智能变电站功能架构及设计原则
智能变电站一体化监控系统建_设技术规范(正式发布版)
智能变电站一体化监控系统建_设技术规范(正式发布版)标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-ICSQ/GDW 国家电网公司企业标准Q / GDW679 — 2011智能变电站一体化监控系统建设技术规范Technical specifications for construction of integrated supervision and controlsystem of smart substation2011-02-07发布 2011-02-07实施国家电网公司发布目次前言 .................................................................................................................................................. I I 1范围 . (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4 总则 (2)5 体系架构及功能要求 (2)智能变电站自动化体系架构 (2)一体化监控系统架构 (2)系统功能要求 (3)应用间数据流向 (6)6 一体化监控系统结构 (7)系统结构 (7)网络结构 (9)7 系统配置 (9)硬件配置 (9)系统软件配置 (10)时间同步 (11)性能要求 (11)8 数据采集与信息传输 (12)9 二次系统安全防护 (12)编制说明 (13)前言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。
为规范智能变电站建设，按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，国家电网公司组织编写了《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》。
本标准规定了智能变电站一体化监控系统体系架构、功能要求和系统配置等，为智能变电站设计和建设提供技术标准和依据。
智能变电站的二次架构和基本原理
• 优点：对智能设备无特殊要求 • 缺点：交换机需配置，不同VLAN间信息交换效率低
IGMP Snooping
• 优点：对智能设备无特殊要求 • 缺点：工作在三层，复杂，资源消耗大
GMRP
• 优点：简单，无需配置交换机，智能设备可自动配置；工作在二层， 资源消耗小
• 缺点：智能设备需支持GMRP
调度
当地监控
远动通信
高级应用
一体化五防 智能操作 事故分析 谐波分析
高级应用信息平台
集控中心
数据通信V及以下 35kV及以下 分段保护测控 间隔保护测控
过程层网
高压侧母线PT 低压侧母线PT
至各间隔保
护测控装置
或合并单元
PT
合
并
单
元
进
进
线
线
桥
智
智
智
能
能
能
组
组
组
SV/GOOSE网
至各间隔保 护测控装置 或合并单元
PT
合
智
合
并
能
并
单
终
单
元
端
元
EVT1 EVT2
110/66kV线路1
110/66kV其他线路及分段/母联与线路1 相同
高
中
低
高
中
低
本
合
合
合
智
智
智
体
并
并
并
能
能
能
智
单
单
单
终
终
终
能
元
元
元
端
端
端
终
端
主变
35kV及以下等级间隔
智能变电站的设计与实施
智能变电站的设计与实施在当今科技飞速发展的时代，电力系统的智能化成为了重要的发展趋势。
智能变电站作为电力系统的关键组成部分，其设计与实施对于提高电力供应的可靠性、稳定性和效率具有至关重要的意义。
智能变电站是采用先进的传感器、智能控制技术和通信技术，实现对变电站设备的智能化监测、控制和保护的新型变电站。
与传统变电站相比，它具有更高的自动化水平、更强的故障诊断和处理能力，以及更好的兼容性和扩展性。
在设计智能变电站时，首先要考虑的是整体架构的规划。
这包括一次设备、二次设备以及通信网络的布局。
一次设备如变压器、断路器等需要具备智能化的监测和控制功能，能够实时反馈设备的运行状态和参数。
二次设备则包括继电保护装置、测控装置等，它们需要具备高度的集成化和智能化，能够快速准确地处理各种数据和信号。
