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時(shí)間：2024-03-23 08:17:14
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中圖分類號(hào) TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2012）112-0196-01
智能化變電站是以規(guī)范化信息平臺(tái)、一次設(shè)備參量標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的智能、控制、通信、信息、傳感器等多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變電站與站外系統(tǒng)協(xié)同互動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行控制、實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)等功能，從而達(dá)到可再生能源“即插即退”、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行、減少人工干預(yù)、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、提高變電可靠性等目標(biāo)的變電站。智能化變電站具有分析決策在線化、保護(hù)控制協(xié)同化、運(yùn)行控制自動(dòng)化、系統(tǒng)高度集成化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、一次設(shè)備智能化等諸多技術(shù)特征，其內(nèi)涵協(xié)同、互動(dòng)、兼容、自主、經(jīng)濟(jì)、可靠。在電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠、安全供電的同時(shí)，對(duì)于智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也相應(yīng)提出了新的要求。
1 智能化變電站系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求
智能化變電站系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)方面一般可以將其劃分為過程層、間隔層和變電站層三個(gè)層次。智能化變電站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分層是采用一間隔層一過程層，這樣就使得需要在變電站內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在不同的運(yùn)行方式下，各種數(shù)據(jù)流有不同的優(yōu)先級(jí)和傳輸響應(yīng)速度的要求。
1.1 功能要求
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在智能化變電站中主要完成其他系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。變電站智能化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)就在于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，變電站綜合自動(dòng)化通信的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之一就是在于構(gòu)建一個(gè)可靠、即時(shí)、高效、穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信體系。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效地連接上變電站內(nèi)各個(gè)智能電子設(shè)備，所以，各種智能電子設(shè)備的接口都極為需要網(wǎng)絡(luò)接口的支持。同時(shí)，在智能化變電站中數(shù)據(jù)信息量倍增和無人值守的趨勢(shì)日益加大，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)信息（如故障、錄波、電量、操作、事件等）的存儲(chǔ)和傳輸方面的要求也日益提高，必須充分滿足承載的速度和空間。為了充分保證無人值守變電站電壓運(yùn)行的質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須有效地完成電壓自動(dòng)對(duì)時(shí)和自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，另外，還應(yīng)該具備自我恢復(fù)、遠(yuǎn)程控制、自診等功能。
1.2 性能要求
智能化變電站對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求，主要體現(xiàn)在實(shí)時(shí)性、開放性和可靠性三方面。
1.2.1 實(shí)時(shí)性
傳輸過程所特有的即時(shí)特點(diǎn)一般都是由數(shù)據(jù)測(cè)控、信號(hào)保護(hù)、遠(yuǎn)程命令等功能決定。變電站在正常運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)流較小；但是一旦出現(xiàn)了故障，那么就需要快速的傳輸速度，以便進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸。而大量的數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸又需要多個(gè)處理器在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行協(xié)調(diào)互動(dòng)，只有這樣，才可以形成控制命、保護(hù)算法、
采集信息，因此，我們必須保障各個(gè)處理器的命令輸出和同步采樣都盡量地保持在一個(gè)高速狀態(tài)，這是目前我們亟待解決的問題。解決問題的關(guān)鍵就在于讓通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)通信提速都符合規(guī)定的要求，也就是滿足網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
在過去，我們往往都會(huì)采用現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行，但是這種方法只能滿足普通變電站的運(yùn)行要求，而完全無法滿足智能化變電站系統(tǒng)對(duì)于速度的要求。而高速接口芯片、OSI七層協(xié)議的固化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字控制技術(shù)發(fā)展等技術(shù)的迅猛發(fā)展給智能化變電站系統(tǒng)提出了有效的解決方案。
1.2.2 可靠性
電力網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)就是變電站，只有變電站安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，才能夠保證供電的可持續(xù)性。因此，變電站網(wǎng)絡(luò)最重要的要求就是要保證它的可靠性能。多媒體信息技術(shù)（圖像、數(shù)字等）廣泛應(yīng)用于智能化變電站系統(tǒng)中，智能化變電站系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性的要求更高、依賴性更強(qiáng)。
1.2.3 開放性
電力調(diào)度智能化的一個(gè)重要的子系統(tǒng)就是變電站智能化系統(tǒng)。為了滿足系統(tǒng)集成的要求，變電站智能化系統(tǒng)應(yīng)該使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，滿足國(guó)際接口標(biāo)準(zhǔn)的要求，適應(yīng)電力調(diào)度智能化的總體設(shè)計(jì)，且滿足智能變電站內(nèi)智能電子設(shè)備的擴(kuò)展要求和接口要求。
2 加強(qiáng)智能化變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全管理的方法對(duì)策
