【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的設(shè)備之間的信息交互。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)間隔層內(nèi)相關(guān)設(shè)備以及過(guò)程層內(nèi)電子式互感器、智能斷路器等不同設(shè)備之間的信息交互。智能變電站“三層兩網(wǎng)”基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖路器等不同設(shè)備之間的信息交互。智能變電站“三層兩網(wǎng)”基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。圖2 智能變電站“三層兩網(wǎng)”基本結(jié)構(gòu)示意圖在智能變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分考慮智能變電站的擴(kuò)建、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展等情況，應(yīng)具備一定的可擴(kuò)展性：需要考慮網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能，應(yīng)具備一定的可靠性；需要考慮支持變電站內(nèi)設(shè)備的靈活投退，相關(guān)信息配置的靈活切換，應(yīng)具備一定的實(shí)時(shí)性；需要考慮優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，降低變電站的建造和運(yùn)行成本，應(yīng)具備一定的經(jīng)濟(jì)性和冗余度。構(gòu)或星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等是常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3智能變電站通常采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)智能變電站以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為信息傳輸基礎(chǔ)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需要支持電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)控制、站間協(xié)同互動(dòng)、順序控制等高級(jí)應(yīng)用功能，為智能變電站的運(yùn)行、檢修等工作提供了技術(shù)保障，不僅提高了工作效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了智能化變電站運(yùn)行管理水平的全面提升。順序控制智能變電站實(shí)現(xiàn)順序控制要滿足以下3個(gè)方面要求：（1）一次設(shè)備智能化。智能化的一次設(shè)備可以將自身詳細(xì)是狀態(tài)、設(shè)備信息等數(shù)據(jù)通過(guò)報(bào)文的方式傳送到相關(guān)高級(jí)應(yīng)用，從而可以快速獲取有效的信息，實(shí)現(xiàn)快速的順序控制。（2）一次設(shè)備運(yùn)行可靠。一次設(shè)備動(dòng)作可靠、輔助接點(diǎn)能夠真實(shí)的反應(yīng)一次設(shè)備的真實(shí)情況，避免出現(xiàn)由于開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)卡澀等原因造成操作失敗的情況發(fā)生，是順序控制成功的關(guān)鍵。（3）二次設(shè)備運(yùn)行可靠。完善網(wǎng)絡(luò)中斷告警機(jī)制，提高智能變電站二次設(shè)備可用率和可靠率，能夠保證順序控制成功執(zhí)行。五防閉鎖五防閉鎖可以應(yīng)用于變電站遠(yuǎn)方遙控操作或者是就地操作，閉鎖回路的設(shè)計(jì)可以由硬接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，將本間隔的閉鎖回路串接到受控設(shè)備的操作回路中，在設(shè)備關(guān)鍵位置配套設(shè)置鎖具，通過(guò)邏輯閉鎖應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)全站防誤操作閉鎖功能。遠(yuǎn)動(dòng)功能直采直送就是直接從測(cè)控裝置采集到遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備需要的數(shù)據(jù)，通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方調(diào)控中心，以反映電網(wǎng)整體運(yùn)行狀況，這就要求遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備與站內(nèi)監(jiān)控設(shè)備無(wú)任何影響直采直送的關(guān)系。狀態(tài)檢修與設(shè)備在線監(jiān)測(cè)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了狀態(tài)檢修的發(fā)展，是變電站檢修工作從以前的定時(shí)檢修變成了根據(jù)監(jiān)測(cè)到的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)開(kāi)展有針對(duì)性的檢修，從而可以節(jié)省大量人力物力，使檢修工作更加科學(xué)，提高了設(shè)備供電時(shí)間和供電可靠性，提高了供電效益。通過(guò)一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的軟硬件綜合應(yīng)用平臺(tái)，將設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修結(jié)合起來(lái)。在這個(gè)綜合應(yīng)用平臺(tái)中，通過(guò)監(jiān)測(cè)、采集設(shè)備運(yùn)行狀況、檢修歷史、試驗(yàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，站內(nèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)分析設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)，對(duì)設(shè)備生命狀態(tài)加以診斷，根據(jù)診斷結(jié)果通知遠(yuǎn)方調(diào)控中心或運(yùn)維人員確定如何檢修、檢修深度和檢修內(nèi)容。在具體實(shí)用過(guò)程中，狀態(tài)檢修需要一個(gè)能反映設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，達(dá)到了參數(shù)規(guī)定的閾值后進(jìn)行報(bào)警，以達(dá)到提醒檢修人員的目的。