基于DMP5000系統的智能變電站開發與應用

高 超

曲阜市供電公司，山東曲阜 273100

基于DMP5000系統的智能變電站開發與應用

高 超

曲阜市供電公司，山東曲阜 273100

基于DMP5000系統的智能變電站以建設創新示范型智能變電站，以智能變電站設計導則及規范為依據，以智能自動化系統、智能在線監測系統、智能輔助系統三大智能系統為支撐。重點實現了數據采集數字化、系統分層分布化、系統結構緊湊化、信息交互網絡化、信息應用集成化、設備檢修狀態化、設備操作智能化。

智能變電站

前言

變電站自動化技術經過十多年的發展已經達到一定的水平，大大提高了電網建設的現代化水平，縮短了變電站的建設周期，降低了變電站的總體造價。隨著社會的發展和科學技術的進步，智能化開關、一次運行設備在線狀態檢測等技術日趨成熟，以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，對智能變電站系統的開發應用奠定了堅實基礎。

智能變電站的概念在應用方面直接表現為變電站二次系統的信息應用模式發生巨大的變化，因此，從某種意義上講“智能變電站”主要指變電站二次系統的“智能”，其內涵體現為以下幾個方面：

1）反映電網運行情況的電氣量信息實現智能輸出；

2）智能電子裝置IED對于電力系統的信息實現統一建模；

3）智能電子裝置IED之間信息交互以網絡通信方式實現；

4）運行控制操作過程經網絡通信方式以信息報文方式實現。

1 系統概述

系統對變電站系統模型、二次功能模型進行描述，對應用與通信技術進行分層處理。包括當地監控系統、繼電保護、通信服務器、測控裝置、五防系統、VQC和小電流接地選線等二次設備和電子式互感器及智能開關等一次設備。DMP5000智能變電站系統采用分層采集、集中控制的架構體系，將模擬量、開關量的信息采集和信息的計算、邏輯判斷分層實現。各智能電氣設備的模擬量、開關量信息就地采集，智能處理后通過網絡和保護裝置聯系；保護裝置安裝于主控室，綜合全站信息實現保護、測控、計量功能，各功能相對獨立、分時運行，即保證了保護功能的選擇性、快速性、安全性、可靠性，又保證了測量、計量功能的高精度要求。DMP5000智能變電站自動化系統實現了變電站全站系統保護，在過程層、間隔層、變電站層內實現GOOSE網絡、SMV采集網、GPS同步對時網、保護裝置以及監控網實現雙重化，進而實現從數據采集到出口控制完全獨立的雙重化和冗余配置，完成全站所有設備的繼電保護功能、測控功能、繼電保護信息管理功能、自動化功能以及計量功能，提高系統的可靠性。

2 系統原理與特點

2.1 系統原理

DMP5000智能變電站自動化系統對變電站系統模型、二次功能模型進行描述，對應用與通信技術進行分層處理，系統由過程層、間隔層、站控層3個層次構成。

1）過程層

DMP5000智能變電站系統的過程層是承擔全站智能采集、接收和執行控制指令，將一次設備接入過程層總線的底層部件設備。過程層由電子式互感器、智能終端（合并單元）等構成。

同時滿足IEC60044-7、IEC60044-8標準的電子式互感器、智能開關的接口解決方案。

2）間隔層

間隔層是具有測量、控制和繼電保護功能的元件。測量、控制元件負責該間隔的測量、監視、斷路器的操作控制和電氣聯鎖，以及時間順序記錄等，保護元件負責該間隔線路、變壓器等設備的保護、故障記錄等。間隔層變電站系統保護配置方案采用雙重化配置原則，同時可以完成測控功能。雙重化的系統保護也可獨立運行。

3）站控層

站控層采用工業以太網通信，完成站內間隔層設備、一次設備的控制及與遠方控制中心、工程師站及人機界面通信的功能，也可經過協議轉換設備與第三方裝置進行數據交換。站控層由遠動主機、當地監控及工業以太網絡構成。

