二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)探討

陳躍文

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司宣城供電公司 安徽省宣城市 245300）

二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)探討

陳躍文

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司宣城供電公司 安徽省宣城市 245300）

在本文就二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)探討展開的研究中，筆者在二次一體化及無人值班的前提下，詳細(xì)論述了變電站站控層體系架構(gòu)的必要性、二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)、監(jiān)控終端的功能定位、智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的功能定位、智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，希望這一論述能夠?yàn)槲覈?guó)電力事業(yè)的相關(guān)發(fā)展帶來一定啟發(fā)。

二次一體化；變電站；監(jiān)控終端

前言

在我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展中，二次一體化建設(shè)已經(jīng)成為這一發(fā)展的重要方向，而對(duì)于這一發(fā)展方向來說，變電站需要在數(shù)據(jù)中心的支持下才能夠較好完成這一任務(wù)，為此本文采用了以智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)為核心、用監(jiān)控終端代替當(dāng)?shù)睾笈_(tái)，以此實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一出口的站控層體系架構(gòu)。

1 二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)的必要性

為了較好完成本文就二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)探討展開的研究，我們首先需要了解二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)探討展開的必要性，這一必要性可以細(xì)分為重新定位遠(yuǎn)動(dòng)功能、重新定位后臺(tái)功能兩方面的必要性。

1.1 重新定位遠(yuǎn)動(dòng)功能的必要性

在二次一體化及無人值班的前提下，變電站本身需要與主站通過數(shù)據(jù)中心建立上下貫通的關(guān)系，這樣變電站圖形與模型之間就能夠?qū)崿F(xiàn)較好的關(guān)聯(lián)，源端維護(hù)和訂閱發(fā)布等也能夠得到較好的支持。值得注意的是，由于我國(guó)當(dāng)下的運(yùn)動(dòng)設(shè)備發(fā)展尚不能較好滿足二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)需要，這就使得我國(guó)電網(wǎng)的二次一體化發(fā)展受到了較為直接的阻礙，這自然就使得遠(yuǎn)動(dòng)功能需要進(jìn)行重新定位，才能夠滿足無縫傳輸變電站數(shù)據(jù)模型以及各個(gè)專業(yè)綜合數(shù)據(jù)這一變電站站控層體系架構(gòu)需要[1]。

1.2 重新定位后臺(tái)功能的必要性

在我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展日益增速的今天，變電站無人值班已經(jīng)成為我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而對(duì)于無人值班的變電站來說，其本身并不需要配置強(qiáng)大的后臺(tái)，也沒有必要實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行，這主要是由于主站能夠較好完成監(jiān)視、控制、決策等功能，所以無人值班的變電站只需要發(fā)揮數(shù)據(jù)和模型的傳輸功能就能夠較好滿足我國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行需要，這就使得變電站本身后臺(tái)功能的重新定位有著較強(qiáng)的必要性[2]。

2 二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)

對(duì)于二次一體化框架下變電站來說，其本身的架構(gòu)與傳統(tǒng)變電站相同，但在站控層中二者存在著較大的差別，圖1為二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)，結(jié)合該圖我們能夠發(fā)現(xiàn)，這一變電站站控層主要由智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與管理中心構(gòu)成其物理結(jié)構(gòu)，而智能遠(yuǎn)動(dòng)模塊、監(jiān)視中心、控制中心、數(shù)據(jù)中心、管理中心構(gòu)成等部分則構(gòu)成了其邏輯結(jié)構(gòu)[3]。

圖1 二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)

對(duì)于這一二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)來說，智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)這一物理結(jié)構(gòu)組成主要負(fù)責(zé)統(tǒng)一建模與存儲(chǔ)、專業(yè)數(shù)據(jù)的綜合采集等職責(zé)，而管理中心則主要負(fù)責(zé)廠站模型維護(hù)、資料管理、運(yùn)行值班管理等功能，這些功能較好的為我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行提供了有力保證。

3 監(jiān)控終端的功能定位

對(duì)于二次一體化及無人值班前提下的變電站來說，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳是其基本功能，這就使得以往變電站需要擔(dān)負(fù)的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能逐漸弱化，這一發(fā)展趨勢(shì)下的變電站只需要簡(jiǎn)單的監(jiān)控手段支持就能夠較好的完成自身任務(wù)，監(jiān)控終端就是變電站的最佳選擇。對(duì)于二次一體化框架下變電站的監(jiān)控終端來說，其本身只需要安裝相關(guān)軟件便能夠完成自身任務(wù)，并不需要聯(lián)網(wǎng)，這一特點(diǎn)使得監(jiān)控終端能夠在沒有網(wǎng)絡(luò)支持的前提下完成接線圖和告警信息的展示、監(jiān)控終端和智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的配置、必要調(diào)試等功能[4]。