通信网络是连接各个设备的“神经中枢”，需要具备高带宽、低延迟和高可靠性，以确保数据的实时传输和共享。
为了实现这些目标，先进的传感器技术被广泛应用于智能变电站。
例如，通过在变压器上安装油温、油位、绕组温度等传感器，可以实时监测变压器的运行状态，提前发现潜在的故障隐患。
在断路器上安装行程传感器、压力传感器等，可以准确掌握断路器的分合闸状态和操作性能。
智能控制技术也是智能变电站的核心之一。
通过智能控制算法，可以实现对变电站设备的自动控制和优化运行。
例如，根据负荷变化自动调整变压器的分接头，实现无功功率的自动补偿，提高电能质量和电网的运行效率。
在通信方面，IEC 61850 标准成为了智能变电站通信的重要规范。
它定义了统一的数据模型和通信协议，使得不同厂家的设备能够实现互联互通和互操作。
基于以太网的通信网络架构，为大量数据的高速传输提供了保障。
在实施智能变电站的过程中，工程施工的质量和进度控制至关重要。
施工前需要进行详细的现场勘查和设计方案优化，确保施工方案的可行性和合理性。
施工过程中要严格按照相关标准和规范进行操作，保证设备的安装质量和接线的准确性。
智能变电站技术解决方案
智能变电站平台
提供统一的平台，实现变电站 的监控、控制、保护、计量等 功能。
系统功能
数据采集
智能变电站系统能够实时采集电网运行数据，包括电压、 电流、功率等参数。
数据处理
系统对采集到的数据进行处理和分析，提供电网运行状态 监测、故障诊断和预警等功能。
智能变电站具有高效、可靠、安全、环保 等特点，提高电网运行效率和供电质量。
智能变电站定义
技术特点
技术优势
01 提高运行效率
智能变电站采用自动化和智能化技术，减少人工干预， 提高运行效率。
02 增强安全性
智能变电站通过实时监测和预警，及时发现和处理潜在 的安全隐患，提高电网运行的安全性。
03 优化资源配置
降低运维成 本
智能变电站减少了 人工干预，降低了 运维成本，提高了 经济效益。
促进绿色发 展
智能变电站采用环 保技术和节能措施， 有助于减少能源消 耗和环境污染，促 进绿色发展。
06
智能变电站发展趋势
技术创新方向
智能化升级
智能变电站将向更高程度的自动化、智能化发展， 提升运行效率和安全性。
Байду номын сангаас
数字化转型
谢谢
智能变电站技 术解决方案
目录
01 智能变电站概述 02 智能变电站关键技术 03 智能变电站系统架构 04 智能变电站解决方案 05 智能变电站应用案例 06 智能变电站发展趋势
01
智能变电站概述
定义与特点
智能变电站采用先进的信息、通信和控制 技术，实现变电站运行管理自动化、信息 化和互动化。
04
智能变电站解决方案
智能变电站网络架构
智能变电站网络架构智能变电站网络架构第一章引言智能变电站作为能源电力系统中的重要组成部分，具有数据采集、监控管理、远程操作等功能。
本文档旨在介绍智能变电站网络架构的设计原则及相关技术细节，以便为变电站网络部署提供指导。
第二章整体架构设计1.变电站网络拓扑a.传感器与设备连接：(1) 采用统一的物联网通信技术，如LoRaWAN、NB-IoT 等，连接各种传感器和设备。
(2) 传感器与设备之间可以通过无线或有线方式连接，以满足不同传感器的特殊需求。
b.局部网络：(1) 变电站内部设备采用局部网络进行连接，如以太网、工业以太网等。
(2) 局部网络通过网络交换机进行连接，实现设备之间的通信与数据交换。
c.多变电站互连：(1) 不同变电站间通过广域网连接，建立互连网络。
(2) 互连网络可以采用VPN、封装协议等方式进行数据隔离与传输。
2.网络安全设计a.认证与授权：(1) 采用身份认证机制，例如基于数字证书的认证方式，确保系统中每个用户的身份可信。
(2) 授权管理，设定不同用户的权限等级，实现对系统资源的访问控制。
b.数据传输加密：(1) 在局部网络和互连网络中，采用安全的通信协议，如SSL/TLS，对数据进行加密传输，防止数据被窃听和篡改。
c.设备安全保护：(1) 引入物联网安全技术，对传感器和设备进行安全管理与保护。
(2) 定期更新设备固件，修复安全漏洞，确保设备的安全性。
第三章局部网络设计1.总体要求a.高可靠性：采用冗余设计，实现网络设备的冗余和链路的冗余，提高网络的可靠性与可用性。