通過(guò)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)可以有效的將定期檢修或預(yù)防性檢修向狀態(tài)檢修方向轉(zhuǎn)變，提高設(shè)備的供電可靠性和服役年限。智能告警智能告警系統(tǒng)就是對(duì)設(shè)備和全站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完成復(fù)雜邏輯分析和推演，將變電站異常自動(dòng)報(bào)送到主站端并提出處理意見(jiàn)，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)對(duì)告警信息的自動(dòng)分類和無(wú)效信號(hào)排除，以上工作都要通過(guò)一套完善的變電站故障信息推理模型來(lái)完成。告警信息通常都是在變電站端進(jìn)行處理，然后將處理過(guò)的信息傳送到主站端，以減少通信信道的壓力和主站端工作負(fù)荷。智能告警系統(tǒng)可在事故情況下完成順序時(shí)間記錄（SOE）以及保護(hù)裝置數(shù)據(jù)判斷、對(duì)故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，將分析后的結(jié)果以簡(jiǎn)潔明了的圖形界面進(jìn)行展示。無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)的邏輯順序是根據(jù)變電站采集到的潮流數(shù)據(jù)，安裝在主站系統(tǒng)的無(wú)功電壓優(yōu)化軟件進(jìn)行分析計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果下達(dá)指令(如有需要)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)接收到指令后完成主變檔位調(diào)節(jié)和無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切，實(shí)現(xiàn)區(qū)域無(wú)功最優(yōu)調(diào)節(jié)，以上一切工作都是由智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和集控主站系統(tǒng)集成的AVC功能實(shí)現(xiàn)的。 基于智能變電站的IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際電工委員會(huì)第57技術(shù)委員會(huì)（IECTC57）負(fù)責(zé)制定的，它是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的全稱是變電站系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（Communication networksand systems in substations）。該標(biāo)準(zhǔn)在制定的過(guò)程中，對(duì)已有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了消化、吸收了其中主要有： IEC608705101標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)具體名稱是遠(yuǎn)動(dòng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；IEC608705103標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)具體名稱是繼電保護(hù)信息接口標(biāo)準(zhǔn)；UCA20（Utility Communication ）（由美國(guó)電科院制定的變電站和饋線設(shè)備通信協(xié)議體系）；ISO/IEC9506制造商信息規(guī)范MMS（Manufacturing Message Specification）。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)對(duì)61850系列標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了同步的跟蹤和翻譯工作。國(guó)內(nèi)采用的標(biāo)準(zhǔn)名稱是DL/T8600?；贗EC61850規(guī)約構(gòu)架的智能變電站有以下四個(gè)特點(diǎn)：定義了變電站的信息分層結(jié)構(gòu)變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850標(biāo)準(zhǔn)草案提出了變電站內(nèi)信息分層并且將變電站的通信體系分為變電站層、間隔層和過(guò)程層3個(gè)層次，在此過(guò)程中定義了層和層之間的通信接口。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報(bào)文規(guī)范(MMS)、傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)；在間隔層和過(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)?；贗EC61850標(biāo)準(zhǔn)的綜自站采用了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模技術(shù)相較傳統(tǒng)綜自站內(nèi)通訊使用的IEC608705103規(guī)約版本，IEC61850引入了“面向?qū)ο蠼！钡母拍睢Ｔ谝?guī)約里面，每臺(tái)IED作為一個(gè)服務(wù)器（Service）進(jìn)行分層分級(jí)的建模，被細(xì)分為邏輯設(shè)備(Logical Device)、邏輯節(jié)點(diǎn)（Logical Node）和數(shù)據(jù)對(duì)象（Data Object）以及各對(duì)象的數(shù)據(jù)屬性（Data Attribute）。邏輯設(shè)備包含邏輯節(jié)點(diǎn)，邏輯節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)對(duì)象。數(shù)據(jù)對(duì)象則是由數(shù)據(jù)屬性構(gòu)成的公用數(shù)據(jù)類的命名實(shí)例。任何一個(gè)客戶可通過(guò)抽象通信服務(wù)接口(ACSI)和服務(wù)器通信可訪問(wèn)數(shù)據(jù)對(duì)象。數(shù)據(jù)自描述功能標(biāo)準(zhǔn)采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎx了對(duì)象之間的通信服務(wù)。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述具有在數(shù)據(jù)源就對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行自我描述的功能，傳輸?shù)浇邮辗降臄?shù)據(jù)都帶有自我說(shuō)明。