智能電網調度一體化管理在電網設計中的應用

摘要：文章在智能電網分層的基礎上，以變電站的一體化監控為基礎進行研究，最后就整體智能電網一體化調度的應用進行總結，提出了基于智能變電站和智能配電網的一體化調度系統的研究，為智能電網的發展提供了相關的應用實例。

關鍵詞：智能電網；智能變電站；一體化調度

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0134-03

隨著科學技術的發展，變電站自動化系統經歷了集中式RTU、分布式系統、基于網絡的監控系統、數字化變電站到現在的智能變電站的發展歷程。作為智能電網調度一體化的重要一環，變電站自動化水平的提高，成為一體化調度的核心。

本文從智能電網中的智能變電站開始介紹，然后從變電站的一體化監控為基礎進行研究，最后就整體智能電網一體化調度的應用進行總結。

1 智能電網一體化調度系統地位

智能電網中主要包括智能變電站和輸變電線路調度系統，其由一體化監控系統、輸變電設備狀態監測、GPS時對同步和電能計量等內容組成。一體化監控系統是電網調度自動化的核心部分，其分為縱向和橫向，其中縱向的作用是貫通調度和生產等主站系統，橫向的作用是連接變電站內的不同自動化設備。一體化監控系統是智能電網調度控制和生產管理的基礎，是備用調度體系建設的基礎，是大運行體系建設的基礎。

智能電網中，智能變電站的一體化調度系統是重要一環，按照智能化變電站數字化、網絡化、共享化和標準化的要求，一體化調系統的形成是通過系統的集成優化開發實現的。通過具體的軟件和硬件開發，最終實現電網信息的統一接入和存儲，并通過統一的人機界面實現可視化，實現調度的運行監視、操作控制和數據分析等管理功能，并添加事故預警和其他輔助功能。

一體化調度系統直接采集智能電網中的相關運行信息和繼電保護側的狀態信息，在軟件和硬件的接入中，通過標準化接口與輸變電設備狀態相連，通過IEC61850的統一通訊規約實現最終的全景式數據采集處理，實現電網的監視控制。

2 智能電網一體化調度系統設計

智能電網一體化調度系統由監控主機、操作員站、工程師工作站、Ⅰ區數據通信網關機、Ⅱ區數據通信網關機、Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機及綜合應用服務器等組成。各部分的功能如下：

（1）調度主機：負責電網中不同數據的采集和處理，實現電網變電站和輸變電線路的運行監控，同時，集成了防誤閉鎖操作和繼電保護信息的控制等功能。

（2）操作工作站：該工作站是電網調度人機交互界面的主要界面，整個界面對電網的一、二次設備實施實時監控和操作，該系統具有事件記錄和事故報警的功能，同時實現對電網信息的狀態顯示和查詢等。

（3）I區的數據通信網關：該網關具有直接采集網內數據的功能，通過統一的通訊信道上一級調度中心傳送實時的數據信息，整個網關具有數據優化、報警信息的傳送、接收調度操作命令和遠程協助等功能。

（4）Ⅱ區數據通信網關機：實現Ⅱ區數據向調度（調控）中心的數據傳輸；具備調度（調控）中心對變電站Ⅱ區數據的遠方查詢和瀏覽功能。

（5）Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關機：按照在線監測、輔助應用等功能模塊劃分；實現與PMS、輸變電設備狀態監測等其他主站系統的信息傳輸。

（6）數據服務器：滿足變電站全景數據的分類處理和集中存儲需求，并經由消息總線向主機、數據通信網關機和綜合應用服務器提供數據的查詢、更新、事務管理及多用戶存取控制等服務。

（7）綜合應用服務器：接收在線監測、計量、電源、消防、安防、環境監測等信息采集裝置（系統）的數據，進行綜合分析和統一展示，對外提供在線監測分析結果以及輔助應用監視與控制功能。

智能電網一體化調度系統涵蓋五類應用功能是運行監視、操作與控制、信息綜合分析與智能告警、運行管理和輔助應用，具體的內容為：

（1）運行監視：通過二維或三維的可視化技術，實現對電網運行信息、繼電保護保護信息、設備運行狀態信息等數據的全景式展示。

（2）操作與控制：主要針對電網中智能變電站的就地和遠方的操作。

（3）信息綜合分析與智能告警：通過對智能變電站各項運行數據的綜合分析處理，提供告警簡報、故障診斷及故障報告等結果信息。包括站內數據辨識、故障綜合分析以及智能告警。

（4）運行管理：通過人工錄入或系統交互等手段，建立完備的智能變電站設備基礎信息，實現一、二次設備運行、操作、檢修、維護工作的規范化。包括源端維護、權限管理、設備管理和檢修管理。

