基于网络保护的调控一体化系统

基于网络保护的调控一体化系统
摘要：基于网络保护的调控一体化系统对电网保护、调度、控制的工作流程进行优化，提高电网运行和事故处置效率，提升电网安全和应急水平。

首先介绍了基于网络保护调控一体化系统的构成，包括过程层、设备层和调控层，其次阐述其数据唯一、建模统一、高度融合等特点，最后对其两环逻辑、三层结构和六个环节的架构方式进行设计。

关键词：网络保护调控一体化全景数据平台控制和保护目前，国内电网的运行和管理采用分设调度中心和电网运行集控中心的模式。

区域电网调度中心监测整个管辖区域内电网的主要运行状态，以保证电网连续、稳定、可靠地运行；对电网的电压与无功进行控制，保证电能质量；根据负荷变化进行合理负荷分配和制订负荷计划；指挥本网内的事故处理和分析电网事故等。

电网运行集控中心一般按区域或电压等级进行建设，每个集控中心主要负责该集控中心下辖各个厂站信息的实时监测、设备的操作和控制以及运行维护管理。

调度中心和集控中心分设的模式，在电网发展的一定时期发挥了重要作用。

随着智能电网研究和应用的逐渐深入，此种模式存在的调度与监控信息沟通不畅、不能够实现信息高度共享、管理链条长、资源配置效率低等问题逐步显现。

基于光纤通信、计算机、传感等技术，实现了电网的区域化集中
保护，并扩展到调度层面，将调度范围内的保护集中配置，实现电网的保护与调度控制一体化。

1 基于网络保护调控一体化系统的构成
基于网络保护的调控一体化系统，采用网络通信传输和同步对时国际标准，变电站内取消间隔层和站控层，过程层信息通过高可靠的通信网络上传至调度设备层，将调度范围内的保护控制功能集中实现，为调控一体化和智能调度提供技术支撑。

调控一体化系统分三层结构，各层结构由两层网络连接。

1.1 过程层
过程层设备置于变电站内，主要完成网络化保护、调控、计量等功能所需全景实时数据的采集及上送，同时接收保护调控中心设备层下发的控制命令并完成执行。

主要指包括变压器、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。

智能电子设备是集合并单元、智能终端、测量、计量、就地保护、PMU多种功能为一体的综合智能装置。

过程层综合智能装置采集集中式保护系统的保护数据和区域信息，执行保护系统下行的操作命令，完成本间隔计量信息的计算等功能。

过程层网络采用专用PTN通信网（专用光纤网络）。

站内各间隔的综合智能设备通过光纤连接至PTN设备；PTN设备通过光纤连接至高速PTN网。

1.2 设备层
设备层设备置于调控中心（地调或省调），主要包括双套配置的保护服务器组和调度前置机。

设备层按区域配置的网络化保护对下接收过程层网络中SV数据及GOOSE信息，上行网络化保护的动作信息、异常信息及状态检修等信息。

具有以下功能。

（1）区域网络化保护
设备层按区域划分后配置相应的区域网络化保护。

将区域电网整体视为保护对象，利用区域电网信息构成集中式快速动作的网络化主保护及延时动作的区域后备保护。

（2）区域自愈功能
设备层按区域划分后配置相应的区域电网自愈功能系统，主要针对区域电网设备故障且切除故障后的电网自动重构。

依据电网的实时动态信息，综合分析安全性、可靠性和经济性后进行电源、负荷及区域电网的恢复或重构。

该系统将线路的自动重合闸、电源备投、负荷联切等功能模块进行集成。

1.3 调控层
调控层利用实时的区域电网全景数据，完成区域电网的智能调控功能。

基于实时的同一断面数据的电网安全稳态分析、评估及控制系统，实现真正意义上的调控一体化，调度数据由秒级提升到亚秒级，
使系统分析、预警、控制具备实时性，可实现调度策略的实时在线调控及智能调度。

2 基于网络保护调控一体化系统的特点
基于网络保护的调控一体化系统将变电站站控层功能上移至调控层区域监控后台，区域电网主后保护均集中在保护层的保护装置中，实现调控一体化与区域监控后台一体化设计，具有以下特点。

2.1 调度、通信、自动化、保护高度统一
基于区域网络保护的调控一体化系统，实现了各专业应用所需数据的统一建模、统一采集、统一传输、统一管理，可真正实现调度、通信、自动化、保护等各专业高度融合统一。

2.2 数据来源唯一，保证了一致性
基于区域网络保护的调控一体化系统，在信息源头将各专业应用所需的数据融合统一，通过统一高速实时网络进行数据传输，实现了远端维护，保证了调控一体化系统数据来源的唯一性和一致性。

真正实现了电网实时运行状态全景监控的一致性，并可实现调控一体化系统各专业应用的统一管理和统一维护。

2.3 采用统一数据模型，实现信息高度共享
基于区域网络保护的调控一体化系统，在调控中心设备层基于
IEC61850标准实现了稳态、暂态、动态、电量等数据的统一建模和统一管理，为各种应用提供了统一的访问接口，真正实现了全网信息的高度融合和高度共享。

3 基于网络保护调控一体化系统的架构
基于网络保护的调控一体化系统可通过两环逻辑、三层结构和六个环节的架构方式，实现全景信息共享、具备协调广域控制保护和局部控制保护行为的功能以及整合不同保护控制系统的功能。

在逻辑上，调控一体化系统由全局响应环和局部控制环构成。

全局响应环面向广域电网分析、判断和决策；局部控制环位于电网局部，执行面向电网全局或局部的保护控制功能。

在结构上，调控一体化系统由毫秒级的反映层、秒级的协调层以及分钟级的决策层组成。

反映层位于电网局部，承担数据采集和执行保护控制行动的功能；协调层位于电力信息网络，承担数据处理挖掘和决策解析下达的功能；决策层位于电网调度中心，在协调层的信息支持下，分析判断电网运行情况，得到保护控制和调度调整的决策，再由协调层下达执行。

在组成上，调控一体化系统由六个环节组成，包括位于反映层的实时测量和控制行动环节，位于协调层的监视协调和解析部署环节，位于决策层的工况评价和控制决策环节。

4 结语
基于网络保护的调控一体化系统将给电网调度运行管理带来革命性变革，导致电网运维管理模式的重大转变，对构建电网大运行体系有巨大的促进作用，将极大地推动电网调度智能化应用的实用化进程，提高通信资源的综合利用率，具有十分广阔的应用前景。

参考文献
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