由于數(shù)據(jù)本身自帶說(shuō)明，所以傳輸時(shí)可以不受預(yù)先定義限制，簡(jiǎn)化了對(duì)數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)工作。網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性IEC61850標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)了智能變電站內(nèi)信息的傳輸所必需的通信服務(wù)，設(shè)計(jì)了獨(dú)立于所采用網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層協(xié)議的抽象通信服務(wù)接口（ASCI），如圖22所示。在IEC6185072中，建立了包括服務(wù)器模型、邏輯設(shè)備模型、邏輯節(jié)點(diǎn)模型、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)集模型等標(biāo)準(zhǔn)兼容服務(wù)器所必須提供的通信服務(wù)的模型?？蛻敉ㄟ^(guò)ACSI，將假信息通過(guò)專用通信服務(wù)映射(SCSM)映射到所采用的具體協(xié)議棧。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)使用ACSI和SCSM通信服務(wù)技術(shù)，解決了標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性與未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展之間的矛盾。從以下三個(gè)角度來(lái)看看智能變電站的構(gòu)建情況：從變電站層次結(jié)構(gòu)上來(lái)看智能變電站由三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分別為站控層、間隔層、過(guò)程層組成。主要設(shè)備的分類也按不同層次來(lái)分，①站控層設(shè)備主要由監(jiān)控主機(jī)、工程師站等；②間隔層設(shè)備主要有保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等；③過(guò)程層設(shè)備主要有光CT/PT、合并單元、智能開(kāi)關(guān)等。從使用設(shè)備上來(lái)看，構(gòu)建一個(gè)完整的智能變電站需要以下三個(gè)部分：1）智能化的一次設(shè)備一次設(shè)備智能化主要是由于一次設(shè)備從信號(hào)繼電器到控制回路，全部采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)。同時(shí)在信息傳輸過(guò)程中將傳統(tǒng)的電纜導(dǎo)線連接用數(shù)字量信號(hào)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)取代。 2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、防誤閉鎖、測(cè)量控制、故障錄波、電壓無(wú)功控制、同期操作等功能，變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，需要在各功能裝置之間建立起一一對(duì)應(yīng)的電纜或是網(wǎng)線的連接。而在二次設(shè)備的設(shè)計(jì)完全符合國(guó)際電工組織IEC6I850標(biāo)準(zhǔn)的情況下，各個(gè)IED（智能電子設(shè)備）之間的連接全部采用高速工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信，這種網(wǎng)絡(luò)鏈路取代了傳統(tǒng)的電纜連接；網(wǎng)絡(luò)鏈路與電纜回路的區(qū)別不僅在于傳輸介質(zhì)、傳輸形式的不同，而且在于智能變電站中的各IED之間并無(wú)直接的物理聯(lián)系，而是通過(guò)交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集和發(fā)送。即各IED發(fā)送的數(shù)據(jù)由其所連接的交換機(jī)傳輸?shù)秸麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行共享。這樣所有二次電纜實(shí)際上都可以取消。3）自動(dòng)化的監(jiān)控管理系統(tǒng)在變電站全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化以后，為實(shí)現(xiàn)由“定期檢修”向“狀態(tài)檢修”的轉(zhuǎn)變可以在監(jiān)控系統(tǒng)中加入智能分析軟件。同時(shí)為“程序化操作”等實(shí)用技術(shù)在智能變電站中提供更好的推廣空間。從使用服務(wù)上來(lái)看，一個(gè)完整的智能變電通常站由以下三部分的服務(wù)支撐：1）MMS。MMS： Manufacturing Message Specification（ISO9506）制造報(bào)文規(guī)范。MMS技術(shù)在智能變電站中主要被用在自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的傳輸上。2）GOOSE。GOOSE：Generic Object Oriented Substation Events通用面向變電站事件對(duì)象。該服務(wù)替代了智能變電站設(shè)備間的控制、信號(hào)電纜的功能，其作用主要是應(yīng)用于過(guò)程層與間隔層設(shè)備之間的通信傳輸。3）SMV。SMV：Sampled Measured Value其名稱為，采樣測(cè)量值。在智能變電站中，該服務(wù)主要應(yīng)用于間隔層設(shè)備與過(guò)程層間的單向電流、電壓采樣值的傳輸。 本章小結(jié)本章主要介紹了智能變電站的基本概念，主要技術(shù)原則、技術(shù)特征、智能變電站的架構(gòu)體系和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌悄茏冸娬镜腎EC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)。并對(duì)基于智能變電站的IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。為下文智能變電站的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。 智能變電站高壓設(shè)備技術(shù)特征高壓設(shè)備作為智能變電站的重要部件，其主要技術(shù)特征可以分為以下幾個(gè)方面：（1）測(cè)量參數(shù)的數(shù)字化；（2）控制過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化；（3）狀態(tài)結(jié)果的可視化；（4）功能結(jié)構(gòu)的一體化；（5）信息通訊的互動(dòng)化。