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一体化监控系统在新建智能站的应用

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：杜佳刘闯

[导读] 摘要：智能化是当前时代的显著特征，在智能技术的推动下，电网通过智能的技术提升了电网工作效率，在满足人们对网络的需求的基础上提升了居民的生活质量。

        （国核电力规划设计研究院有限公司 100095）
        摘要：智能化是当前时代的显著特征，在智能技术的推动下，电网通过智能的技术提升了电网工作效率，在满足人们对网络的需求的基础上提升了居民的生活质量。智能电网的建设是国家能源战略的重要部分，在各类监控系统广泛应用下，一体化监控系统成了近几年人们广泛关注的对象。本次研究对一体化监控系统在智能电网的推动下产生的成就与效果，做出了详细的分析探讨。
        关键词：新建智能站；一体化监控系统；应用要点
        智能变电站是智能电网的重要环节，一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础，是大运行体系建设的基础，是备用调度体系建设的基础。在对新建智能站应用一体化监控系统时，应遵循“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，按照《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》的总体思路，满足智能变电站一体化监控系统的功能、数据采集、信息传输内容和方式等要求，积极推进智能变电站一体化监控系统的高质量建设。采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
        1 一体化监控系统结构
        一体化监控系统的系统结构主要分两个安全区。

        （1）安全I区的监控系统主要是能够随时掌握电网运行的状态和各项参数，采集电网运行的各种信息和数据，并且实现自动化的分析和处理，这些数据还必须要经过安全I区的一项特定的数据检测系统过滤掉多余和不真实的数据，然后将处理和分析的结果通过通讯设备传至共享区域，监控主机采集电网运行和设备运行工况等实时数据，I区数据通信网关机与调度端实时传输数据，支持调度端数据远程浏览服务。
        （2）安全II区的主要作用就是采集并且处理智能变电站的安防和消防等安全信息，分析变电站的外界安全，维护变电站的运转环境，同时也将这些信息采集和分析之后的数据传至共享区域。综合应用服务器采用输变电设备状态监测、电源、计量、消防、环境监测等信息。Ⅱ区数据通信网关机与调度端传输数据，支持调度端数据远程浏览服务；
        （3）综合应用服务器通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机发布信息，并由Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机传输给其他主站系统；
        （4）数据服务器存储变电站模型、图形和操作记录、告警信息、在线监测、故障波形等历史数据，为各类应用提供数据查询和访问服务；
        （5）计划管理终端实现调度计划、检修工作票、保护定值单的管理等功能。视频可通过综合数据网通道向视频主站传送图像信息。
        2 一体化监控系统配置
        2.1硬件配置
        智能变电站的一体化监控系统主要包含了三个网络：站控层网络，间隔层网络，过程层网络。
        （1）站控制层
        站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能，这其中还包含间隔网络和过程层网络，它们共同构成了完整的一体化监控系统网络。站控制层包括监视主机、安全区通信网关机等，监视主机主要通过采集和处理变电站内部的设备，可以起到安全保护功能。安全区通信关机是将区内的服务器与调控中心链接，完成信息有效互动。
        （2）间隔层
        间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。
        （3）过程层
        过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
        2.2软件配置
        操作系统：智能变电站的一体化监控系统一般采用Unix系统或者是Linux操作系统。历史数据库：为了保证数据的稳定性和安全性，一般采用成熟的商用数据库。主要是对数据库的管理软件进行维护、更新、开发，提高数据的稳定性和安全性。实时数据库：提供安全、有效的数据，做到及时更新，保证数据的有效性，可建立实时同步系统，实现数据同步。应用软件：应用软件主要是采用模块式的结构，并且这些应用软件的响应速度要快，同时还要具有稳定性、可靠性、可传输性、可扩充性，不断完善各个模块。各个应用软件要采用标准的总线和接口，以实现不同的中间件的信息传递工作。
        3 一体化监控系统在新建智能站中的应用要点
