【正文】 參考文獻(xiàn)［1］ 鐘西炎、謝偉紅、王錦、黃虹，電力系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（第二版），中國電力出版社，2011；［2］ 丁書文，變電站綜合自動化原理及應(yīng)用（第二版），中國電力出版社，2010；［3］ 夏明超、黃益莊、吳俊勇，變電站自動化技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀［J］，北京交通大學(xué)，2007；［4］ 陳文升，變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研究［J］，華北電力大學(xué)，2002；［5］ 汪可友、郁惟鏞，應(yīng)用IEC 61850通信協(xié)議的新一代故障信息處理系統(tǒng)［J］，電網(wǎng)技術(shù)，(10):P5558；［6］ 張玉君，基于IEC 61850變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信單元的開發(fā)［D］，西安交通大學(xué)，2007；［7］ 吳在軍，胡敏強，變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)分析［J］，電力自動化設(shè)備，2002；［8］ 馮軍、馬蘇龍、孟慶強，智能變電站原。至于變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在問題和今后的發(fā)展方向在分別在第7章和第8章都做了說明，在這就不再重復(fù)了。變電站自動化能夠顯著提高變電站的運行水平，增強變電站的各種功能，一經(jīng)推出即得到迅速的應(yīng)用。從變電站綜合自動化系統(tǒng)對站內(nèi)通信網(wǎng)的要求入手，解釋了網(wǎng)絡(luò)通信的一些基本概念和網(wǎng)絡(luò)通信的一些技術(shù)，總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的實際應(yīng)用情況，對變電站綜合自動化系統(tǒng)今后的發(fā)展做出簡要說明。導(dǎo)致了對電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測與評估的重視，國家有關(guān)部門對電能質(zhì)量相繼頒布了5個相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，其中對電網(wǎng)頻率允許偏差，供電電壓允許偏差以及三相電壓不平衡度等的監(jiān)測實際上在傳統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)中已有所涉及，然而對于諧波和電壓閃變這兩項指標(biāo)的監(jiān)測則需配置附加的設(shè)備來完成。 視頻圖像監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用視頻圖像不僅解決了無人值班站內(nèi)對于安全保衛(wèi)，消防等方面出現(xiàn)的問題，更為重要的是它可以使遠(yuǎn)方運行控制人員能親眼看到現(xiàn)場的實際情況，包括采用的一體化球機，焦距調(diào)節(jié)，使視覺范圍擴大，視物清晰。 現(xiàn)場總線主要解決現(xiàn)場的智能電子裝置、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備與后臺系統(tǒng)或高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。也將成為電力系統(tǒng)中從調(diào)度中心到變電站、變電站內(nèi)、配電自動化無縫自動化標(biāo)準(zhǔn)。定義和傳輸元數(shù)據(jù)，擴充數(shù)據(jù)和設(shè)備管理功能，傳輸采樣測量值等。采用面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)，面向設(shè)備建模和自我描述，以適應(yīng)功能擴展，滿足應(yīng)用開放互操作要求。其最大特點就是輸出低電平模擬量和數(shù)字量信號，直接用于微機保護和電子式計量設(shè)備，去除了許多中間環(huán)節(jié)，適應(yīng)電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需要，而且由于動態(tài)范圍比較大，能同時用于測量和保護兩種功能。 非常規(guī)互感器的發(fā)展及應(yīng)用非常規(guī)互感器具有如下優(yōu)點：輸出信號電平低，易與變電站自動化系統(tǒng)接口；不含鐵芯，無磁飽和及磁滯現(xiàn)象；測量范圍大，可準(zhǔn)確測量從幾十安到幾千安的電流，故障條件下可反映幾萬甚至幾十萬安的電流：頻率響應(yīng)范圍寬，可從直流至幾萬赫茲。 發(fā)展趨勢 智能電子裝置的發(fā)展及在變電站自定化領(lǐng)域的應(yīng)用所謂智能電子裝置（IED），實際上就是一臺具有微機處理器、輸入/輸出部件以及串行通信接口，并滿足各種不同的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的裝置，它的軟件則因應(yīng)用場合的不同而不同。 