（1） 測(cè)量參數(shù)的數(shù)字化作為智能變電站高壓設(shè)備的基本特征之一，測(cè)量參數(shù)的數(shù)字化是指測(cè)量智能變電站在運(yùn)行、控制過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)。在進(jìn)行測(cè)量參數(shù)的數(shù)字化的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)測(cè)量（單一或者多個(gè)IED）功能模塊完成智能變電站相關(guān)參數(shù)的測(cè)量。在完成參數(shù)的測(cè)量后，可以將測(cè)量結(jié)果發(fā)送到站控層網(wǎng)絡(luò)或過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)智能變電站實(shí)時(shí)測(cè)量信息的共享。而通過(guò)分析的智能變電站實(shí)時(shí)測(cè)量信息，可以用于智能變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、控制狀態(tài)的評(píng)估。智能變電站參數(shù)數(shù)字化的測(cè)量可以對(duì)智能變電站的油溫、分合閘位置、分接頭位置等信息進(jìn)行測(cè)量。（2） 控制過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化智能變電站的高壓設(shè)備、內(nèi)部部件及高壓設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的控制實(shí)現(xiàn)?？刂颇K作為控制過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化的基本功能，其構(gòu)成由單一或者多個(gè)IED組成?？刂七^(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化嚴(yán)格遵循IEC61850 通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，智能變電站中控制過(guò)程的控制指令是通過(guò)控制策略進(jìn)行發(fā)布，而控制策略的制定則要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)或基于設(shè)備自身的測(cè)量和監(jiān)測(cè)信息的動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行合理制定。隨著智能變電站內(nèi)部測(cè)量及監(jiān)測(cè)參量的增多，控制策略的不斷完善，這就對(duì)智能變電站的控制過(guò)程提出更高、更理想的要求。控制過(guò)程主要以變壓點(diǎn)的冷卻裝置、有載分接開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)設(shè)備的操動(dòng)機(jī)構(gòu)作為控制對(duì)象?？刂七^(guò)程的控制方式主要分為：（1）高壓設(shè)備自身的就地控制；（2）智能組件的就地控制；（3）站控層設(shè)備的智能控制。在智能變壓器的正常工作情況下，控制過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化有一定的優(yōu)先級(jí)控制，其控制的優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋赫究貙釉O(shè)備、智能組件、就地控制器。（3） 狀態(tài)結(jié)果的可視化狀態(tài)結(jié)果的可視化主要包括監(jiān)測(cè)模塊、系統(tǒng)測(cè)控裝置模塊、測(cè)量模塊等信息，其可視化的結(jié)果可以通過(guò)智能變電站中檢測(cè)功能模塊實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)結(jié)果的可視化中的“狀態(tài)”指智能變電站中高壓設(shè)備的控制、可靠運(yùn)行、帶負(fù)載能力等運(yùn)行狀態(tài)；狀態(tài)結(jié)果的可視化中的“可視化”指通過(guò)電網(wǎng)總調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)信息互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)智能變電站的高壓設(shè)備與調(diào)度中心的在線信息互動(dòng)，從而實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的了解智能變電站高壓設(shè)備 的運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心的短期規(guī)劃，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。（4） 功能結(jié)構(gòu)的一體化傳統(tǒng)的變壓器二次設(shè)備設(shè)計(jì)很少受到高壓設(shè)備制造商的關(guān)注，與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站的設(shè)計(jì)完全考慮了二次設(shè)備。在智能變電站高壓設(shè)備的設(shè)計(jì)理念中，傳感器是狀態(tài)感知元件，執(zhí)行器是指令響應(yīng)元件。在實(shí)際的工程實(shí)踐中，智能變電站的功能結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮變電站的智能化目標(biāo)，從而根據(jù)智能化目標(biāo)在智能變電站高壓設(shè)備中安裝智能傳感器和執(zhí)行器。一方面，智能變電站高壓設(shè)備一體化的設(shè)計(jì)能夠提高高壓設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及對(duì)擾動(dòng)的敏感性；另一方面，智能變電站高壓設(shè)備一體化能夠?qū)崿F(xiàn)智能變電站測(cè)量裝置及智能變電站高壓設(shè)備的集成。（5） 信息通訊的互動(dòng)化智能組件作為智能變電站高壓設(shè)備的核心部件，能夠?qū)崿F(xiàn)智能變電站一次設(shè)備與電網(wǎng)調(diào)度中心系統(tǒng)之間的信息通訊互動(dòng)。高壓設(shè)備作為智能變電站的重要部件可以為智能變電站提供智能化的信息，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化應(yīng)用。在智能變電站的高壓設(shè)備中，信息通訊互動(dòng)化包括：1）作為智能變電站高壓設(shè)備的主要部件之一，智能組件可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)智能變電站