b.高性能：选用高性能的网络设备，确保数据传输的稳定性和快速性。
c.网络管理：引入网络管理平台，实现网络设备的集中管理和监控，提供故障诊断和维护功能。
2.设备选型a.网关设备：选用高性能、可靠性强的网关设备，支持各种传感器和设备的连接、数据处理与转发。
b.网络交换机：根据局部网络规模和需求，选用高性能、可管理性强的交换机，满足带宽需求和扩展性。
智能变电站典型设计方案
智能变电站典型设计方案一、智能变电站的架构智能变电站的架构通常分为三层：过程层、间隔层和站控层。
过程层主要由智能传感器、智能执行器等设备组成，负责实现电力一次设备的智能化监测和控制，如电流互感器、电压互感器、断路器等。
这些智能设备能够实时采集电气量和状态信息，并将其转化为数字信号，通过网络传输给间隔层和站控层。
间隔层包含继电保护装置、测控装置等二次设备，主要负责对本间隔内的一次设备进行保护、控制和监测。
间隔层设备接收来自过程层的信息，并根据预设的逻辑和算法进行处理，实现对一次设备的保护和控制功能。
站控层则包括监控主机、远动通信装置等，是变电站的控制中心，负责对整个变电站进行运行监视、操作控制和信息管理。
站控层通过通信网络与间隔层和过程层进行数据交互，实现对变电站的全面管理和控制。
二、设备选型1、智能变压器智能变压器是智能变电站的核心设备之一，它采用了先进的传感器技术和智能控制技术，能够实时监测变压器的油温、油位、绕组温度、铁芯接地电流等运行参数，并具备自动调压、冷却控制等功能。
此外，智能变压器还具备故障诊断和预测功能，能够提前发现潜在的故障隐患，提高变压器的运行可靠性。
2、智能断路器智能断路器采用了新型的操动机构和传感器技术，能够实现断路器的智能操作和状态监测。
它可以实时监测断路器的分合闸状态、行程、速度、操作次数等参数，并具备在线监测断路器的绝缘性能、机械性能等功能。
智能断路器还具备远程控制和智能保护功能，能够根据电网的运行状态快速准确地动作，保障电网的安全稳定运行。
3、智能开关柜智能开关柜集成了多种智能化功能，如开关柜状态监测、智能控制、故障诊断等。
它可以实时监测开关柜内的温度、湿度、电压、电流等参数，并对开关柜的操作进行智能控制和管理。
智能开关柜还具备故障预警和诊断功能，能够及时发现开关柜内的潜在故障，提高开关柜的运行可靠性。
三、通信系统智能变电站的通信系统是实现智能化功能的关键，它采用了基于以太网的通信技术，如 IEC 61850 标准。
国电智能变电站一体化监控系统解决方案
国电智能变电站一体化监控系统解决方案一、背景介绍随着电网的建设和运营变得越来越复杂，对变电站的安全、稳定和高效运营的需求也越来越高。
由此，国电智能变电站一体化监控系统应运而生。
该系统通过集成各种监控设备和技术，实现对变电站各个环节的监控、控制和管理，提高变电站的运维水平和效率，确保电网运行的可靠性和稳定性。
二、系统架构1.数据采集层：通过传感器、仪器仪表等设备，实时采集变电站各种设备的运行数据，包括电流、电压、温度、湿度、气压等。
2.数据传输层：将采集到的数据通过有线或无线方式传输至上层的数据处理中心，确保数据的准确和及时性。
3.数据处理中心：对传输来的数据进行处理和分析，通过算法和模型计算得到各种参数的变化趋势、预警等。
这一层还可以对数据进行实时监测、查询和分析。
4.系统管理及控制层：通过对数据的处理和分析，形成对变电站运行状态的判断，一旦发现异常情况，系统可以通过自动控制或发送警报通知相关人员进行处理。
5.用户界面层：在PC端或移动设备上展示系统的各项功能和操作界面，方便用户进行操作和控制。
三、系统功能1.实时监测和数据采集：对变电站的各种设备实时进行监测和数据采集，包括线路的电流、电压参数，变压器的温度、湿度参数等；2.故障诊断和预警：通过系统对数据的分析和处理，实时判断设备运行是否正常，并预测可能发生的故障，及时通过界面或短信、邮件等方式发送给相关人员；3.智能控制和操作：对变电站的各种设备进行控制和操作，如远程开关、调整和控制线路的电流和电压等；4.统计和分析报表：对变电站的运行数据进行统计和分析，生成各种报表和图表，方便用户进行数据分析和决策；5.安全和保护功能：通过对设备的监控和控制，确保变电站的安全和稳定运行，避免火灾、爆炸等事故的发生。
