淺析智能變電站狀態(tài)監(jiān)測體系通信技術(shù)及實現(xiàn)途徑

明廷謙　劉啟鵬　呂占彪　鄧顯俊

摘要：基于智能變電站技術(shù)，較為深入地分析了變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測體系通信技術(shù)的發(fā)展，其中重點基于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的特征，闡述了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)在變電站通信映射中的可行性，并提出了具體的實施辦法。

關(guān)鍵詞：智能變電站；設(shè)備狀態(tài)；監(jiān)測體系；通信技術(shù)

在社會進步以及科技發(fā)展的帶動下，智能變電站的應(yīng)用日漸廣泛。這種變電站的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。為了切實發(fā)揮其優(yōu)勢，智能變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工作至關(guān)重要。通過對設(shè)備運行狀態(tài)、檢修時間的監(jiān)測與評估，實現(xiàn)保證安全、提高設(shè)備全生命周期的目的。本文主要就智能變電站設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)通信流程中關(guān)鍵的技術(shù)點及其實現(xiàn)途徑進行詳細的說明。

1 智能變電站狀態(tài)監(jiān)測信息簡述

從邏輯上分類，智能變電站由變電站層、間隔層以及過程層三層構(gòu)成，其中變電站層的主要功能是調(diào)控所有設(shè)備，實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)；結(jié)合所有功能，實現(xiàn)一體化；構(gòu)建集所有數(shù)據(jù)為一體的統(tǒng)一信息平臺，實現(xiàn)運行自動化管理。在監(jiān)測信息上，主要涉及一次設(shè)備狀態(tài)信息、過程層信息監(jiān)測、間隔層信息監(jiān)測以及站控層等設(shè)備狀態(tài)的信息監(jiān)測。

2 智能變電站設(shè)備狀態(tài)體系通信的關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)途徑

2.1 狀態(tài)監(jiān)測體系通信計劃

目前，我國變電站的發(fā)展趨勢是充分統(tǒng)一狀態(tài)監(jiān)測與測控保護等諸多功能，使其成為一體化。這一趨勢也為DL/T 860的完善指明了方向。在此影響下，結(jié)合DL/T 860發(fā)展現(xiàn)狀、變電站實踐建設(shè)項目、變電站狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，從而實現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)測體系的通信。具體的通信技術(shù)有：

（1）沒有遵照DL/T 860技術(shù)規(guī)范的一次設(shè)備實時狀態(tài)監(jiān)測信息，需參考原有的規(guī)范接入狀態(tài)監(jiān)測代理設(shè)備或者監(jiān)測信息采集設(shè)備，完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，使其能夠轉(zhuǎn)換為滿足DL/T 860技術(shù)規(guī)范的信息。然后，借助站控層網(wǎng)絡(luò)，通過MMS服務(wù)連入智能變電站在線狀態(tài)監(jiān)測體系。

（2）借助過程網(wǎng)絡(luò)。過程層設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測信息在滿足DL/T860技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，將GOOSE服務(wù)設(shè)置于智能變電站在線狀態(tài)監(jiān)測體系。

（3）借助站控層網(wǎng)絡(luò)。間隔層與站控層設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測信息基于DL/T860技術(shù)規(guī)范或者基于GOOSE服務(wù)，并入線狀態(tài)監(jiān)測體系。

（4）所有接入控制器都分布在變電站內(nèi)部，其接收來自全站的在線狀態(tài)監(jiān)測信息。在CAC中，這些信息數(shù)據(jù)被過濾處理，轉(zhuǎn)換協(xié)議上輸?shù)椒植荚谑【W(wǎng)側(cè)的變電站、集中數(shù)據(jù)庫與生產(chǎn)管理體系。

2.2 智能變電站狀態(tài)監(jiān)測體系的框架設(shè)計

借助分布于間隔層的狀態(tài)監(jiān)測代理或者通過DL/T860協(xié)議，針對不同的通信標(biāo)準(zhǔn)一次設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測信息，通過站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴弦粚訝顟B(tài)CAC，狀態(tài)監(jiān)測代理主要負責(zé)通過標(biāo)準(zhǔn)化的I1接口工作。此設(shè)備不能保存在線狀態(tài)監(jiān)測信息，只能轉(zhuǎn)發(fā)，從而對其自身硬件條件要求降低。

