摘要：本文介绍了变电站自动化系统的现状。分析了分散设备配置、信息共享和网络安全系数低等问题。提出了电网变电站综合监测平台建设方案，优化了网络结构，建立了电站全面监控、合理配置设备，与主站信息交互并可以接受各种调度控制命令，整合系统资源，提高设备性能。
关键词：变电站；自动化系统；一体化；解决方案
引言
在电力监控网络结构的发展中,技术的快速发展使每个设备的功能都得到了质的飞跃,但往往只注意到电力设备的功能以及模块本身功能的提升,而忽略了系统和设备之间的协调配合和整体的功能优化,在运行过程暴露出很多问题。例如,变电站自动化系统的子系统没有集成,数据共享未能实现,造成设备重复配置,数据重复采集,资源浪费严重,从而加重了管理工作。为了解决相应的协调调度终端的功能需求,它是非常重要的来促进变电站的调度,并实现变电站自动化系统的集成和优化。
1变电站自动化系统现状
国家电网智能变电站自动化系统的解决方案如图1所示。该方案具有以下特点。(1)变电站自动化系统通过集成监控平台实现信息共享和统一监控。(2)在网络上进行安全分区，通过不同地区的防火墙进行收集数据。这样可以明确每个地区的覆盖范围，有助于网络安全和运营管理。划分方法是基于国家电网调度终端的设置和管理。(3)智能变电站实现了控制层、间隔层和过程层三个层次的智能配置和管理。但只有少数的电网属于智能变电站，过程层网络没有得到充分的推广，智能配置和管理可以从站控层逐步实现。
图1 国家电网公司智能变电站自动化系统解决方案示意图
2变电站一体化监控平台解决方案
统一网络的变电站监控系统，可以实现对全站信息的收集、统一存储、管理、显示和共享，具有操作和监视、操作和控制，信息分析和管理，以及辅助功能的开发应用，也可进行调度和生产管理，建立统一的通信操作。目前我国电网变电站监控平台的配置、信息共享和集成能力较差，网络安全系数低，与调度端的管理协调不畅。为解决上述问题，设计了变电站综合监控平台解决方案，如图2所示。
图2 变电站一体化监控平台解决方案
2.1系统网络结构
全站统一配置监控系统和网络，以及常规综自站配备了一层站控层网络，采用双重星型以太网结构。站控层通过站控层网络与区间层内的其他设备和站控层进行通信。原则上，IEC61850标准是用来与站控层网络通信。一般设备和II区的大部分设备具备IEC61850标准，为了站控层网络的适应性，没有设备IEC61850标准的设备接入站网络控制层可经规约转换装置接入站控层网络。IEC61850标准作为网络通信的国际标准，方便各种后台和监控设备制造商之间的接口，并保持规约转换的接入模式，保证网络的开放性和灵活性。该子系统还可以采用系统厂商自定或其他通信方式，外部使用IEC61850通信。该方案还改变了大多数老站采用的IEC60870通信方式，减少了网络通信中设备信息不直接上网而通过规约转换上网的过程及中间接口设备。
2.2系统结构
2.2.1网络安全区的划分
该网络分为安全I、II、III／IV区。符合电力系统安全防护原则：“安全分区、专用网络、水平隔离、垂直认证”。
（1）根据电网管理终端主要业务部门的业务状况，将下列设备划入安全I区。
站控层：I区通信网、主机、五防工作站、I区网络接口设备。
间隔层：保护、测量和控制、安全自动装置、相位测量等。电源系统的数据也可以根据控制要求连接到I区。如果需要对II区进行管理，则可以通过防火墙进行收集。区域I区监控主机采集数据采集和电网运行及设备工作状态，处理、分析、统一存储、统一调度通过区域I网关机向调度、集控主站传输数据。
(2)以下设备接入安全II区。
II区网关机，集成应用服务器，II区网络接口装置、电能采集终端（包括底电度表）、状态监测系统、辅助控制系统（包括图像监控子系统、环境子系统、保安监控、火灾报警及消防控制系统、照明、采暖、通风等）。