現(xiàn)行的電力管理體制與變電站自動化系統(tǒng)關(guān)系問題變電站自動化系統(tǒng)的建設(shè)，使得繼電保護、遠(yuǎn)動、計量、變電運行等各專業(yè)相互滲透，傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站遠(yuǎn)動與保護專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設(shè)備劃分。 變電站自動化系統(tǒng)組織模式選擇的問題變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。這一點對于變電站自動化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。要實現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，就要實現(xiàn)傳輸規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化。目前國內(nèi)各個地方情況不統(tǒng)一，變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約，如部頒CDT，IEC 608705101規(guī)約、IEC 608705103規(guī)約等。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。 （2）不同產(chǎn)品的接口問題。目前在變電站自動化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面。 設(shè)計規(guī)范不統(tǒng)一盡管國家電網(wǎng)公司、各省電力部門對變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備的性能指標(biāo)等都做了統(tǒng)一的規(guī)定，但是設(shè)備生產(chǎn)廠家的元件篩選、硬件配置、電路結(jié)構(gòu)、制造工藝、軟件程序卻差別很大，這些差別導(dǎo)致了設(shè)備的壽命、性能、抗干擾能力以及管理與維護等相差甚遠(yuǎn)。第7章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的存在問題和發(fā)展趨勢 存在問題變電站綜合自動化系統(tǒng)取得了良好的應(yīng)用效果。（5）網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)視與診斷服務(wù)技術(shù)采用SNMP的作為網(wǎng)絡(luò)工況監(jiān)視的“電子眼”，實現(xiàn)了自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全可視化監(jiān)控。（3）網(wǎng)絡(luò)報文分析系統(tǒng)智能變電站的信息采用網(wǎng)絡(luò)報文形式進(jìn)行傳輸，為了使變電站運行可靠，有必要對數(shù)字化保護裝置的網(wǎng)絡(luò)通信過程進(jìn)行記錄和分析，便于實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和事故后的故障分析。（2）基于GOOSE報文共享的程序化操作(一鍵式操作)一鍵式智能操作功能以間隔層設(shè)備為主體，對變電站間隔設(shè)備的運行狀態(tài)切換實現(xiàn)了一鍵式智能操作。實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)的數(shù)據(jù)(如電壓、電流、功率、功角等)的采集和處理，將各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、統(tǒng)一處理，能自動對擾動的全過程按照要求進(jìn)行記錄。同時加裝轉(zhuǎn)換裝置使采樣多增加了一個環(huán)節(jié)，增加了設(shè)備運行的不穩(wěn)定性。（3）一次設(shè)備智能化智能變電站采用分層分布式模式配置網(wǎng)絡(luò)和保護功能，并且實現(xiàn)了一次設(shè)備信息傳輸?shù)臄?shù)字化，但是其信息源還是采用傳統(tǒng)模式(電磁式互感器、傳統(tǒng)開關(guān))，未能真正體現(xiàn)出智能變電站的優(yōu)勢。（2）變電站的各種功能共享統(tǒng)一的信息平臺全站信息采用統(tǒng)一IEC 61850模型和通信標(biāo)準(zhǔn)接入變電站通信網(wǎng)絡(luò)，保護、測控、計量等系統(tǒng)均用同一個通信網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)等信息以及發(fā)出控制命令，實現(xiàn)各間隔間信息共享，避免了傳統(tǒng)變電站信息重復(fù)采集所帶來繁雜的相互連接。 小結(jié) 優(yōu)點本智能變電站的設(shè)計是基于延安變前期工作基礎(chǔ)上所提出的成熟配置模式，實現(xiàn)了智能變電站的基本特征，與常規(guī)變電站相比較具有以下優(yōu)點：（1）光纜傳輸提高了抗干擾能力智能變電站采用就地安裝合并單元、智能接口設(shè)備實現(xiàn)一次設(shè)備的數(shù)字化傳輸，通過構(gòu)建光纖網(wǎng)絡(luò)取代電纜連接，大幅減少現(xiàn)場布線、接線工作量，大約可節(jié)省常規(guī)變電站90%左右的電纜。 