)適用于供電區(qū)域廣、設(shè)備分布分 散的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布通信、主控室統(tǒng)一管理的 模式。通過由網(wǎng)絡(luò)、光纖附件等組成的站級(jí)以太網(wǎng)將各個(gè)變 電所的通信管理機(jī)集成為一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū)域的電力 監(jiān)控。主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，主、備機(jī)的 數(shù)據(jù)始終保持一致，互為熱備用，極大地提高了系統(tǒng)的可靠 性、完整性。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié) 構(gòu)，可靠性高，維護(hù)方便，具

6、備軟、硬件的擴(kuò)充能力，支持 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和功能的升級(jí)。可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和特殊 需求，充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)資源，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，便于系統(tǒng) 的分階段實(shí)施。3.3光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式此模式針對(duì)大型區(qū)域供電系統(tǒng)，變電站分布分散的智能化監(jiān)控系統(tǒng)可采用基于光纖自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?；诠?纖自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有容錯(cuò)、髙速、遠(yuǎn)距離傳輸和網(wǎng) 絡(luò)布線簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)。光纖自愈環(huán)網(wǎng)避免了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備 的多級(jí)級(jí)聯(lián)，進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。整個(gè)系統(tǒng)采用星 型和光纖自愈網(wǎng)絡(luò)混合的網(wǎng)絡(luò)，既避免了純環(huán)型網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn) 過多時(shí)的缺點(diǎn)，又保存了星型以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。主控室后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，主、備機(jī)的

7、數(shù)據(jù)始 終保持一致，互為熱備用。各區(qū)域子站可根據(jù)需要選配子站 監(jiān)控hmi,這樣使得各子站監(jiān)控系統(tǒng)可以作為獨(dú)立子系統(tǒng)運(yùn) 行，又可以組合為一個(gè)有機(jī)整體，極大地提高了系統(tǒng)的可靠 性、完整性。4、變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1) 變電站監(jiān)控系統(tǒng)包括站控層和間隔層，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層、分布式結(jié)構(gòu)。站控層為全所設(shè)備監(jiān)視、測(cè)量、 控制、管理的中心，通過光纜與間隔層相連。間隔層按照不 同的電壓等級(jí)和電氣間隔單元，以相對(duì)獨(dú)立的方式分散于繼 電氣室中，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，間隔層仍能獨(dú)立 完成間隔層的監(jiān)測(cè)和開關(guān)控制功能。(2) 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站具有主處理器及服務(wù)器的功能，為 站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存儲(chǔ)及發(fā)送的中心。當(dāng)

8、地監(jiān)控主站 是站內(nèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要人機(jī)界面，用于圖形及報(bào)表顯 示、事件記錄及報(bào)警狀態(tài)顯示和查詢，設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查 詢，操作指導(dǎo)操作控制命令的解釋和下達(dá)等。通過當(dāng)?shù)乇O(jiān)控 主站，運(yùn)行值班人員能實(shí)現(xiàn)對(duì)全站生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和操 作控制。(3) 間隔層直接采集處理現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳 送給站級(jí)計(jì)算機(jī)，同時(shí)接收站控層發(fā)來(lái)的控制操作命令，經(jīng) 過有效的判斷、閉鎖檢測(cè)、同步檢測(cè)等，最后對(duì)設(shè)備進(jìn)行操 作控制。間隔層也可獨(dú)立完成對(duì)開關(guān)的控制操作。(4) 監(jiān)控子站內(nèi)的所有裝置由通信管理機(jī)進(jìn)行集中管 理。管理機(jī)提供接口，接入以太網(wǎng)，將數(shù)據(jù)處理后與監(jiān)控中 心的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。監(jiān)控子站與監(jiān)控中心之間通過

9、光纖進(jìn)行通信，光纖經(jīng)轉(zhuǎn)換后接入以太網(wǎng)交換機(jī)，形成全區(qū) 光纖以太網(wǎng)絡(luò)。(5) 智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新周期可控制在10秒以內(nèi), 可在小于1秒的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)一級(jí)數(shù)據(jù)的更新處理；實(shí)現(xiàn)了 對(duì)多種不同廠家設(shè)備的接入及通信控制；人機(jī)界面簡(jiǎn)單、易 操作；與設(shè)備配合，實(shí)現(xiàn)了遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、s0e信息采 集、事件記錄、報(bào)警記錄等電力監(jiān)控功能，確保了監(jiān)控系統(tǒng) 與間隔層繼電保護(hù)裝置和智能儀表之間的無(wú)縫結(jié)合。5、結(jié)論(1) 智能化變電站系統(tǒng)“三層兩網(wǎng)”通信網(wǎng)絡(luò)采用統(tǒng) 一的通信規(guī)約iec61850,不需要進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，加快了通信 速度，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，降低了調(diào)試及維護(hù)的難度，提 高了通信系統(tǒng)的性能。(2) 智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是建立在常規(guī)變電站 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)之上的，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)各種支 撐技術(shù)對(duì)于變電站信息傳輸、應(yīng)用模式帶來(lái)的變化是全方位 的。這種變化所體現(xiàn)的特征