4 智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的功能定位

對(duì)于二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)來說，智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)是其重要的組成部分，一般來說35kV以下電壓等級(jí)的變電站需要配置一臺(tái)智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，而35kV以上電壓等級(jí)的變電站則需要配兩臺(tái)，這樣才能夠滿足變電站站控層的運(yùn)行需求。由于這一體系架構(gòu)中的智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)具備著智能遠(yuǎn)動(dòng)模塊、控制中心、告警展示以及數(shù)據(jù)中心等功能，這就使得其本身能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)一建模與統(tǒng)一存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訂閱發(fā)布、源端維護(hù)等功能的實(shí)現(xiàn)，而這些功能的實(shí)現(xiàn)也使得智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)能夠較好滿足這一二次一體化框架下變電站站控層的體系架構(gòu)的需求。值得注意的是，為了保證智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)較好的發(fā)揮自身功能，其本身必須采用直采直送的原則，只有通過站控層數(shù)據(jù)總線完成信息的采集與交換，才能夠較好的為我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)輸提供支持[5]。

5 智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

為了較好完成本文就二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)展開的研究，我們還需要了解這一架構(gòu)核心智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，筆者將這一關(guān)鍵技術(shù)概括為數(shù)據(jù)模型圖形、變電站的出站協(xié)議、源端維護(hù)與訂閱發(fā)布、高級(jí)應(yīng)用等四個(gè)方面。

5.1 數(shù)據(jù)模型圖形

對(duì)于我國(guó)當(dāng)下的變電站來說，IEC61850模型的選擇最為常見，而IEC61970這一主要的公共信息模型也在我國(guó)擁有著較高的普及度，這種模型選擇上的分歧使得二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)模型層面面臨著一定問題，而如果能夠較好的解決這一問題，筆者建議在變電站端統(tǒng)一建立IEC61850模型、CIM及SVG信息點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，這樣對(duì)于我國(guó)當(dāng)下普遍應(yīng)用的縮放矢量圖形標(biāo)準(zhǔn)存在的不足將予以較好的解決，重復(fù)勞動(dòng)的減少與滿足不同調(diào)度使用的優(yōu)勢(shì)也使得其能夠更好的為我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)輸提供支持[6]。

5.2 變電站的出站協(xié)議

對(duì)于二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)來說，變電站的出站協(xié)議同樣關(guān)系著其自身功能能否實(shí)現(xiàn)較好發(fā)揮。據(jù)筆者調(diào)查得知，IEC60870-5-101/4是我國(guó)最常見的變電站與主站之間的遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議，但由于這一協(xié)議本身制定較早，這就使得其不能夠較好滿足二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)的需求。針對(duì)這一問題，筆者建議對(duì)IEC60870-5-101/4這一協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，以此解決其本身存在的綜合數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，這樣二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)就能夠得到較好的支持。

5.3 源端維護(hù)與訂閱發(fā)布

源端維護(hù)與訂閱發(fā)布本身屬于二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)中智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的重要功能，這些功能能夠較好的發(fā)揮重復(fù)勞動(dòng)減少等作用，其自然屬于智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。

5.4 高級(jí)應(yīng)用

對(duì)于二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)中的智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)來說，程序化操作、VQC、五防邏輯等也屬于其自身的關(guān)鍵技術(shù)。具體來說，在程序化操作這一關(guān)鍵技術(shù)中，由于這一架構(gòu)中智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)采用了集中控制的方式，這就使得其本身能夠較好的實(shí)現(xiàn)程序化操作，而擴(kuò)展IEC104協(xié)議是這一程序化操作實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵；而在VQC這一智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的高級(jí)應(yīng)用中，采取變壓器分接頭調(diào)節(jié)和電容器投切是智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)這一關(guān)鍵技術(shù)的主要方法，需要事先設(shè)置控制策略是其關(guān)鍵所在；而在五防邏輯這一高級(jí)應(yīng)用中，分類告警信息、適當(dāng)時(shí)候關(guān)閉遙控模塊是智能遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的主要工作，通過判別每一步調(diào)度遙控命令就能夠較好實(shí)現(xiàn)這一功能。

6 結(jié)論

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)快速發(fā)展的今天，我國(guó)變電站必將向二次一體化建設(shè)以及無人值班的方向發(fā)展，而對(duì)于這一發(fā)展來說二次一體化框架下變電站站控層體系架構(gòu)能否較好實(shí)現(xiàn)就是其核心所在，為此筆者就這一體系架構(gòu)展開了深入研究，希望通過這一研究能夠?yàn)槲覈?guó)電力事業(yè)的更好發(fā)展帶來一定啟發(fā)。

[1]王志鵬.基于知識(shí)可視化的數(shù)字化變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)研究[D].太原理工大學(xué)，2012.

[2]黃 莉，楊永標(biāo)，李衛(wèi)良，田 偉，劉 驥，陳 璐.分層式組態(tài)化智能變電站一體化信息體系架構(gòu)[J].電氣自動(dòng)化，2013，05：76～79.

[3]李穎超.新一代智能變電站層次化保護(hù)控制系統(tǒng)方案及其可靠性研究[D].北京交通大學(xué)，2013.

[4]鄭炎.數(shù)字化變電站若干技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[5]裴星宇.珠海220kV琴韻數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[6]黃宇鵬.基于多Agent的智能變電站站域后備保護(hù)研究[D].北京交通大學(xué)，2015.

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2016-12-12