330kV過程層交換機配置330kV 有3個串，第一串配置2臺、第二串配置2臺、第三串配置1臺，共5臺，過程層雙重化配置，共配置10臺交換機，兩條母線的母差保護模塊雙重化配置，需要2臺公共交換機，330kV部分需要12臺過程層交換機。 750kV過程層交換機配置750kV 有2個串，第一串配置2臺、第二串配置1臺，共3臺，過程層雙重化配置，共配置6臺交換機，兩條母線的母差保護模塊雙重化配置，需要2臺公共交換機，750kV部分需要8臺過程層交換機。安裝方式互感器轉(zhuǎn)換裝置、綜合智能接口就地安裝于戶外柜中(溫、濕度自動控制)，交換機、保護測控等智能裝置集中組屏安裝于各小室。采用合并單元和智能接口二合一的綜合智能單元配置對于信息量較小的66kV間隔是為一種較為經(jīng)濟、合適的方案，既滿足了智能變電站的技術(shù)要求，同時節(jié)約了安裝空間，也更易于安裝調(diào)試。一方面接收轉(zhuǎn)換裝置輸出的光纖數(shù)字采樣信號，并以IEC 6185092網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)約接入過程層交換機，為保護測控一體化、計量裝置提供共享的采樣數(shù)據(jù)。 66kV間隔主變間隔與750kV間隔相同均采用雙配置原則，其余電抗器、所變間隔采用單配置。安裝方式互感器轉(zhuǎn)換裝置、合并單元、智能接口就地安裝于戶外柜中(溫、濕度自動控制)，交換機、保護測控等智能裝置集中組屏安裝于各小室。過程層交換機按間隔配置原則，每個間隔配置雙套符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的光纖交換機，分別接入兩套合并單元和智能接口的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙保護冗余配置的原則。 過程層安裝方式 750kV/330kV間隔采用常規(guī)電磁式互感器，互感器各線圈加裝轉(zhuǎn)換裝置，將雙保護、單計量用電流、電壓模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量光纖輸出，每個斷路器間隔配置雙套合并單元，分別接收轉(zhuǎn)換裝置輸出的光纖數(shù)字采樣信號，并以IEC 6185092網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)約接入過程層交換機，為數(shù)字化保護、測控、計量、母差、錄波裝置提供共享的采樣數(shù)據(jù)。 66kV主變間隔與750kV間隔相同均采用雙配置原則，其余電抗器、所變間隔采用單配置。 750/330kV采用常規(guī)電磁式互感器，互感器各線圈加裝轉(zhuǎn)換裝置，將雙保護、單計量用電流、電壓模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量光纖輸出。監(jiān)控系統(tǒng)集成工程師站、VQC、五防一體化、程序化控制等功能，與間隔層保護測控設(shè)備采用100M雙光纖環(huán)型以太網(wǎng)通訊。 站控層設(shè)備組成一個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能變電站系統(tǒng)高度集成一體化。從整體上分為三層：站控層、間隔層、過程層。第6章 基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的750KV變電站的建設(shè)——陜西延安750kV智能變電站延安750KV變電站是國內(nèi)首座750KV變電站，也是首座750KV智能變電站。（4）過程層過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。支持由數(shù)據(jù)集組織的公共數(shù)據(jù)的交換，每次由數(shù)據(jù)集引用的一個或多個成員值改變，就發(fā)送報文。（3）基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的測控裝置今后的測控裝置除了要完成傳統(tǒng)的“四遙”功能、定值組操作功能以外，還必須在間隔層實現(xiàn)全站的五防聯(lián)閉鎖功能。因此必須為IEC 61850裝置提供高端的硬件支撐平臺，包括擴展高性能的微處理芯片，并為其提供大量的存儲FLASH和其他外圍輔助設(shè)備。而邏輯節(jié)點包含著大量的數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)屬性。邏輯節(jié)點是裝置交換數(shù)據(jù)、執(zhí)行任務(wù)的最小功能單元。按照IEC 618505定義的邏輯節(jié)點模型，采用面向?qū)ο蠓謱用枋龇椒枋鲭娏魉贁啾Ｗo邏輯節(jié)點。不同于以往一般的微機保護監(jiān)控裝置，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中為了實現(xiàn)互操作性和可擴展性，采用了面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，定義了數(shù)據(jù)模型和設(shè)備模型以及描述數(shù)據(jù)對象的方法及一套面向?qū)ο蟮姆?wù)。IED軟件設(shè)計也是按功能劃分進(jìn)行模塊化設(shè)計的，使得軟件具有可裁剪性，也便于功能擴充。 IED軟件系統(tǒng)設(shè)計（1）IED功能模塊的實現(xiàn)實現(xiàn)IEC 61850的重點、難點在于軟件設(shè)計。