摘要：在智能变电站运行过程中，自动化技术的应用是一个热点，也是人们关注的焦点。自动化技术集现代数字技术、信息技术和计算机技术为一体，在智能变电站中得到了广泛的运用，带来了巨大的经济和社会价值。随着自动化技术越来越多地应用于智能变电站，对相关话题进行研究和讨论还是很有现实意义的。基于此，本文主要对智能变电站自动化平台技术进行分析探讨。
关键词：智能变电站；自动化；平台技术
1、前言
智能变电站自动化系统是指利用通信技术、计算机技术等对变电站设备进行在线实时保护、监视、测量、控制的系统，它集微机继电保护、监测、控制、远程通信于一体，可对变电站进行全方位的控制和管理。为适应智能电网的发展要求，有必要认真思考智能变电站自动化系统的功能分布、网络冗余、信息共享、远程交互等技术，探索新型智能变电站自动化系统体系架构，促进智能变电站技术的进一步发展。
2、智能变电站自动化设计平台
2.1总体构架
变电站自动化平台总体构架如图1所示。该自动化平台包括3个主要层面：底层、实时数据库和电力模型层、高级应用层。底层即是计算机平台，包括操作系统界面（Operating System Interface，OSI）、相关数据库管理系统（Relational Database Management System，RDBMS）及其界面（Relational Database Management System Interface，RDBI）和服务定向网络中间设备。该层的功能目标是建立一种高效稳定的框架用来处理不同计算机操作系统和RDBMS数据库间的差异，从而使得先进的系统服务和应用完全独立于计算机操作系统（Unix/Linux/Windows）和RDBMS数据库（Oracle/Sybase/DB2/SQL Server等）。数据库层包括面向对象的相关数据库、基于IEC61850标准的源数据模型和计算机通信网络。应用层则包括高级应用和图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）。上述框架设计理念新颖，采用技术先进。
对于信息管理来说，智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）等分布式的输入/输出（Input/output，I/O）设备和RTUs等都存在明显的局限性，如通信协议不统一、重新配置困难、协调不灵活等。而经纪代理（Broker Agent，BA）可以很好地解决这些问题，它将各种提供订阅服务的代理功能条理化，并突出这些功能。变电站可嵌入控制代理（Control Agents，CA）中，CA为经纪代理和负责传递操作命令的移动代理提供输入输出通道。经由输出通道，CA可与BA交涉，请求进一步的动作信息，并发送操作完成或失败的反馈信息。
图1
根据已获得的动作信息，CA可以动态地改变变电站的条件、环境、参数，同时CA也可以安装与变电站警报联系的通信配置，用来确保电力系统各部分工作在正常功能模式。
2.2先进的理念和特色
2.2.1标准化
该自动化平台遵循的规约除IEC61850外，还有IEC61970、IEC61968。IEC61970主要针对输电网模型，IEC61968主要针对配电网模型。基于这些规约，新平台可以通过简单配置很好地支持SCADA、EMS、DMS、SAS系统。标准化使得新平台很容易地在不同的系统和应用中进行模型转换和数据交流。
2.2.2定向操作构架
按照惯例，EMS系统和DMS系统是以应用导向架构（Operation Oriented Architecture，OOA）的理念设计和实施的，它要求使用者用确定的应用和工具分析系统来解决一个确定的问题，比如：运用调度员电力潮流（Dispatcher Power Flow，DPF）来分析特殊操作方案下电压越界或者过载情况；运用优化潮流（Optimal Power Flow，OPF）寻找最优有功和无功发电量方案。这就需要使用者在解决一个问题时要同时考虑别的若干问题，用起来很不方便，这也使得EMS、DMS等大部分高级应用系统在具体操作中不能真正发挥作用。
新设计的高级应用通过一系列服务来完成，取代了明确要求使用者对某个问题执行相应的应用。OOA允许使用者直接要求系统提供所关心问题的答案，这可能需要多种服务共同运行。比如：现在操作一个开关，操作者只需要一个校验命令，系统就会自动地通过这个要求调用调度员潮流、意外事故分析，以及针对目前运行条件及操作后几个小时的负荷预测、停电计划、发电和交易附表做出的早期预警机制等。基于可能出现的问题的请求集合，新平台形成了一系列逻辑过程，这也使得高级应用的常规操作更加方便。
2.2.3多重冗余
为了加强可靠性，传统方式用双系统提供1×1冗余，例如一台在线服务，另一台后备，在线服务器为整个系统的操作负责，而后备机在正常操作条件下空置。尽管这种结构可以满足基本可靠性要求，但是有2个明显的缺点：①后备机在正常情况下处于闲置状态，不能分担在线服务机的工作；②如果用同样方法提高可靠性，则会使更多的后备机闲置，因此它限制了系统可靠性的进一步提高。本文的设计支持多个服务器参与到服务组中，同时服务组中只有一台作为主服务器，其他都可以运作来分担负荷，这样就不需要闲置多余的后备机。当主服务器停止，系统会从其余的服务器中选择一个成为主服务器。
另外，该变电站自动化平台可以独立于操作系统，引入了通用型的RDBMS界面，先进的定向服务网络中间设备使得应用级别的服务都更容易实现。分布式的实时数据库（Real Time Data Base，RTDB）容量大，开放性和可扩展性好，精确度和兼容性高，数据订阅支持数据集订阅，节点可订阅该节点应用和服务运行时所需要的数据。
3、应用实例
该应用实例中包含了100座变电站，每个变电站又包含若干智能电子设备，这些智能电子设备被嵌入变电站中负责控制和监测工作。如图2所示，操作人员可以在协调控制平台输入命令，这些命令被转换成机器语言后，有用的信息被传送给经纪代理和移动代理作进一步操作。变电站的2种数据库（静态数据库和实时数据库）都由数据库代理进行调整。其中静态数据库用来存储变电站的拓扑信息，实时数据库用来提供运行监测数据、安全评估数据和记录服务。与集中式管理应用相比，多代理信息管理结构有中继控制、信息检索、工作流监测和实时信息服务。这些都使得该变电站自动化平台具有更好的可扩展性。由于代理与中央控制平台有很好的物理联系，出现的错误在不受其他任何器件影响的情况下可被准确定位，移动代理的应用也大大减少了网络堵塞的情况。
图4
4、结语
自动化技术是一种综合性的技术门类，是多种现代化技术类型的统称，在工农业生产的各个领域都有极为广泛的应用。将自动化技术应用于新时期智能变电站的设计、运转和管理中，一方面可以极大地提升智能变电站的工作效能，拓宽智能变电站的业务范围，另一方面可以缩减智能变电站的开支成本，减少变电站的运转风险和隐患。所以，自动化技术与智能变电站的结合可谓大势所趋，迎合这个趋势，深化自动化技术在智能变电站运行中的应用，对于我国智能电网的建成和完善具有重要意义。
参考文献：
[1]朱全胜，孙怡，李卫东．智能电网控制中心显示平台的展望［Ｊ］．电力科学与技术学报，２０１０（４）
[2]申涛，包旻，赵玉成，等．数字化变电站的关键技术与工程实现［Ｊ］．电测与仪表，２０１０（Ｓ２）
论文作者:罗静
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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