四、系统优势1.实时性高：系统可以实时采集和处理变电站的各项数据，及时反馈变化情况，并提供预警功能。
2.可靠性强：系统具有自动诊断、故障预测等功能，能够提前预防和修复设备故障，降低事故发生的概率。
简述智能变电站和常规变电站的区别
简述智能变电站和常规变电站的区别摘要：随着电力科技的飞速发展和电力系统的不断完善，变电站的智能手段已经得到了实现。
和常规变电站比较，智能变电站拥有更多的优势。
本文从设计原则、技术方案、采用的设备、监控系统结构、继电保护配置等方面做了一个综合的比较，分析出他们之间的区别。
关键字：智能变电站；常规变电站；比较一、智能变电站相关概念智能变电站采用了智能一次设备，通过智能终端实现断路器、隔离开关等设备的智能化，通过合并单元实现电子式互感器的电流、电压量的数字化；智能变电站建立在IEC61850通信标准基础上，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，采用三层两网的架构体系。
二、智能变电站和常规变电站在设计原则上的区别从设计原则上面，智能变电站按照“无人值班”的原则设计，而常规变电站是按照“无人值班，少人值守”的原则设计。
具体来讲系统设计原则主要体现在以下几个方面。
（1）功能自治原则。
间隔内实现电流、电压信息完整采集，本间隔保护跳闸基于“直采直跳”模式，不依赖于外部对时的网络。
变压器保护、母线保护可以视为特殊间隔，属于跨间隔保护，不同间隔的信息同步采用再采样技术或网络同步技术。
同时，拟采用分布式录波机制，实现间隔故障跳闸信息的完整记录，如断路器变位信息、故障设备、类型、故障测距结果、事故前后短时间内电压、电流波形数据、保护动作情况、相关保护的整定值等，以便于款速形成故障简报，上送电网调度，为事故快速恢复和处理提供依（2）信息共享原则。
本间隔信息的采集由过程层装置完成，对等通信机制，支持网内任何设备的自由通信和信息共享，“一处采集，全站共享”。
（3）分层处理原则。
变电站信息按照分层处理原则，单一事件就地处理后提供明确的结果上送电网调度或集控站，如事故简报信息，断路器打压信息等。
统计类事件按照固定的周期选择“打包”上送，如一次设备的温度特性等，对于反映一次设备运行劣化趋势的信息需要通过一段时间内的信息，基于统计分析模型得出相关结论。
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智能变电站功能架构及设计原则
摘要：随着我国社会经济社会的不断发展，人们对电能的需求量逐渐增大，
导致供电压力随之逐渐增大。
变电站是供电系统重要组成部分之一，直接关系着
电力
供应的效果。
因此建设智能变电站对电力能源的供给意义重大。
本文就智
能变电站的功能架构及其设计原则展开了具体研究。
关键词：智能变电站；功能架构；设计原则
前言：电力作为当代社会的重要能源之一，给人们的生活提供了极大的便利。
因此相关工作人员为了确保电力设备能够正常运行，需要建设完善的智能变电站，对智能变电站功能架构以及设计原则进行深入性的研究。
与传统变电站相比，智
能变电站具有多种优势：安全性能高、占地面积少、绿色环保等，所以成为变电
站的主要发展方向。
智能变电站作为建设智能电网的基础，成为了变电站的发展
方向，因此对智能变电站的研究具有现实意义。
一、智能变电站的设计原则和注意事项
（一）、设计原则
智能变电站在设计过程中为了更好的顺应时代发展的趋势，满足新时期供电
系统的需求，需要遵循一下原则：第一，为便于采集最新消息，需在变电站设备
中植入传感器；第二，智能变电站构造体系要选取开放型；第三，设计原则要遵
从规范化；第四，保证设计的安全和可靠；第五，体现变电站的“智能”性，内
部应能够自动协调和分析。
只有遵循一定的设计原则，才能使设计更合理、更人
性化，更能够满足社会发展的需求。
1.
、设计注意事项
智能变电站设计过程中，首要就是要保证设备运行的安全性，设备的构造要
保持紧密，确保智能变电站实现高效性的运行。
再者，要注意设备配置出现重复
的情况。
变电站在设计过程中特别需要注意一下事项：（1）减少变电站的占地
面积，智能变电站一律使用集成化电气设备；再者，最大限度的将功能相似的设
计进行合并，扩大空间，以电缆代替光纤，合理设置电缆沟位置；最后，在经济
允许的情况下，要选择性能好的网络设备，对于网络架构也要灵活把握。
1.