正是由于網(wǎng)絡(luò)具有互聯(lián)性、自由性、開放性等諸多特點(diǎn)，但也很容易受到黑客、病毒等攻擊。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只有實(shí)現(xiàn)了良好的安全管理，才可以將其應(yīng)有的作用全部發(fā)揮出來，如果不能實(shí)現(xiàn)安全管理，那么必然會(huì)給智能化變電站系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。
2.1 防病毒軟件
現(xiàn)在計(jì)算機(jī)病毒越來越高級(jí)，越來越復(fù)雜，嚴(yán)重威脅到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全，一旦發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)感染了病毒，就應(yīng)該采用防病毒軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)防范，掃描出病毒所在位置，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的感染程度進(jìn)行徹底地檢查，將病毒徹底、完全地清除掉，從而保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性。如360安全衛(wèi)士基于人工智能算法，獨(dú)具“自學(xué)習(xí)、自進(jìn)化”優(yōu)勢(shì)，秒殺新生木馬病毒，助力360殺毒獲得AV-C國(guó)際評(píng)測(cè)查殺率第一，實(shí)時(shí)捕捉病毒威脅，預(yù)防效果更出色。全新架構(gòu)進(jìn)一步減少對(duì)系統(tǒng)資源的占用，性能提升30%以上，電腦輕快不卡機(jī)。智能引擎調(diào)度技術(shù)升級(jí)，可選同時(shí)開啟小紅傘和BitDefender兩大知名反病毒引擎，雙劍合璧查殺監(jiān)控更凌厲。同時(shí)，隔離沙箱為用戶提供百毒不侵的安全體驗(yàn)，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)程序不感染真實(shí)系統(tǒng)，新增“斷網(wǎng)模式”保護(hù)隱私不側(cè)漏。
2.2 加強(qiáng)外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)
目前外聯(lián)的方式可以通過藍(lán)牙系統(tǒng)、紅外線系統(tǒng)、無線網(wǎng)卡、PCMCIA、有線網(wǎng)卡、USB端口等一系列措施進(jìn)行互聯(lián)，應(yīng)該在終端就對(duì)非法網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行阻斷，這是最為安全、最為有效的防護(hù)措施。因此，應(yīng)該屏蔽不明端口，對(duì)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過終端安全管理系統(tǒng)來固定設(shè)置，一旦發(fā)現(xiàn)有那些非法的客戶端企圖連接網(wǎng)絡(luò)，那么應(yīng)該將非法的客戶端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)屏蔽或者阻斷。筆者建議建立一套身份認(rèn)證系統(tǒng)（基于PKI體系），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)訪問控制、數(shù)據(jù)加密。同時(shí)，將CA認(rèn)證系統(tǒng)和認(rèn)證網(wǎng)關(guān)部署在重要服務(wù)器區(qū)附近，并且使得二者實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，促使實(shí)現(xiàn)傳輸通道的加密功能和用戶的安全訪問控制。
2.3 從制度出發(fā)，加強(qiáng)智能化變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全管理
一是成立了智能化變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全管理領(lǐng)導(dǎo)小組，落實(shí)了網(wǎng)絡(luò)安全管理員，明確了領(lǐng)導(dǎo)小組和管理員的職責(zé)，構(gòu)建智能化變電站系統(tǒng)安全管理體系。
二是在網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)過程中，嚴(yán)格按要求實(shí)行管理網(wǎng)段與業(yè)務(wù)網(wǎng)段分離，杜絕業(yè)務(wù)用機(jī)上因特網(wǎng)。
三是局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)上安裝防病毒軟件，建立了防病毒體系，同步升級(jí)，定期掃描。
四是全面淘汰一些配置較差的電腦，全部使用總行下發(fā)的性能好的計(jì)算機(jī)，確保不能因?yàn)橛?jì)算機(jī)硬件的故障而出現(xiàn)重大事故。
五是全面安裝防火設(shè)備，在機(jī)房，安裝了防火報(bào)警器，購(gòu)置了滅火器材，消除一切可能引發(fā)火災(zāi)等不安全隱患。
六是加強(qiáng)智能化變電站系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用管理，按照“全行統(tǒng)一管理，分部門保管使用”的辦法，指定計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)人，并按權(quán)限設(shè)置了開機(jī)密碼與網(wǎng)絡(luò)密碼。
七是嚴(yán)格執(zhí)行“雙重備份、異地保存”的數(shù)據(jù)備份制度，確保數(shù)據(jù)安全。
3 結(jié)束語(yǔ)
總之，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，保證智能化變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)完全穩(wěn)定的運(yùn)行是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。
1.智能變電站的內(nèi)涵
智能變電站是通過變電站建設(shè)過程中，安裝和使用先進(jìn)的變電設(shè)備，并通過信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，使變電站的運(yùn)行具有自動(dòng)化、智能化的特點(diǎn)。智能變電站可以有效提高變電站和電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，提高運(yùn)行問題的解決能力。智能變電站在運(yùn)行過程中，通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的使用，可以使變電站在變電站本身或者電網(wǎng)出現(xiàn)問題時(shí)，自動(dòng)對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行修復(fù)和解決，或者提前向電力管理監(jiān)測(cè)單位發(fā)出預(yù)警信息，從而減少電力運(yùn)行過程中的故障給電力企業(yè)和用電客戶帶來的不便和損失，增強(qiáng)電力管理部門的問題處理能力。此外，在智能變電站的建設(shè)過程中，通過高科技的使用，還能大大提高變電站信息采集、檢測(cè)等工作的精確性。
2.智能變電站關(guān)鍵技術(shù)分析
2.1硬件的集成技術(shù)
在以往的變電站建設(shè)過程中，變電站的信息采集和信息處理都是通過中央處理器與芯片或設(shè)備的配合來完成的，相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析都集中在中央處理器中，這就造成變電站的相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算都要中央處理器來完成，中央處理器的工作性能直接決定了所有變電站工作的質(zhì)量。這樣很容易造成中央處理器在處理信息數(shù)據(jù)時(shí)，無法做到及時(shí)有效。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，智能變電站的硬件設(shè)計(jì)越來越模型化、自動(dòng)化和模塊化，這就使得變電站在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí)，可以針對(duì)不同板塊的技術(shù)要求，進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，從而分散信息數(shù)據(jù)處理過程中過于集中、低效的問題，使信息的處理和計(jì)算更加實(shí)時(shí)性，從而保障變電站信息處理和傳輸?shù)募皶r(shí)有效。