        3.1了解智能变电站的体系架构
        一体化监控系统在智能变电站的体系架构的组成部分有很多，主要有一体化监控系统，输电器、变电器检测，时钟，计量以及其他辅助设备。一体化监控系统分为横向和纵向两部分，横向系统是智能变电站最核心的部分，它连接着变电站中的各个自动化设备；纵向系统能够贯通系统调度。智能变电站的一体化监控系统就是把输电器、变电器检测，时钟，计量以及其他辅助设备都联系在一起，进行信息交换，使数据的采集、处理、监控、控制、运行等都能在智能变电站中实现。
        3.2严格遵循设计原则
        在智能变电站中设计一体化监控系统时，系统的运行和安全防护都要符合相关的技术规范，例如《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》Q／GDW679-2011、2011年版《国家电网公司输变电工程通用设计》（110（66）~750kV智能变电站部分）。在设计110kV的新建智能站时，主要遵循以下几个原则：①利用网络和点对点的方式对SV数据进行采集；②采用直接取样的方式来设置保护装置，保护跳闸信号可以通过点对点的方式传送到智能终端，实现自动跳闸，保护系统；③110kV变电器采用一体化监控系统；④在保护柜上不需要设置单独的操作箱，操作在智能终端上就能够实现；⑤在保护柜上不需要设置单独的打印机，只需要在智能终端上安装打印机，进行统一打印。
        3.3系统功能完善要点
        智能变电站一体化监控系统的应用功能分为三个层次：数据采集和统一存储、数据息总线和统一访问接口、五类应用功能。五类应用功能包括：运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用。
        （1）运行监视
        通过可视化技术，实现对电网运行信息、保护信息、一、二次设备运行状态等信息的运行监视和综合展示。
        （2）操作与控制
        实现智能变电站内设备就地和远方的操作控制。包括顺序控制、无功优化控制、正常或紧急状态下的开关／刀闸操作、防误闭锁操作等。调度（调控）中心通过数据通信网关机实现调度控制、远程浏览等。
        （3）信息综合分析与智能告警
        通过对智能变电站各项运行数据（站内实时／非实时运行数据、辅助应用信息、各种报警及事故信号等）的综合分析处理，提供分类告警、故障简报及故障分析报告等结果信息。
        （4）运行管理
        通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备基础信息，实现一、二次设备运行、操作、检修、维护工作的规范化。
        （5）辅助应用
        通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控
        （6）内部数据流
        运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用通过标准数据总线与接口进行信息交互，并将处理结果写入数据服务器。
        3.4时间同步系统完善要点
        智能变电站中会专门有一套时间系统，但一些关键设备的时钟还需独立进行配置，并且要保证其信号的稳定性，我们常见的信号装置有北斗及GPS卫星信号等，可以保证时间系统的同步性，从而使时间系统精准度得到提升。在站控制层环节中，多利用SNTP装置来维持时间的一致性，在间隔层环节中，多以IRIG-B以及1PPS等形式为主，如果设备有着良好的基础性能，也多会使用IEC61588等的网络形式。过程层设备采用光IRIG-B码对时。
        3.5二次系统安全防护应用要点
        二次系统安全防护是一体化监控系统的主要形式，不仅可以实现对一体化监控系统内部的监控装置、通信装置、以及数据系统等的维护，保证系统运行的平稳性，安全Ⅰ区设备与安全Ⅱ区设备之间通信应采用防火墙隔离，综合应用服务器向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机传送数据时配置正向隔离装置；综合应用服务器从Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机获取数据时配置反向隔离装置；变电站一体化监控系统与远方调度（调控）中心进行数据通信应设置纵向加密认证装置，安全Ⅰ区与安全Ⅱ区用纵向加密装置宜分别独立配置。
        4 结语
        随着社会的发展，网络技术、新设备、新工艺都不断的涌现出来。电网智能站也在不断的建设，随着新建智能站的增多，对一体化监控设备的需求越来越多，同时也推动着电力系统逐渐向更加智能的方向发展，但是在建设的过程中要注重过程的规范性，在降低成本的同时又能够提高智能站的建设速度和质量及其运行的稳定性，促进电网事业经济效益的提高。
        参考文献：
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        [3]林兴华，闫萍.电力系统调控一体化监控信号管理探讨[J].电子世界，2019（12）：66-67.