浅谈智能变电站自动化系统的应用与产品选型

发布时间：2023-11-04

摘要：如今，智能变电站的发展已经成为电力系统发展的内容。如何提高智能变电站的运行效率也成为电力系统发展的重要目标。为了更好地促进电力系统的安全稳定运行，本文分析了智能变电站自动化系统的实现。

关键词：智能变电站；自动化系统；集成监控

引言

作为人们生产和生活中不可缺少的主要能源，如何确保电能的安全、经济、稳定的运输和使用非常重要。为了提高电力系统的整体运行效率，为用户提供安全的电能，需要对设施设备进行技术创新，不断满足日益严峻的供电需求。作为整个电力系统的关键组成部分，如何实现智能发展是当今更重要的目标和任务之一。本文还基于此目的进行了以下研究：

1智能变电站自动化系统的发展历程和特点

1.1发展历程

通过分析变电站监控系统的整个发展过程，我们可以发现，它已经从*开始的集中式综合自动化系统发展成为当今的智能变电站集成监控系统。集中式综合自动化系统在变电站设置数据采集柜和控制柜，集中采集和控制全站数据。系统结构简单，但单个模块故障会导致数据丢失，可靠性不高。在设计过程中，分散式综合自动化系统采用了间隔层和站控层两层的架构方法。间隔层包括保护、测控、测量等装置，按间隔配置；站控层包括后台系统、远动、GPS对时装置等。间隔层的功能不受站控设备的影响，自动化系统的可靠性显著提高。随着IEC61850标准的制定和完善，数字变电站发展迅速。主要利用IEC61850进行二次设备互联和操作，有效实现设备间的水平通信，简化二次接线，进一步提高系统的可靠性。在数字变电站的基础上，在社会发展中，电子互感器和设备的智能化发展过程也在不断推进。在这种环境下，智能变电站开始使用具体的三层系统架构，包括工艺层、间隔层和站控层。通过这种架构，可以有效实现站内全站信息共享和设备统一管理，因此，与以往相比，变电站的自动化水平也有了明显的提高。

1.2特点

与传统变电站相比，智能变电站具有以下显著特点：一是设备安装方式的变化，如工艺层合并单元、智能终端现场安装、保护测控装置现场安装等。这显著减少了变电站的电缆消耗，增加了光缆消耗，电气系统的信号真正实现了数字传输，增强了信号在使用过程中的抗电磁干扰能力。二是智能设备的使用，如智能变电站继电保护装置、测控装置、智能表计、在线监控装置、网络分析仪等。这些智能设备在变电站自动化系统中的应用，可以真正将系统的运行状态转化为可视化，设备也开始从之前的定期维护发展为状态维护。第三，系统集成也得到了显著提高。智能变电站将原计算机监控系统、保护信息子站、五防子站、电能计量、在线监控等分散系统集成为集成监控系统，优化了系统结构。四是智能变电站构建全景数据平台，直接实现全站数据信息共享。

2智能变电站集成监控系统的设备与架构

2.1系统架构

在智能变电站自动化系统的设计过程中，可以采用三层两网结构进行设计。具体来说，三层主要是指站控层、间隔层、工艺层等设备，而两层主要是指MMS网。SV/GOSE网络。典型的220kV变电站集成监控系统结构图如图1所示。在实际工程中，监控系统可以根据具体情况进行优化设计，如MMS网络和SV网络.GOSE网络和IEEE1588对时网四网合一，在保证整个通信质量的基础上，对网络设备进行简化处理。

图1典型220kV智能变电站集成监控系统结构图

2.2设备

智能变电站监控系统站控层设备较多，如监控主机、操作员工作站、数据服务器、综合应用服务器、数据通信网关机、站控层交换机等；间隔设备主要包括智能继电保护、智能测控、PMU、智能电表、间隔层交换机等。；过程层设备包括合并单元、智能终端、过程层交换机等网络设备。在设计智能变电站自动化系统时，可以根据不同电压等级变电站设备配置原则研究优化方案，如使用合并单元智能终端集成装置、智能保护测控集成装置等，同时有效结合PMU功能和测控功能，真正减少交换机数量，有效减少智能变电站光缆数量，减少智能变电站自动化系统的设备投资。

3智能变电站监控系统功能及核心技术

3.1主要功能

如果能够实现智能变电站集成监控系统，其主要功能体现在以下几个方面：（1）全景数据采集功能。包括变电站稳态、暂态数据、辅助设备一次、二次运行状态数据（2）运行监控功能。该功能主要包括运行监控、设备状态监控等（3）控制和运行功能，包括操作控制安全机制、顺序控制、防误锁、智能操作票、无功优化控制等（4）信息综合分析和智能警示功能，包括智能报警、综合故障分析等（5）运行管理功能。该功能主要体现在源维护、权限管理、设备管理等方面（6）辅助应用功能，包括视频监控、安全防护、环境监控、火灾报警等，实现重要设备运行前后的图像确认。

4智能变电站自动化系统设计要点

4.1设备配置

假设智能变电站电压等级为220kV及以上，高压间隔可采用双套保护，也可采用单套测控，相应工艺层配置双套合并单元和双套智能终端；主变可配置双套保护和单套测控，相应高压侧可配置双套智能终端和合并单元，配置中压110kV侧和低压侧，可配置双套合并单元智能终端集成装置；如果电压等级为110kV，除配置过程中的主要变化外，*使用单套保护测控集成装置和单套合并单元智能终端集成装置；如果电压等级为35kV及以下，配置过程中的间隔除主要变化外，可考虑使用单套保护测控测量三合一装置，安装在相应的开关柜内。在此配置过程中，过程层和站控层构建的网络均可采用双网冗余星形结构。在实际工程中，应在充分满足系统性能要求的基础上简化变电站设备配置，以降低设备投资和故障率。

5安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统

5.1方案综述

Acrel-1000变电站综合自动监控系统由站控层和间隔层二层设备组成，通过分层和开放式网络系统连接。站控层设备包括监控主机，提供站内运行的人机接触界面，实现管理和控制间隔层设备，形成全站监控，与远程监控、调度通信；间隔层由多个二次子系统组成，在站控层和站控层网络故障时仍能独立完成间隔层设备的现场监控功能。

根据工程具体情况，设计方案可靠性高，人机界面易于扩展和友好，性价比优越。监控系统由站控层和间隔层组成，采用分层分布式网络结构，站控层网络采用TCP/IP协议以太网。站控层网络采用单网双机热备配置。

5.2应用场所：

适用于公共建筑、工业建筑、住宅建筑等行业35kV以下电压等级的用户端配电、用电系统运行监控管理。

5.3系统结构