2.2軟件的構(gòu)件技術(shù)
在變電站的建設(shè)過程中，變電站軟件的構(gòu)件設(shè)計(jì)，是保障電網(wǎng)信息傳輸和測(cè)量、控制的實(shí)時(shí)、迅速的有效手段。在設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)變電站的發(fā)展需要和電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行規(guī)劃，在變電站和電力管理部門之間進(jìn)行智能變電站軟件構(gòu)件的安裝設(shè)計(jì)，可以使變電站的電網(wǎng)信息和管理部門之間形成遠(yuǎn)程信息傳輸，實(shí)現(xiàn)變電管理部門對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中的問題進(jìn)行遠(yuǎn)程的維護(hù)和管理，并根據(jù)智能變電站的智能修復(fù)和處理技術(shù)，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行自我處理和修復(fù)，實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動(dòng)重構(gòu)等功能。
2.3信息的管理存儲(chǔ)技術(shù)
信息的儲(chǔ)存是進(jìn)行電網(wǎng)管理的重要依據(jù)，信息的準(zhǔn)確采集和傳輸?shù)陌踩允钱?dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)問題和需要進(jìn)行提高的重要環(huán)節(jié)。智能變電站在信息采集和傳輸過程中，在遇到意外情況和干擾因素的情況下，可以根據(jù)其自我修復(fù)和自我處理功能，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行自我解決，從而保障信息采集和傳輸工作的安全性，使電力管理部門獲得的電力數(shù)據(jù)和信息更加科學(xué)、準(zhǔn)確。
3.智能變電站的構(gòu)建方式
3.1體系架構(gòu)
智能變電站在體系建構(gòu)上，為了保障變電站的各項(xiàng)功能的充分發(fā)揮和各部分之間的有效配合，其構(gòu)建更加完善、緊湊，更有利于變電站發(fā)展過程的高效率建設(shè)。智能變電站在設(shè)計(jì)過程中，由于要考慮到各個(gè)硬件設(shè)計(jì)之間的獨(dú)立性和配合性，在實(shí)際建設(shè)過程中，雖然各模塊之間更加緊湊，但是卻互相具有更高的獨(dú)立性。而為了保障信息采集傳輸?shù)陌踩行В谲浖?gòu)建和硬件的設(shè)計(jì)上，又保障了各個(gè)模塊之間的緊密聯(lián)系和密切配合，從而使智能變電站既實(shí)現(xiàn)了各個(gè)硬件模塊之間的獨(dú)立高效運(yùn)行，又使得智能化的結(jié)構(gòu)整體形成密切的配合關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的完善和緊湊，提高了運(yùn)行的安全和靈活高效。
3.2保護(hù)控制策略
繼電保護(hù)是電網(wǎng)發(fā)展過程中提高電網(wǎng)保護(hù)措施和事故防范措施的重要手段，以往變電站的繼電保護(hù)由于缺乏智能化、自動(dòng)化的技術(shù)手段，往往采取定期檢測(cè)的保護(hù)措施，這種保護(hù)方式無法監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)發(fā)展過程中的動(dòng)態(tài)變化信息，對(duì)可能出現(xiàn)的問題無法進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。智能變電站的建設(shè)，可以通過網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的設(shè)定，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)判斷，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果采取自動(dòng)調(diào)整的保護(hù)措施，從而使繼電保護(hù)動(dòng)作更加實(shí)時(shí)快捷，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)電網(wǎng)信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
3.3信息安全策略
信息安全是電網(wǎng)發(fā)展中的重要問題，也是智能變電站建設(shè)的主要方向之一。智能變電站在建設(shè)過程中，由于廣泛使用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，其信息傳輸過程也受到了這些技術(shù)帶來的風(fēng)險(xiǎn)威脅。智能變電站在信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中可以充分提高變電站的智能水平，升級(jí)智能設(shè)備的的性能和防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行保護(hù)，防止來自網(wǎng)內(nèi)外的惡意攻擊和竊取。除此之外，網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)、加密技術(shù)、權(quán)限管理和存取控制技術(shù)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展也為電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)策略帶來了新的發(fā)展思路。
中圖分類號(hào)：TM711；TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）17-0071-02
1 遠(yuǎn)動(dòng)通道在線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及工作原理
運(yùn)動(dòng)通道在線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及工作原理，如圖1所示。
為遠(yuǎn)程對(duì)某個(gè)變電站的遠(yuǎn)動(dòng)通道進(jìn)行全面遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，主要采取對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)通道進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)聽為主的方式。對(duì)串行通道采用并聯(lián)監(jiān)聽，串口信號(hào)為單向，只是接收、測(cè)量電壓頻率和計(jì)算誤碼率等；網(wǎng)絡(luò)通道則采用不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)通訊的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽技術(shù)方案，數(shù)據(jù)包也為單向傳輸。
根據(jù)各類通道監(jiān)聽的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，檢測(cè)遠(yuǎn)動(dòng)通道運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別出是遠(yuǎn)動(dòng)通道故障、主站故障還是遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備故障；并將相關(guān)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)以定時(shí)短信的經(jīng)濟(jì)方式匯總到供電局的服務(wù)器上，作為準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)保存；可由用戶用指定的帳號(hào)進(jìn)行訪問。
同時(shí)故障告警短信也可直接發(fā)到運(yùn)行維護(hù)人員手機(jī)，或由運(yùn)行維護(hù)人員短信查詢；系統(tǒng)只響應(yīng)或發(fā)送短信給預(yù)先設(shè)定的認(rèn)證手機(jī)號(hào)。
