智能变电站实时交换通信系统设计与实现
智能变电站通信网络关键技术
智能变电站通信网络关键技术摘要：智能变电站是以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站，通信网络系统是实现变电站智能化的关键技术。
本文主要分析了智能变电站通信网络关键技术，仅供大家参考。
关键字：智能电网;变电站;通信网络1智能变电站通信网络概述1.1体系分层1.1.1过程层所谓过程层主要包含变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次性设备，以及所属智能组件和独立智能电子装置。
1.1.2间隔层间隔层设备主要指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备，实现使用一个间隔数据，并作用在此间隔一次设备的功能，和各种远方输入/输出、传感器、控制器通信。
1.1.3站控层站控层主要包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统和对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、警告、信息交互等功能，并实现数据采集、监视控制、操作闭锁、同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等功能。
1.2网络结构1.2.1站控层网络利用网络设备和站控层的其他设备之间相通信，和间隔层网络通信。
在逻辑功能上，覆盖站控层之间数据交换接口，站控层和间隔层之间数据交换接口，网络结构拓扑最好选用单相型。
1.2.2间隔层网络通过相关网络设备与本间隔其他设备通信、与其他间隔设备通信、与站控层设备通信。
逻辑功能上，覆盖间隔层内数据交换、间隔层与站控层数据交换、间隔层之间数据交换接口。
间隔层网络支持与过程层数据交换接口。
1.2.3过程层网络通过相关网络设备与间隔层设备通信。
逻辑功能上，覆盖间隔层与过程层数据交换接口。
过程层网络在目前有两种组网方式，其一，网络方式，网络结构拓扑宜采用星型，宜按照双网配置。
其二，采用点对点连接方式。
2 智能变电站通信网络的特点分析通信网络（CommunicationNetwork）简称CN，是实现信息交换的关键。
目前，国内的智能变电站基本上都是以CN作为平台，对一、二次设备的运行参数进行实时传送，以此来实现全站的自动化运行。
浅谈智能变电站组网方案
浅谈智能变电站组网方案摘要：变电站作为电力系统中一个重要的环节，是连接发电站与电力用户之间的一个关键所在。
目前智能电网技术的发展已经日趋成熟，国内变电站自动化、数字化、智能化也得到了相应的发展，由此产生了智能变电站。
文章首先介绍我国智能变电站发展现状，同时对智能变电站架构体系进行分析，并着重阐述智能变电站组网优化方案。
关键词：智能变电站；组网方案；电力系统；发电站；电力用户文献标识码：A中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）05-0117-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.05.059 常规变电站主要指的是变电站具有全站统一的数据模型和通信平台，变电站内一次电气设备和二次电子设备间均实现数字化通信，并在此平台基础上实现智能装置间的相互操作。
而智能变电站具有一次设备数字化、智能设备网络化、基础数据完备化、信息交换标准化、运行控制自动化、信息展示可视化、分析决策在线化、保护控制协同化、设备安装就地化等特点。
与常规变电站相比，智能变电站能实现很好的低碳环保效果，具有良好的交互性和可靠性等优点。
智能变电站的运行使用不但提高了电网体系运行质量与效率，而且对于保证电网运行的安全稳定性具有显著作用。
1 我国智能变电站发展现状我国智能变电站相对于国外发达国家研究与开发起步较晚，2009年我国的智能电网建设开始试点规划，到2010年底我国就已建成110～750千伏智能变电站18座，在建56座，同时在23个城市核心区建设智能配电网。
2011年我国智能电网建设在全国范围内全面起步，计划在“十二五”期间建成智能变电站5000座。
到2015年为止，我国的智能电网建设已经初见成效，国家电网将能够支撑9000万千瓦风电和800万千瓦太阳能发电的接入和消纳。
同时对于大家关心的智能电网的安全性问题，国家电网建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系，发布企业级标准267项、行业标准39项、国家标准20项、国际标准7项。
智能变电站IEC61850模型及通讯全解
的国际标准报文规范。它独立于应用和设备的开发
者。
49
什么是MMS
采样值 (组播) 通用面向对象 变电站事件 时间同步 核心ACSI服务 通用变电站 状态事件
SV
(Type 4)
GOOSE
(Type 1, 1A)
TimeSync (SNTP)
(Type 6)
MMS Protocol Suite
(Type 2, 3, 5)
法不同，IEC61850标准对于信息均采用面向对象
的数据自描述。
1) 定义完整的各类数据对象和逻辑节点、逻辑设备的
代码；
2) 定义用这些代码组成的完整的描述数据对象的方法；
3) 定义一套面向对象的服务。
21
建模的方法：抽象通信服务接口(ACSI)
独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口。
396号文件 6.1.5章节
26
ICD模型的DO类型模板
396号文件 6.1.6章节
27
ICD模型的DA类型模板
396号文件 6.1.7章节
28
ICD模型的DA枚举类型模板
396号文件 6.1.7章节
29
IED实例ICD模型
30
服务器（Server）
广义服务器就是一个管理资源并为用户提供服务的计算机 Server 描述了一个设备外部可见（可访问）的行为 IED中的服务器提供通讯及保护功能服务
应用过程
ACSI抽象通信服务接口
SCSM1
工 业自 动化系统 制造报文 （MMS）
SCSM2
...