状态监测设备、辅助控制系统属于生产信息管理设备，不属于自动化系统，但可以和自动化系统交互信息，建议统一接入II区监控网络，方便信息共享。在第III区，可以发送到相应的管理终端，第II区的数据在原则上通过第II区域的数据网络与调度终端连接。第I区和第II区由防火墙隔开，II区通常由I区获得资料数据。此外，还可利用辅助控制系统建立网络和数据服务器，进行信息采集、处理和传输。然而，有必要考虑不同区间信息的传输以及信道、接口等。
2.2.2主机的整合
工业型服务器功能强大可以完全满足数据处理的要求，为了节约资源，将I区的监控主机等按照资源共享的原则整合为一台服务器。考虑到安全性的要求，将220千伏以上电压等级的变电站按照双机进行配置，可满足冗余备份、调试和维护的要求。
II区建立了一套综合应用服务器，收集各种数据在，作为中央服务器进行存储、处理、分析、显示等功能。
2.2.3防误闭锁功能的融合
部分电网变电所“五防一体化”已被采用，除了部分监控设备厂家对五防设备的后期服务比较欠缺外，该系统具有设备功能并没有明显不足，且一体化带来了集成可靠、实时通信的优势。为了使管理水平跟上技术的发展，建议采用监控误差保护锁定功能，监控主机内嵌防阻塞软件和操作票软件，实现断路器合闸的防误闭锁操作。
2.2.4保护信息的接入
将保护信息管理分站的功能集成到综合监控网络中，并将保护信息连接到I区域监控网络。其中，告警直传信息由I区进行统一收集，从I区的网关机上发送；用来保护专业用途的信息通过防火墙转移到II区。
故障录波信息连接到II区的网络，由第II区的集成服务器进行收集和处理。它从II区域网关传输，调度终端最终接收来自II区的保护故障管理信息。这样既减少了保护故障信息管理和站内信息的上传，也减少了由此增加的网络接口设备以及保护设备接口和传输通道，节约了资源，管理集成符合节能功能的要求。
2.2.5态监测信息的管理
状态监测信息统一管理，搭建状态监测信息平台，对设备状态进行综合分析，从而得到状态检修决策，由II区网关机上送调度端，方便状态维护。根据目前监测产品的技术水平，建议对设备状态的监测以主变压器油色谱在线监测为主，并根据实际需要选择其它监测装置。如多套主变变电站不是同期建设和状态监测系统，建议建立独立的状态监测背景，同时预留避雷器等状态监测终端接入，方便监测数据分析管理。如果状态监测量不多，状态监测后台可以集成在综合应用服务器中，完成综合应用服务器状态监测数据采集管理功能，但应保证完成底层监控数据的分析和评价。
2.2.6辅助信息的管理
通过辅助监控平台的建设，对变电站辅助信息进行统一管理。综合分析各辅助系统的监控信息，实现各子系统的功能联系，在未来无人值守中发挥积极作用。针对我国电网备用电源的现状和电网终端管理的现状，建议建立一个独立的服务器来完成辅助系统的数据监控和管理功能。
3结语
面向对象或间隔综合变电站自动化系统及IED设备的主要设计思想和设计架构的核心内容是按照“就地化、一体化”的原则来实现一、二次设备的接近和融合，最终实现“智能设备”的高级目标。其技术支持涵盖了多专业、多领域，涉及一、二次设备的厂家等，具有很大的挑战性。在具体实施过程中，可以根据技术发展状况分阶段实施。在统一变电站设计模式的前提下，第一阶段实施资源配置和挂柜模式，第二阶段采用集成技术实现了一、二级融合的智能设备，从而实现了变电站自动化系统的集成与实施。
参考文献
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作者简介
陈绍林（1987-）男，汉族，本科，工程师，主要从事电网规划和电网建设。
向红艳（1986-）女，汉族，本科，经济师，主要从事劳动组织与员工管理。
论文作者:陈绍林,向红艳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：变电站论文; 设备论文; 网络论文; 信息论文; 自动化系统论文; 状态论文; 终端论文; 《电力设备》2018年第7期论文;