2 分站裝置安全分析
2.1 模擬和數(shù)字通道監(jiān)測(cè)安全性
遠(yuǎn)動(dòng)通道在線監(jiān)測(cè)裝置在模擬和數(shù)字通道上進(jìn)行并聯(lián)監(jiān)聽，只是接收、測(cè)量電壓頻率和計(jì)算誤碼率等，不發(fā)送，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)工作原理，如圖2所示。
2.2 分站網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)測(cè)安全性分析
網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)測(cè)裝置不向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送任何數(shù)據(jù)包，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)測(cè)裝置從變電站的智能網(wǎng)管交換機(jī)上的鏡像端口取得指定端口的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包分析源IP和目的IP，確定主站的通訊服務(wù)器和變電站的通訊管理機(jī)對(duì)應(yīng)的IP是否在線，并從數(shù)據(jù)包中的104幀類型分析通訊管理機(jī)是否正常工作，并計(jì)算數(shù)據(jù)包流量等。
2.3 向主站轉(zhuǎn)發(fā)通道狀態(tài)信息的安全性（外部接口）
本系統(tǒng)與在供電局的管理信息大區(qū)的主站系統(tǒng)通訊方式的是文本方式的短信，不是網(wǎng)絡(luò)連接，不存在網(wǎng)絡(luò)安全問題。
遠(yuǎn)動(dòng)通道在線監(jiān)測(cè)裝置向預(yù)先設(shè)定的主站手機(jī)號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)短信，短信內(nèi)容采取TEA分組加密算法進(jìn)行加密。
TEA算法由劍橋大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的David Wheeler和Roger Needham于1994年發(fā)明[3]。它是一種分組密碼算法，其明文密文塊為64比特，密鑰長(zhǎng)度為128比特。TEA算法利用不斷增加的Delta（黃金分割率）值作為變化，使得每輪的加密是不同，該加密算法的迭代次數(shù)可以改變，建議的迭代次數(shù)為32輪。
雖然TEA算法比 DES（Data Encryption Standard） 要簡(jiǎn)單得多，但有很強(qiáng)的抗差分分析能力，加密速度也比DES快得多，而且對(duì)64位數(shù)據(jù)加密的密鑰長(zhǎng)達(dá)128位，安全性好。
由于本系統(tǒng)在所傳輸?shù)耐ǖ罓顟B(tài)包括變電站名字、通道正常或中斷等，經(jīng)常會(huì)有相同的明文出現(xiàn)，從而出現(xiàn)相同的密文。對(duì)此系統(tǒng)在分組通訊碼中插入隨機(jī)碼，使相同的明文，得到不同的密文，提高破解難度。系統(tǒng)上述安全性分析，如圖3所示。
按照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（電監(jiān)會(huì)5號(hào)令） 第一章
第五條：電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)在專用通道上使用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)，在物理層面上實(shí)現(xiàn)與電力企業(yè)其它數(shù)據(jù)網(wǎng)及外部公共信息網(wǎng)的安全隔離。
第八條：安全區(qū)邊界應(yīng)當(dāng)采取必要的安全防護(hù)措施，禁止任何穿越生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間邊界的通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
本系統(tǒng)與在供電局的管理信息大區(qū)的主站系統(tǒng)通訊方式的是文本方式的短信，不是網(wǎng)絡(luò)連接（不需要進(jìn)行物理隔離），更不存在通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不在《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（電監(jiān)會(huì)5號(hào)令）的涉及范圍內(nèi)。
3 主站W(wǎng)EB服務(wù)器安全分析
主站的WEB訪問只能在供電局內(nèi)網(wǎng)中，用指定的用戶帳號(hào)采用Https安全訪問。HTTPS（全稱：Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全為目標(biāo)的HTTP通道，簡(jiǎn)單講是HTTP的安全版，提供了身份驗(yàn)證與加密通訊方法。如圖4所示。
參考文獻(xiàn)：
智能變電站的智能設(shè)備具有環(huán)保、節(jié)能、集成、先進(jìn)與可靠的特性。可以自動(dòng)的完成監(jiān)測(cè)、計(jì)量、控制、測(cè)量與信息采集等諸多功能。同時(shí)也可以支持電網(wǎng)的在線決策分析、智能調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制、互動(dòng)協(xié)同等高級(jí)功能。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了一、二次設(shè)備的智能化，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的運(yùn)行管理。智能變電站的一次設(shè)備的配置與常規(guī)變電站相同。但是二次設(shè)備的配置與設(shè)計(jì)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)與常規(guī)變電站有著較大的差異。本文就對(duì)二次電氣設(shè)備智能控制模式進(jìn)行一定的探討，期望可以為智能變電站的更好的穩(wěn)定運(yùn)行提供一定的理論依據(jù)。
1智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
1.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，應(yīng)該具備全站的避免錯(cuò)誤操作的閉鎖功能。
1.2網(wǎng)絡(luò)安全的規(guī)定，應(yīng)該嚴(yán)格依據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》進(jìn)行操作。
1.3向調(diào)度端上傳的遠(yuǎn)動(dòng)信息量與保護(hù)應(yīng)按照現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
1.4變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，具備同電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)的接口，而且對(duì)于硬件與軟件的配置要求，應(yīng)該支持聯(lián)網(wǎng)的通信規(guī)約、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的需求。
1.5全站設(shè)備的監(jiān)控情況，完全由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)完成，不應(yīng)再設(shè)置其余的模擬屏以及控制屏。
1.6變電站自動(dòng)化系統(tǒng)主站，與微機(jī)防誤系統(tǒng)信息、故障信息管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等信息資源具有共享性，同時(shí)信息應(yīng)具有唯一性，不能進(jìn)行反復(fù)采集，從而節(jié)約資金投入。
2智能變電站建設(shè)現(xiàn)狀
典型智能變電站的結(jié)構(gòu)，具體如圖1所示。
圖1 智能變電站一次與二次系統(tǒng)關(guān)系示意圖