SCSMn
AL1
AL2
...
Aln
可 特殊接口 以 不 断 发 应用层 展 变 化
变电站自动化分布式通信控制系统的设计
变电站自动化分布式通信控制系统的设计何 卫,马新平,张 焱,吴 杰,徐劲松(国家电力公司电力自动化研究院,南京210003)摘要:在概述了变电站自动化系统的发展历程之后,提出一种新的分布式通信控制系统。
整个系统由若干通信子系统通过以太网构成,除具备常规通信管理功能外,还具有元件级自诊断、远方诊断、网络管理、电压无功控制(VQ C )、双机热备用等功能。
采用多主网络结构,各通信子系统相对独立,避免了硬件的重复设置。
以较低造价实现多32位CPU 并行高速运行,远优于单CPU ,具有很高的可靠性。
关键词:变电站自动化;分布式通信控制系统;以太网中图分类号:TM 764;TN 915102收稿日期:2000205230。
0 引言纵观变电站自动化系统的发展历程,大致可分为3个阶段:90年代初期开始出现“集中式”结构的变电站自动化产品;90年代中期“分层分布式”系统走向市场;目前则是“分散分布式”系统的天下[1～3]。
这几代产品的共同特点是都有一个核心部件——通信控制器。
所有的采集、处理、控制、转发等任务都由通信控制器来完成。
虽然通信控制器的档次不断提高,但仍不可避免地具有功能不易扩展,开放性、灵活性不强等缺点,在速度、容量、成本等方面日益成为变电站自动化发展的瓶颈。
近年来也出现了基于多CPU 的通信控制系统方案[4,5],将通信管理功能分别交给几个子系统完成,子系统间通过总线与主机相连。
由于其采用总线方式,扩展受到很大限制,而且子系统只能分别与主机通信,信息共享程度不高。
本文站在整个变电站自动化系统的角度上,提出一种真正意义上的分布式通信控制系统:将整个通信系统划分为若干个完全平等的,具有统一软、硬件平台的智能化子系统,通过高速以太网互联,协同完成变电站自动化的通信控制功能。
1 通信控制系统的要求111 功能要求通信控制系统的根本任务是解决自动化系统内部以及与其他系统之间的实时信息交换,而网络是不可或缺的功能载体,那么构建一个可靠、实时、高效的网络体系是通信控制系统的关键之一。
浅谈智能变电站二次系统的设计与实现
智慧电力运维系统设计与实现
智慧电力运维系统设计与实现摘要：本文主要介绍了在天津市人民医院电力系统高低压柜智能化提升改造项目(项目编号：2020003)中，我院为提高运维工作效率并且能够电力安全和电力节能而研发的一种基于大数据、移动互联网、云平台等计算机技术的智慧电力运维系统。
其为电力运维管理提供全方位的解决方案，通过系统监控、数据分析等辅助电力运维管理人员决策，同时保障电力设备运行数据能够实时上传，避免突发事故时抢修人员调度冲突。
本系统通过大数据分析，深度挖掘数据价值，科学指导决策，为电力运维业务提供保障，使运维业务智慧化，节约人力资源，实现科学高效运维。
关键字：智能电力，运维，电力安全，电力节能引言天津市人民医院电力系统高低压柜智能化提升改造项目(项目编号：2020003)中，针对解决“电力安全”与“电力节能”两大核心问题，我院采用自研的智慧电力运维系统，通过大数据分析、数据挖掘等高新技术，对采集到的电力数据实施分析，以达到准确预测电力系统故障，提早发现问题的目的。
同时也将采集数据与以往数据相对比，以达到科学用电、节能减耗的目的。
随着人工智能与大数据技术的迅速发展，智能可自动化硬件在电力线路控制方面得到了广泛的应用，我国自动化变电站系统也随之得到了飞速发展。
在我国电力企业和国家电网公司的组织下，开展了对电力线路智能化控制的研究，同时也在对不同电压等级的变电站进行试点实验，尽可能地加快将变电站管理智能化的进度。
随着变电站智能化管理的试点陆续投入运行，为整个电网智能化建设取得了宝贵的经验，这对我国智能化电网的建设有非常重要的意义。
目前电力线路智能化控制是由数字化变电站和可视化平台系统共同进行发展而来的，电网智能化管理的研究与建设离不开数字化变电站在实际使用中长期积累的信息数据。
传统电力建设主要关注是传输过程的信息化，而如今电力建设关注的是数据信息的互换互用和运维功能的智能化。