因數(shù)據(jù)本身帶有說明，故傳輸可不受預(yù)先定義的限制，簡化了數(shù)據(jù)管理和維護工作。所有IED中基于IEC 61850建立的對象和服務(wù)模型都被映射成MMS中通用的對象和服務(wù)，如數(shù)據(jù)對象的讀、寫、定義和創(chuàng)建以及文件操作等。同時，采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問方式可以保證站內(nèi)IED具有良好的互操作性。（2）網(wǎng)絡(luò)層/傳輸層選擇事實標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議作為站內(nèi)IED的高層接口，實現(xiàn)站內(nèi)IED的Intranet/Internet化，使得站內(nèi)IED的數(shù)據(jù)收發(fā)都能以TCP/IP方式進(jìn)行。（1）物理層/數(shù)據(jù)鏈路層選擇以太網(wǎng)作為通信系統(tǒng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的主要原因是以太網(wǎng)在技術(shù)和市場上已處于主流地位。如何智能化、智能化什么等問題也是IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中不關(guān)心的問題，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中所關(guān)心的只是一次智能設(shè)備的數(shù)字化接口規(guī)范，也即接入變電站自動化系統(tǒng)的問題。各個設(shè)備廠家可以根據(jù)自己產(chǎn)品的特點，靈活實現(xiàn)變電站自動化所必需的功能，但接口規(guī)范和信息模型則必須遵循IEC 61850的定義。IEC 61850使得電力企業(yè)在實施智能變電站時，可以靈活的選擇自動化系統(tǒng)的最佳解決方案，也可以靈活的選擇不同的供貨廠家，從而降低系統(tǒng)的實現(xiàn)成本，避免重復(fù)投資或資源的浪費；能夠從自動化系統(tǒng)得到更多的信息，更加科學(xué)、有效地操作運行或維修計劃等方面的決策，從而提高系統(tǒng)的可靠性和可用性；并且系統(tǒng)易于維護和管理，擴展和升級也非常方便。IEC 61850采用面向?qū)ο蟮慕７椒ê统橄?、分層映射的技術(shù)，通過規(guī)范系統(tǒng)和項目管理以及一致性測試等途徑，來保證其目的的實現(xiàn)。智能變電站的實施，必須嚴(yán)格遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中定義的信息模型，并完成一致性測試。智能變電站典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖11所示變電站數(shù)字化的程度可從圖12中三個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化程度來判斷： （1）站控層網(wǎng)絡(luò)是否采用了IEC 61850協(xié)議；站控層的協(xié)議由IEC 61850替代原來的103協(xié)議或104協(xié)議； （2）開關(guān)量跳閘二次回路是否實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化；過程層GOOSE實現(xiàn)開關(guān)量信號采集傳輸及跳閘功能； （3）模擬量采集二次回路是否實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化；過程層SV實現(xiàn)模擬量采樣及傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。 智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)智能變電站具有一次設(shè)備智能化、互感器數(shù)字化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、傳輸介質(zhì)光纖化、通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化、信息應(yīng)用集成化六大特征。反言之，智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分；而在中低壓變電站則將保護、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機電一體化設(shè)計。 智能變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在變電站自動化領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關(guān)、光電式互感器機電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化的新階段。（2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。 基于IEC 61850變電站自動化系統(tǒng) 變電站自動化系統(tǒng)的特點　?。?）智能化的一次設(shè)備一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字控制器及數(shù)字公共信號網(wǎng)