變電站經(jīng)由電壓與電流互感器向二次設(shè)備提供工頻與暫態(tài)信號(hào)。二次系統(tǒng)中二次設(shè)備主要包括：繼電保護(hù)裝置；安控裝置；網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；計(jì)量裝置；測(cè)量控制裝置；合并單元與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等?；ジ衅餍盘?hào)的組織與分配由合并單元完成。計(jì)量裝置、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、測(cè)量控制裝置與繼電保護(hù)裝置，將交換機(jī)與合并單元分配、組織的信號(hào)完成變電站的測(cè)量、控制、計(jì)量與保護(hù)的作用。
3二次電氣設(shè)備智能控制
變電站二次系統(tǒng)主要依據(jù)IEC 61850 的標(biāo)準(zhǔn)，主要包括站控層、間隔層與過程層的三層的網(wǎng)絡(luò)接線與電子設(shè)備。變電站二次系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，具體如圖2所示。
3.1站控層
站控層設(shè)備主要包括保信子站與全站監(jiān)控平臺(tái)。在主控室內(nèi)站控層設(shè)備，可以顯示全站的告警信息與運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)經(jīng)由高速同步光纖網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)向調(diào)度端上傳狀態(tài)信息的功能。同時(shí)完成遠(yuǎn)程動(dòng)作指令的接收與轉(zhuǎn)發(fā)功能。
圖2 變電站二次系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)
3.2間隔層
間隔層裝置主要包括，計(jì)量裝置；測(cè)控裝置；保護(hù)裝置以及其它的監(jiān)控、安穩(wěn)裝置等。間隔層設(shè)備負(fù)責(zé)站控層之間的信息傳輸，并且主要是通過站控層光纖交換機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。傳輸內(nèi)容包含，二次設(shè)備的狀態(tài)信息；互感器狀態(tài)信息；遠(yuǎn)端控制命令以及一次開關(guān)信息等。同時(shí)，間隔層的裝置經(jīng)過與過程層的信息交換，實(shí)現(xiàn)控制、測(cè)量邏輯與自我保護(hù)的功能。二次系統(tǒng)的核心設(shè)備，即測(cè)控與保護(hù)的設(shè)備都包含在間隔層中，因此該層是變電站現(xiàn)場(chǎng)二次系統(tǒng)檢查的關(guān)鍵部位。
3.3過程層
過程層主要包括智能操作箱與合并單元等設(shè)備。過程層主要負(fù)責(zé)二次對(duì)一次的操作命令、傳輸一次采集信息與開關(guān)狀態(tài)信息等。采集的信息主要是依據(jù)IEC 61850 9-2 協(xié)議，進(jìn)而傳輸?shù)介g隔層，同時(shí)依據(jù)GOOSE 協(xié)議交互變位命令與開關(guān)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)方式主要包括兩種情況。其一為“直采直跳”功能。主要是通過開關(guān)信息、采集信息與間隔層有關(guān)設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一的連接進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其二為“網(wǎng)采網(wǎng)跳”功能。主要是通過開關(guān)信息、采集信息經(jīng)由光纖交換機(jī)通過以組網(wǎng)的形式實(shí)現(xiàn)。
4結(jié)語(yǔ)
在實(shí)際建設(shè)中智能變電站的二次系統(tǒng)，具有信息交互網(wǎng)絡(luò)化、信息組織分配關(guān)系復(fù)雜與邏輯功能關(guān)聯(lián)眾多的特點(diǎn)。未來變電站的發(fā)展方向主要是向功能集成化、設(shè)備信息數(shù)字化、檢修狀態(tài)化與結(jié)構(gòu)緊湊化的目標(biāo)發(fā)展。智能變電站的發(fā)展，將使變電站建設(shè)、運(yùn)行、檢修、與維護(hù)功能變得更加高效、經(jīng)濟(jì)。因此，對(duì)于變電站中的二次電氣設(shè)備仍然需要我們不斷進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，力求確保變電站的穩(wěn)定、安全、高速運(yùn)行。
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中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0221-02
當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)在全國(guó)范圍內(nèi)展開，無論從規(guī)模還是技術(shù)性能上都在不斷擴(kuò)大，為對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和掌握，從而確保電網(wǎng)運(yùn)行安全以及供電的穩(wěn)定可靠，需要對(duì)變電站進(jìn)行進(jìn)行統(tǒng)一的改革，引進(jìn)數(shù)字化自動(dòng)技術(shù)，不僅能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，也可以更好地加強(qiáng)電網(wǎng)可控性。數(shù)字自動(dòng)化技術(shù)的引進(jìn)，代表著變電站二次系統(tǒng)在測(cè)量、控制、保護(hù)、通信專業(yè)方面的相互整合，首先不僅要保證信息融合的安全性，其次也要保證該系統(tǒng)功能的實(shí)用性。整合后的變電站二次系統(tǒng)可以更好地將各項(xiàng)應(yīng)用的功能體現(xiàn)出來；進(jìn)行變電站的系統(tǒng)整合，必須樹立發(fā)展和全局觀念，統(tǒng)一規(guī)劃，及時(shí)調(diào)整。首先變電站的建模技術(shù)和通信技術(shù)集成能夠有效整合信息，實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一，為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)一語(yǔ)義空間的構(gòu)造奠定良好的基礎(chǔ)；而抽象通信服務(wù)接口則能夠使變電站功能獨(dú)立出來，不再局限于具體的底層通信協(xié)議；信息的自我描述對(duì)于統(tǒng)一現(xiàn)在與未來的發(fā)展則發(fā)揮了良好作用。
1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
1.1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)
（1）二次設(shè)備選擇網(wǎng)絡(luò)化
二次設(shè)備間都是通過通信網(wǎng)絡(luò)模擬器連接，和開關(guān)量、控制命令進(jìn)行控制，采用了模塊化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步取消了控制電纜的存在。
（2）一次設(shè)備選用智能化
數(shù)字輸出的智能開關(guān)、電子式互感器是一次設(shè)備連接所選用的控制元件，一次設(shè)備與二次設(shè)備間對(duì)采樣值和控制命令等信息的操作選用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式。
（3）運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)化
當(dāng)數(shù)字自動(dòng)化技術(shù)引入變電站后，系統(tǒng)就能夠?qū)﹄娬具M(jìn)行自主檢測(cè)，程序化控制等，一旦變電站出現(xiàn)運(yùn)行故障，自動(dòng)化數(shù)字系統(tǒng)就能夠?qū)收线M(jìn)行及時(shí)的分析，提供相關(guān)報(bào)告，將故障原因分析出來，從而為變電站正常運(yùn)行的恢復(fù)提供便利條件。
1.2 數(shù)字化變電站的優(yōu)勢(shì)
（1）有利于變電站擴(kuò)展規(guī)模和增加新功能
通信網(wǎng)絡(luò)是承擔(dān)變電站設(shè)備間信息交換的載體，在變電站進(jìn)行規(guī)模擴(kuò)展，新功能的增添時(shí)，只要將新設(shè)備增加到通信網(wǎng)絡(luò)上即可，不必對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模改造或者更換，有效降低了變電站建設(shè)成本。