（5）輔助應用：通過標準化接口和信息交互，實現對站內電源、安防、消防、視頻、環境監測等輔助設備的監視與控制。包括電源監視、安全防護、環境監測、輔助控制等。

3 智能電網一體化調度的設計原則

智能變電站一體化調度系統基本技術原則為“告警直傳，遠程瀏覽，數據優化，認證安全”。這些也正是一體化調度系統的關鍵技術。

（1）報警遠傳：電網設備的事故報警信息是一體化調度系統的重要信息，應注重其完整性和可靠性。通過對電網事故的具體分析和綜合分析，最終形成報警結果而傳送到調度中心。在傳送過程中，需要統一的數據處理標準，同時，生成統一的標準化報警文件。報警信息需要根據告警分類進行統一化管理。

（2）遠程協助：一體化的調度系統提供數據的遠程瀏覽和協助，實現智能電網全景式數據監控。調度人員若需要查閱相關的電網信息，可通過KVM、遠方終端或圖形網關等方式，瀏覽電網設備的二維圖形和實時數據信息。

（3）數據的優化：及時、準確、可靠地對實時數據進行處理。將數據分為電網的運行數據、故障報警、設備數據三類，然后在三類數據的基礎上從廠站端的遠動工作站就開始實施直接的數據采集，同時關聯主站的電網結構模型，最后時限實時數據庫的優化，并直觀地表現在人機交互界面中。

（4）通訊的認證與安全：通過統一的信息認證，實現控制命令的安全，在傳輸過程中增加認證編碼。信息安全的認證過程包括人機交互界面、SCADA系統、模塊功能和智能變電站、輸變電線路等環節。具體的安全加密方式是主站與變電站之間的縱向加密傳輸方式。

4 智能配電典型應用

4.1 智能電網調度的需求

配電自動化是智能電網的重要基礎之一，需要通過配電自動化系統采集盡可能多的配電信息，并向下延伸到低壓用電信息的匯集，為智能電網一體化調度的實現提供

基礎。

智能電網的推進離不開信息通信，從電力信息通信近20年的技術發展來看，電力業務的每一次飛躍都需要信息通信技術的轉變，轉變的核心是向標準化、網絡化、IP化發展。配網綜合自動化系統主要由主站系統、配變子站監控系統、通信系統、配電網現場監控單元（FTU/TTU等）組成。通信系統是建設智能電網的關鍵技術，通信系統的應用情況直接影響電網自動化系統的運行，現有電網的調度通訊中主要依靠有線傳輸，而隨之發展的無線傳輸模式也為智能電網的一體化調度帶來了新的機遇。表1為無線和有線通訊方式的區別。

從表1中可以看出，光纖通信與其他通信比較，從傳輸頻帶寬、通信容量、傳輸損耗等方面存在較大的應用優勢，而光電隔離技術的普及減少了電磁的干擾，為智能電網的組件提供了更為方便和靈活的方式。在智能電網的配電自動化中，可以利用已建成的光纖網絡進行數據傳輸，通過無源光網絡（EPON）或光纖自愈環網當新型方式來進行具體的傳輸，該技術在許多區域電網中得到了成功應用，是未來配網自動化數據通信發展方向。

鑒于EPON無源光網絡技術比工業交換機，在組網可靠性、帶寬分配、維護成本低、網絡可擴展性等方面均有優勢，適于對可靠性要求較高的配用電接入應用。

4.2 應用實例

針對電力行業的需求，提供的基于EPON的配網自動化數據通信解決方案如圖1所示：

（1）核心層建議采用環狀結構：核心主站和子站組成主干環狀結構，提高了核心網絡的可靠性，降低單點故障。組成千兆IP主干自愈環，通過環網保護協議RRPP實現毫秒級的業務倒換。

（2）分支網（開閉所/環網柜至子站）采用EPON無源光網絡技術：分支網采用EPON無源光網絡技術，由于采用無源設備，任何一個終端設備故障都不影響到其他終端設備，設備故障率低，維護容易。每個開閉所/環網柜就近直接接入附近變電所，提高全網通信效率。國家電網公司目前正在制定《基于以太網方式的無源光網絡（EPON）技術要求》，并將此技術要求作為國家電網公司的企業標準，用于國家電網公司的配用電通信系統的建設。H3C提供的EPON解決方案完全支持國網技術標準中的幾種保護模式。

（3）網絡安全：在應用中我們發現，智能電網的數據傳輸信道中，網絡安全是事關整個電網安全的重要環節。為了保證整個智能網絡的安全，需要確保網絡硬件設備的安全，使用安全可靠的網絡設備。過程層的設備采用較為高端的多品牌路由交換機，通過較高運算能力的芯片，提升路由交換機的轉發性能和擴充能力。

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作者簡介：劉艷民（1980—），男，內蒙古人，佛山電力設計院有限公司發配電工程師，研究方向：電力

工程。

（責任編輯：周 瓊）