准确地说，智能化电力管理是以庞大的数据信息终端进行交互，从而得到有利于电力管理的决策信息，因此需要建立能够处理庞大数据量的智能电力运维系统。
基于标准化的变电站自动化设计与实现
1 变电站自动化系统概述与结构分析
变电站的自动化控制系统可以看作是一个综合性的控制 系统，其具有简单可靠、可拓展、可兼容的基本特征，随着网络 和计算机技术的普及，在变电站管理中得到了广泛的应用。
目前，变电站自动化系统主要有以下几种结构形式：（1）分 布式结构：这种系统结构是按照变电站控制对象的功能设计的， 利用多台计算机的独立功能加强控制效果，并将其连接起来构 成网络，实现分布式的控制效果，其最突出的特征是将变电站的 自控功能分散给多台计算机。分布式结构通常按照功能进行分 类，利用主要及次要 CPU 共同完成工作，多 CPU 的处理系统提 高了对并发事件的控制性能，从而解决了 CPU 运算中的瓶颈难 题。功能模块由不同的 CPU 负责，它们之间利用网络技术和串 行方式完成数据通信，实现系统整合和功能联动，并改变网络系 统的优先级，从而很好地解决了数据传输问题，提高了系统的实 时控制效果。分布式结构的维护和拓展十分方便，局部故障不会 导致全局功能虚弱。这种模式在安装方面可以形成集中组屏和 分层组屏，适应于中、低变电站的自控。（2）集中式结构：这种系 统结构利用功能强大的核心计算机，并拓展了 I／O 接口，集中采 集、处理和分析变电站的各种数据，分步完成监控、保护、自控等 功能。前置机用于完成数据的输入输出、保护、监控、检测等基本 功能，而后台机则负责数据的分析处理、显示、打印、上传等功 能。目前，这种系统在实际应用中也较为常见，但是由于前置机 的工作较繁重且引线多，降低了整个系统的可靠性，一旦出现故 障会直接影响系统的工作。此外，系统软件复杂，调试繁琐，一旦 出现问题维护工作量大。（3）分层分布结构：这种系统根据变电 站的控制层次和对象来设置系统的控制级别，可以分为 2 层结 构，即全站控制级和就地控制级；也可分为 3 个层次，即变电站 层、通信层和间隔层。与集中式系统相比，其可靠性较高，任一个 部分出现故障只会影响局部系统，将风险分散到不同层级中。例 如，变电站级故障只会影响到监控部分，而重要的保护和控制功 能在其他层级中可以继续工作；就地控制级的单元性故障不会 导致全网的通讯中断，从而保证主体通信网络的顺畅。该系统的 可拓展性和开放性高，有利于工程性设计和应用，并且二次设备 所需的电缆数量少，节约了开支，简化了调试和维护过程。
110kV智能变电站电气设计的特点分析
110kV智能变电站电气设计的特点分析智能变电站是指在传统变电站的基础上引入智能化技术，实现对变电站设备、运行状态和工作过程的智能监控、控制和管理。
110kV智能变电站电气设计具有以下特点：1. 高可靠性：智能变电站电气设计采用了先进的电气设备和网络通信技术，能够实时监测变电设备的工作状态和参数，及时发现故障并进行快速定位和处理，从而提高了变电站的可靠性和可用性。
2. 自动化程度高：智能变电站电气设计实现了对变电站设备的智能自动化控制，可以根据运行要求自动调节设备的运行状态和参数，实现对电网的自动化管理。
通过自动化控制，可以提高变电站的运行效率，降低人工操作的工作量。
3. 智能化监测与管理：智能变电站电气设计配备了大量传感器和监测仪器，能够实时监测变电设备的电流、电压、温度等参数，并将监测数据传输到监控中心进行分析和处理。
通过智能化监测与管理，可以实现对变电站设备的精细化管理，及时预防故障的发生，提高设备运行的安全性和稳定性。
4. 数据集成与共享：智能变电站电气设计采用了统一的数据接口和通信协议，能够实现不同设备之间的数据集成和共享。
通过数据集成与共享，可以实现变电站设备之间的协同工作和信息交换，提高变电站的整体运行效率。
5. 节能环保：智能变电站电气设计采用了节能环保的电气设备和技术，能够降低能源消耗和环境污染。
采用高效率的变压器和光伏发电系统，可以降低能源损耗；采用先进的监测系统和电力负荷管理技术，可以减少电网的负荷波动，提高电网的供电质量。
110kV智能变电站电气设计具有高可靠性、自动化程度高、智能化监测与管理、数据集成与共享以及节能环保等特点，能够提高变电站设备的运行效率和可靠性，实现对电网的智能化管理。