（2）信息平臺(tái)的統(tǒng)一、共享得以實(shí)現(xiàn)
數(shù)字化變電站嚴(yán)格依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行所有信息的接入，使之統(tǒng)一與通信網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)了變電站的測(cè)量、遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)和計(jì)量等系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的統(tǒng)一，以此統(tǒng)一進(jìn)行信息、命令的收發(fā)，降低了重復(fù)建設(shè)所造成的資源浪費(fèi)。
（3）測(cè)量精度得到了提高
由于電子式互感器的采用，數(shù)字化變電站能夠有效避免傳輸過程中的附加誤差，將保護(hù)、測(cè)量和計(jì)量系統(tǒng)的精確度大大提升。
（4）復(fù)雜的控制電纜被取代，二次接線減少
由于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的采用，數(shù)字化變電站的一次與二次，二次與二次設(shè)備之間的多種通道信息傳輸可以依靠同一通道進(jìn)行；大大將通信線的數(shù)量減少，而這也就使得設(shè)備數(shù)量減少了，從而使得二次接線量大為減少，復(fù)雜的控制電纜被通信網(wǎng)絡(luò)所取代。
（5）信號(hào)傳輸可靠性得到了提升
計(jì)算機(jī)通信技術(shù)使得數(shù)字化變電站有效實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的可靠傳輸，在傳輸信息同時(shí)進(jìn)行通信自檢信息和信息效驗(yàn)碼的傳輸，從而有效防止信息誤傳，保證通信系統(tǒng)完好運(yùn)行，有利于對(duì)電流互感斷線和電壓互感器的判斷；由于光纖連接在一次和二次設(shè)備間運(yùn)用，數(shù)字化變電站徹底解決了抗干擾問題，同時(shí)杜絕了二次回路兩點(diǎn)接地情況的發(fā)生。
2 數(shù)字化變電站應(yīng)用缺陷
（1）技術(shù)問題
數(shù)字化變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，這是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要解決諸多技術(shù)難題；比如要電子式互感器的應(yīng)用所帶了的一系列問題如何解決這一技術(shù)問題。由于應(yīng)用了電子式互感器，低電壓登記必須采用合并器，而這增加了成本；而且高電壓等級(jí)的電子互感器存在變化較大的情況，難以確保正常運(yùn)行要求，還有如何進(jìn)行互感器安裝位置的確定、差動(dòng)保護(hù)采樣數(shù)據(jù)同步的實(shí)現(xiàn)、合并單元的配置方案制定、二次設(shè)備的數(shù)字信號(hào)共享問題、數(shù)字化過程層設(shè)備的測(cè)量精度等這些問題都需要妥善的解決。此外，在數(shù)字變電站開發(fā)過程中也存在不少技術(shù)問題，比如專業(yè)協(xié)作、電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)操作問題，電磁干擾與兼容控制以及材料器件的質(zhì)量控制與完善改進(jìn)等。
（2）可靠性問題
這主要表現(xiàn)為：第一，過程層數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)造成合并器增加，而合并器數(shù)據(jù)的頻繁交換，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性大大降低；第二，數(shù)字化信息傳輸帶來便利同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)誤碼、保護(hù)動(dòng)作延時(shí)增加等情況；第三，受到電子式互感器自身結(jié)構(gòu)及其工作方式影響，會(huì)難以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)互感器的角差和比差，甚至無法開展極性試驗(yàn)，接線的準(zhǔn)確性只能在設(shè)備投入運(yùn)行后方可進(jìn)行檢驗(yàn)。
（3）保護(hù)問題
當(dāng)數(shù)字化變電站處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行保護(hù)校驗(yàn)難度較大，難以開展部分間隔保護(hù)校驗(yàn)工作，這是因?yàn)橐瓿稍囼?yàn)需要依賴于電流量和電壓量，而其需要經(jīng)過合并器才能夠進(jìn)入保護(hù)校驗(yàn)裝置，但是當(dāng)前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置不同于合并器，無法提供電流量和電壓量，因此要實(shí)現(xiàn)保護(hù)校驗(yàn)變得十分困難。另外，由于當(dāng)前產(chǎn)品類型較少，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，承擔(dān)通信功能的一次和二次設(shè)備雖然都按照IEC61850進(jìn)行了建模并通信，但是這些設(shè)備之間的通信和數(shù)字化接口存在潛在的問題，有可能會(huì)對(duì)變電站的保護(hù)造成影響，使變電站難以穩(wěn)定可靠運(yùn)行。同時(shí)對(duì)于變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，IEC61850通信協(xié)議并沒有做出相關(guān)規(guī)定，而且該協(xié)議具有較強(qiáng)的開放性，標(biāo)準(zhǔn)要求的具有一定彈性，這也會(huì)給變電站保護(hù)帶來隱患。
3 數(shù)字化變電技術(shù)有待完善的問題
3.1 設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)
對(duì)用于數(shù)字化變電站的設(shè)備，110KV及以下電壓等級(jí)的設(shè)備僅僅有3-5a的運(yùn)行年限，其性能會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定；而對(duì)220KV及以上電壓等級(jí)的設(shè)備則欠缺較為豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，不少以單問隔掛網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行。
3.2 交換機(jī)性能
出于 GOOSE網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，數(shù)字化變電站大量采用交換機(jī)，并且發(fā)揮著重要的作用，因此需要對(duì)其進(jìn)行管理、技術(shù)層面的嚴(yán)格要求。
3.3 設(shè)備可選擇范圍
目前，生產(chǎn)電子式互感器的廠家少，互感器型號(hào)較少，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求得不到充分滿足。例如，內(nèi)蒙古泰爾特220KV數(shù)字化變電站需要使用較大的線路互感器，但是沒有合適的產(chǎn)品型號(hào)，只能用軟件修正方法予以變比調(diào)整。
3.4 設(shè)備的冗余配置
前文提到220KV及以上電壓等級(jí)數(shù)字化變電站進(jìn)行保護(hù)校驗(yàn)的難度較大，保護(hù)復(fù)雜，如果沒有合適的保護(hù)裝置，可以在過程層配置常規(guī)的系統(tǒng)保護(hù)裝置，起到系統(tǒng)保護(hù)的作用。