間隔層的其它分布布置的智能設備（不同的規約，不同的通信接口）通過規約轉換器按照IEC61850標準通過以太網接入變電站層。

2.2 系統特點

2.2.1 全站數據共享

DMP5000智能變電站系統采用分布式采集、集中處理的系統解決方案，所有模擬量的采集和一次設備的操作就地實現，數據在交換服務器匯總并在網絡上實時發布，全站保護信息共享。

2.2.2 數據定制功能

基于全站共享的數據，DMP5000智能變電站系統可實現采樣數據定制功能，即根據保護、計量、分析功能的不同應用需求。

2.2.3 一體化設計

基于全站數據共享的設計思想，摒棄傳統變電站微機繼電保護針對單個一次設備的保護、監控一體化，實現全站保護、監控一體化，無需外部電纜接線，各個功能通過站內通信網絡組合在統一的系統中，信息應用集成化程度高。

集成了智能電能表功能，完成全站端口電能計量，其精度達到0.5級。

2.2.4 信息安全性

系統所有信息交換采用嚴格的CRC校驗措施，防止由于數據傳輸錯誤導致的裝置誤動作。

智能終端對來自保護單元的網絡控制報文進行分析，過濾任何未經授權的網絡訪問，網絡防火墻既保證安全又不影響系統實時性。

2.2.5 設備安全性

保護裝置采用虛擬存儲管理和嚴格的存儲隔離技術，應用程序和配置文件分類存放、互不影響。

保護裝置對各種保護、測控功能的配置、定值、變量、程序等存儲空間配備完善的自檢措施，當內存出錯時做出相應的保護處理。

2.2.6 可靠性設計

DMP5000智能變電站系統采用雙重冗余設計，避免裝置硬件故障帶來的保護退出問題，提高了系統運行的可靠性。

2.2.7 全站同步

取消了單獨對時網絡的架構，使用同步網絡與通信網絡一體化結構，既滿足全站數據同步采樣的要求，又節省網絡布線。

2.2.8 網絡設計

DMP5000智能變電站系統采用兩級傳輸網絡。

保護裝置支持100base-TX和100base-FX以太網，超帶寬網絡通道，控制命令傳輸不會丟失。

2.2.9 事件檢索

完善的事件檢索，事件記錄類型包括最近事件、故障事件、預告事件、自檢事件、遙信變位事件、操作事件、設置值修改事件。

各種事件類型均可分類記錄1024條。

2.2.10 故障錄波功能

任意故障啟動時觸發全站錄波，記錄全站所有電流、電壓模擬量和開關位置等開關量信息。可在間隔層設備上就地查看，進行波形分析亦可上傳當地監控或調度。

3 經濟評價總結

（1）采集裝置與通信裝置之間采用雙光纖網通信，除了合閘電源、加熱電源等需要使用電纜外，其他通訊、采樣、控制全部采用光纖通訊，減少了二次電纜的使用，消除了電磁場對電信號的干擾，降低前期投入，減少變電站投資成本10多萬元。

（2）由于智能變電站采用光纜代替二次電纜，取消了端子箱，簡化了電纜溝、電纜層和電纜防火，減少了保護、自動化調試的工作量，降低了運行維護成本。同時，縮短工程施工周期，減少通道重復建設和投資，減少變電站投資成本約15萬元。

（3）建議積極采用智能化設備，參與智能設備的研發，一方面為智能化設備的運用提供實踐舞臺，另一方也可以在實踐中檢驗智能化設備的優缺點，為進一步促進智能化設備的發展提供條件，從而帶動整個行業技術水平的提高。

[1]智能變電站運行管理規范.電子式互感器現場校驗規范

[2]輸變電工程施工現場安全通病及防治措施，2010年版

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.061

高超，男，山東曲阜人，生于1985年11月，現就職于山東省曲阜市供電公司，助理工程師，主要研究電氣自動化設備，智能電網發展規劃。