通過在線監(jiān)測智能變電站過程層、間隔層以及站控層設(shè)備，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)；同時對一次設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。在上述兩方面數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，借助過程層與站控層網(wǎng)絡(luò)，基于DL/T860標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，CAC收聚MMS或GOOSE服務(wù)。與此同時，分布在省網(wǎng)側(cè)的主站體系連接CAC，形成通信。站控層分布著CAC，通過后者實現(xiàn)總體變電站相連省網(wǎng)側(cè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 監(jiān)測功能技術(shù)

CAC聚合全站狀態(tài)監(jiān)測信息，控制在線監(jiān)測體系的整體運行控制，匯聚每個變電設(shè)備的狀態(tài)信息，轉(zhuǎn)發(fā)在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)。當(dāng)前尚沒有制定出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范CAC與主站體系的通信I1接口，主要采取DL/T860、103以及CDT等通信協(xié)議。近兩年，相關(guān)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相繼制定規(guī)范，將I1接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一為DL/T860。但是，此標(biāo)準(zhǔn)在實際運用中還未大范圍普及。為了實現(xiàn)與各異主站的通信以及提供網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)，CAC尚需要配備多種通信接口。網(wǎng)絡(luò)展示具備基礎(chǔ)與關(guān)鍵兩部分功能，其中基礎(chǔ)功能有基礎(chǔ)信息管理、體系管理、體系備份與恢復(fù)等；關(guān)鍵功能有在線數(shù)據(jù)信息監(jiān)控、在線操作監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計分析以及綜合診斷算法等。

在CAC信息通信轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)上，最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)為CAC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。針對這一環(huán)節(jié)，需要確保進入CAC變電站內(nèi)部的全部數(shù)據(jù)都符合DL/T860技術(shù)規(guī)范，進入省網(wǎng)側(cè)主站體系滿足DL/T860、103以及CDT多種協(xié)議，還應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)配置產(chǎn)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表。在完成上述環(huán)節(jié)后，開始進行統(tǒng)計分析以及采用網(wǎng)絡(luò)方式展示。遵照相關(guān)規(guī)定，在監(jiān)測時每隔5min進行一次數(shù)據(jù)采樣，CAC應(yīng)用正態(tài)分布算法（90%）對獲取的采樣數(shù)據(jù)進行計算，運算獲得的數(shù)據(jù)當(dāng)作此參數(shù)的5min監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)儲存起來，成為歷史文件（文件生成的頻率為1次/時）。此外，對于過期的歷史數(shù)據(jù)或者故障錄波文件，CAC會按時清除。通常情況下，CAC僅保存最近3個月內(nèi)的歷史信息數(shù)據(jù)。

變電站全部設(shè)備都應(yīng)確保在時間上的同步。首先，智能變電站發(fā)送對時信號給CAC，后者完成時間同步。對時協(xié)議應(yīng)遵守SNTP時間協(xié)議與IEEE 1588時間協(xié)議。其次，CAC需要提供同步主時鐘給在線狀態(tài)監(jiān)測代理設(shè)備與其他設(shè)備。

CAC設(shè)備網(wǎng)絡(luò)功能以網(wǎng)絡(luò)途徑對外發(fā)布，網(wǎng)絡(luò)展示模塊能夠在本地CAC上進行訪問。通過瀏覽器，使用者輸入CAC的IP地址，從而實現(xiàn)遠程訪問。此外，變電站狀態(tài)監(jiān)測信息的單向查詢項目也能實現(xiàn)。

3 結(jié)論

綜上所述，智能變電站設(shè)備狀態(tài)通信技術(shù)與實現(xiàn)途徑非常復(fù)雜，涉及設(shè)備與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)眾多。限于篇幅，本文難以一一盡數(shù)和詳細闡述，僅簡要分析了其中幾個關(guān)鍵的技術(shù)點，以期能夠有助于智能變電站設(shè)備狀態(tài)通信系統(tǒng)的完善與優(yōu)化。