4 結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)于數(shù)字化變電站的問題及完善措施的研究，能夠有效改善變電站維護(hù)工作，妥善安排調(diào)試時(shí)間，提高土地使用效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性以及設(shè)備的安全，從而減少或免除設(shè)備校驗(yàn)工作，大大減少系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)所需要花費(fèi)的時(shí)間，減少建設(shè)成本，提升互感器的安全性能，保證整個(gè)數(shù)字化變電站系統(tǒng)的安全運(yùn)行。數(shù)字化變電站的建設(shè)和投入運(yùn)行，對(duì)于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，人為操作失誤的減少，信息共享的實(shí)現(xiàn)以及電網(wǎng)技術(shù)、管理水平的提高都有著積極作用，能夠使得電力運(yùn)行得到更可靠的保障，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的更大化。智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是未來數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展方向，這必須充分采用光電式互感器、智能變壓器等數(shù)字化一次、二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息共享，建設(shè)統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)，推進(jìn)變電站通信的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和自由化。
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中圖分類號(hào)：TM411+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
引言：
目前,綜合自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用,但是,綜合自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用還存在一些技術(shù)上的局限性。另外,隨著電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,電壓等級(jí)越來越高,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理也提出了更高的要求。隨著數(shù)字式互感器技術(shù)和智能一次電氣設(shè)備技術(shù)的日臻成熟并開始實(shí)用化,以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的開發(fā)應(yīng)用,數(shù)字化技術(shù)開始在我國(guó)逐步得到應(yīng)用。數(shù)字化變電技術(shù)代表著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)字化技術(shù)奠定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字化一次設(shè)備以及數(shù)字化通信技術(shù)的發(fā)展及實(shí)用化,也使得按IEC61850建設(shè)數(shù)字化成為可能。
1.數(shù)字化變電站的技術(shù)特征
各類數(shù)據(jù)從源頭實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,真正實(shí)現(xiàn)信息集成、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)共享。在電流、電壓的采集環(huán)節(jié)采用數(shù)字化電氣測(cè)量系統(tǒng),如光電/電子式互感器,實(shí)現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化應(yīng)用,并為實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變,為實(shí)現(xiàn)信息集成化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。打破常規(guī)變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)、故障錄波、量測(cè)與計(jì)量等幾乎都是功能單一、相互獨(dú)立的裝置的模式,改變了硬件重復(fù)配置、信息不共享、投資成本大的局面。數(shù)字化變電站使得原來分散的二次系統(tǒng)裝置,具備了進(jìn)行信息集成和功能合理優(yōu)化、整合的基礎(chǔ)。
2.數(shù)字化變電站的概念和構(gòu)成
目前，業(yè)界對(duì)數(shù)字化變電站的定義如下:數(shù)字化變電站是以變電站一、二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，并以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、數(shù)據(jù)管理等功能，滿足安全穩(wěn)定、建設(shè)經(jīng)濟(jì)等現(xiàn)代化建設(shè)要求的變電站。
數(shù)字化變電站是變電站自動(dòng)化發(fā)展過程中的一個(gè)階段，數(shù)字化將貫穿變電站自動(dòng)化的始終，數(shù)字化變電站具有一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理系統(tǒng)自動(dòng)化、符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)等技術(shù)特征，在信息共享、功能擴(kuò)展、電磁兼容、提高測(cè)量精度和信息傳輸可靠性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
數(shù)字化變電站主要由以下技術(shù)和設(shè)備組成:
2.1 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850是國(guó)際電工委員會(huì)TC57工作組制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)，它采用自頂向下的方式對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分層、功能定義和對(duì)象建模，規(guī)范了數(shù)據(jù)的命名、數(shù)據(jù)定義、設(shè)備行為、設(shè)備的自描述特征和通用配置語(yǔ)言，包括面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)、通信網(wǎng)絡(luò)性能要求、接口和映射、系統(tǒng)和項(xiàng)目管理、一致性測(cè)試等方面內(nèi)容，使不同智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作成為可能。
IEC61850標(biāo)準(zhǔn)按照變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所要完成的控制、監(jiān)視和保護(hù)三大功能提出了變電站內(nèi)功能分層的概念:無論從邏輯關(guān)系上還是從物理結(jié)構(gòu)上都將變電站的功能分為3層，即變電站層、間隔層和過程層。
2.2非常規(guī)互感器。電子式電流電壓互感器具有絕緣簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安全、線性度好、輸出信號(hào)可直接與數(shù)字化二次設(shè)備接口等優(yōu)點(diǎn)互感器由低功率鐵芯線圈、空芯線圈、電容分壓器和傳感模塊等部分組成，互感器的輸出為數(shù)字光信號(hào)。
2.3智能斷路器。智能斷路器指具有較高性能的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，配有電子設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器，不僅具有開關(guān)設(shè)備的基本功能，還具有附加功能，尤其在監(jiān)測(cè)和診斷方面。它將智能化傳感器技術(shù)、微處理技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)視控制回路的完好性和開關(guān)的氣體壓力、溫度、密度、斷口行程、壓力泵起動(dòng)時(shí)間累計(jì)等。
3.數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)