智能变电站系统结构设计
根据lEC61850标准，变电站自动化系统共分为三层，分别为：过程层、间
隔层和变电站层，其主要是用来监控,对设备和电网继电进行保护，下面就这三
部分展开具体研究。
（一）、过程层。
过程层主要由输入输出设备、智能传感器和执行器等新智
能组件组成。
过程层主要任务就是采集模拟量和开关量，然后向下两层，间隔层
和变电站层发送信号，实现对变电站的控制，进而分配电能，实现传输、测量、
控制、保护和状态监测等功能。
（二）、间隔层。
间隔层的核心组成部分包括间
隔控制、保护和监视三部分，一般情况下主要为继电保护、系统监控和主lED等
二次设备装置，完成与各种远方l/O、智能传感器和控制器的通信工作。
（三）、变电站层。
变电站层的主要组成部分包括计算机、操作台和远方通信，其中计算
机主要任务就是对数据进行采集，存储相关运行信息。
变电站内各层之间联系的
基础技术就是数字通信技术，而变电站层和间隔层的通信均依靠站级总线路，属
于串行通信方式；间隔层和过程层之间采用并行通信方式，即用过程总线通信，
单点向多点传输的方式。
为实现全站信息的高效交换，站内相关智能组件和电子
设备均采用统一协议，而且全站统一数据源也符合网络信息共享的要求。
三、智能变电站构架的功能及特点
（一）、统一信息建模
现在变电站一般采用以lEC61850标准为主的建模方式，并且智能变电站还
可以实时对覆盖区域内的电网运行状况进行监测，并且能够自动识别并分析网络
模型和设备，是控制中心做出正确决策的关键和基础。
（二）、智能化电气设备
与数字化变电站中的智能化一次设备相比，智能变电站中的一次设备更加强
化了信息化功能，现在的智能变电站监控的变电站状态信息更为全面，信息传递
更加迅速高效。
还可以利用通信网络来获得有用信息，比如其他设备的运行状态。
还有，智能化设备的自动化程度加深，其自动化功能相比于普通自动化电气设备
更具有高效性的特征。
通过设备在特定下完美的集合，使设备具有互动化的功能，能够与系统、上级监控设备、调度、相关设备及用户等设备的信息进行及时交换。
（三）、保证设备的正常维护
变电站体系中的主要电气设备在运作时会产生气体、电脉冲、局部热量较高
高等不利现象，智能变电站能够全部采集并对此信息进行存储。
智能变电站中配
备了许多用来监控变电站系统中关键设备的传感器，或由一次设备直接完成数据
采集工作。
运用DL/T860型的方案进行建模，则必须要设计相应的用来检修设备
状态的信息模型，和有效的监测状态预警体系。
（四）、控制操作自动化
自动化操作系统是智能变电站的特有系统，既受变电站内一键触发的控制，
又接收调度中心、监控中心和本地后台系统发布的操作命令，并可以自动完成相
关运行方式所需操作。
操作的程序化给人以直观的画面，在远端和站层都可以实
现安全校验和闭环控制的透明化，而且可以适应不同的运作方式和不一样的主接线，以应区域监控中心站和无人值班模式的要求。
（五）、全景化数据采集
智能变电站的对时系统非常灵敏的，可以统一变电站内的时钟，并精准的对
站内设备的静态和动态进行判断，完善站内电气设备的动静态模型，将采集到的
全景化数据传输给电网的管理层。
新型同步测量技术、传感技术和检测状态技术
的应用，使变电站内设备的智能化程度加深，对站内数据的采集和处理也更加精确，实现各部门实时开展数据共享，保障了电网进行智能调节和控制，确保各个
层次电网之间可以高效工作。
1.
、事故处理智能化以及互动化用户
要实现分析决策和报警的智能化，首先要将整个变电站的报警信息进行分类，实现信息分类报警功能。
智能报警方案由以下主要部分组成：首先进行信号的过滤，确定报警信号，然后设计报警方案，最后据实进行推理，并对事故和技术进
行关联，设计事故处理方案。
报警方案还包括决策辅助和故障分析、评估和决策
电能质量。
智能变电站可以向大用户传送电量、电价、电网负荷和电能质量等相
关信息，确保电力交易的进行，实现电力资源的优化配置。
还可以引导电力市场
的主体加入到电网安全管理系统中，确保智能电网的各个环节可以实现相互协同
运行。
结束语
综上所述，智能变电站的建设对于国家智能电网的发展至关重要，智能变电
站功能架构一旦出现任何问题，就会直接影响智能电网供电的效果，因此要严格
遵守智能变电站的设计原则，把握好智能变电站的功能框架，不断优化变电站的
运作周期和设计方案，保证我国电网稳定运行，实现智能电网的目标，从而为促
进电力事业的快速发展做出贡献。
参考文献：
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[2]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[3]高翔.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2009.
[4]新一代智能变电站整体设计方案[J].宋璇坤，李敬如，肖智宏，林弘宇，李震宇，邹国辉，黄宝莹，李勇.电力建设.2012（11）.。