就目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言,數(shù)字化變電站是建立于IEC61 850通信規(guī)范基礎(chǔ)上, 由電子式互感器(ECT、EVT)、智能化開關(guān)等智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備按變電站層、間隔層、過程層分層構(gòu)建而成,能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。它的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊,數(shù)字化電氣量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有體積小、重量輕等特點(diǎn),可以有效地集成在智能開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中,按變電站機(jī)電一體化設(shè)計(jì)理念進(jìn)行功能優(yōu)化組合和設(shè)備布置。
系統(tǒng)建模實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,IEC61850確立了電力系統(tǒng)的建模標(biāo)準(zhǔn),為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的信息模型和信息交換模型,實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的互操作,實(shí)現(xiàn)變電站信息共享。對(duì)一、二次設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一建模,資源采用全局統(tǒng)一命名規(guī)則,變電站內(nèi)及變電站與控制中心之間實(shí)現(xiàn)了無縫通信,從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)維護(hù)、配置和工程實(shí)施IEC61850標(biāo)準(zhǔn)就概念而言,IEC61850標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞以下3個(gè)方面展開:
(1)功能建模。從變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)的通信性能(PICOM)要求出發(fā),定義了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能模型(Part5)。
(2)數(shù)據(jù)建模。采用面向?qū)ο蟮姆椒?定義了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型(PartT-3/4)。
(3)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程和一致性測(cè)試。定義了基于XML(Extensible Make up Language)的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言(Part6),描述變電站和自動(dòng)化系統(tǒng)的拓?fù)湟约癐ED結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣泛在線監(jiān)測(cè),使得設(shè)備狀態(tài)檢修更加科學(xué)可行。在數(shù)字化變電站中,可以有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種智能電子裝置IED(Intelligent ElectronicDevice)的故障和動(dòng)作信息及信號(hào)回路狀態(tài)。數(shù)字化變電站中將不再存在未被監(jiān)視的功能單元,在設(shè)備狀態(tài)特征量的采集上沒有盲區(qū)。設(shè)備檢修策略可以從常規(guī)變電站設(shè)備的“定期檢修”變成“狀態(tài)檢修”,這將大大提高系統(tǒng)的可用性。
4.數(shù)字化變電站應(yīng)用中存在的問題
由于光電/電子式互感器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作方式,導(dǎo)致互感器的角差、比差現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)難以進(jìn)行,甚至極性試驗(yàn)也無法開展,只能等到設(shè)備投運(yùn)帶電后,才能檢驗(yàn)接線的準(zhǔn)確性。另外,光電/電子式互感器的局放試驗(yàn)、伏安特性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)也與常規(guī)設(shè)備有很大的區(qū)別,這都需要設(shè)備廠家和運(yùn)行主管單位專門制定。
數(shù)字化變電站保護(hù)校驗(yàn)相對(duì)復(fù)雜,在變電站運(yùn)行的條件下對(duì)部分間隔保護(hù)校驗(yàn)的難度很大,目前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置無法提供數(shù)字化保護(hù)所需的電流量和電壓量,因?yàn)殡娏髁亢碗妷毫勘仨毥?jīng)過合并器才能進(jìn)入保護(hù)裝置,而要完成試驗(yàn)必須自帶合并器提供模擬試驗(yàn)中的電流量和電壓量,要完成母差保護(hù)這類需要大量電流電壓量的保護(hù)校驗(yàn)便顯得尤為困難。
IEC61850通信協(xié)議本身并未對(duì)變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性做任何規(guī)定,同時(shí)協(xié)議本身的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性給變電站的網(wǎng)絡(luò)安全帶來重大隱患。要做到二次系統(tǒng)信息的保密性、完整性、可用性和確定性,符合二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求,是自動(dòng)化廠家仍需考慮和完善的技術(shù)環(huán)節(jié)。雖然目前已投運(yùn)的變電站采取了防火墻、分層分區(qū)隔離等手段進(jìn)行防護(hù),但防護(hù)的效果仍有待時(shí)間的考驗(yàn)。
5.結(jié)束語(yǔ)
數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展過程中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)變電站技術(shù)的兼容，這意味著數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展可以建立在現(xiàn)有變電站自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上的平穩(wěn)發(fā)展和逐步突破，使新技術(shù)的應(yīng)用能有機(jī)地結(jié)合電網(wǎng)的發(fā)展，未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上將標(biāo)志著新代數(shù)字化電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。
1 數(shù)字化變電站的技術(shù)特征
當(dāng)前，從集中式向著分層分布式發(fā)展，這是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展的總的趨勢(shì)。廠站自動(dòng)化技術(shù)在結(jié)構(gòu)方面，一方面需要鞏固和強(qiáng)化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，另一方面提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、擴(kuò)展性和靈活性，進(jìn)而在一定程度上不斷降低投資的數(shù)量，同時(shí)對(duì)設(shè)備的維護(hù)維修進(jìn)行簡(jiǎn)化等。數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站相比有了本質(zhì)的區(qū)別，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也有了革命性的變化，主要表現(xiàn)為數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)分層分布式變電站結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行了繼承與發(fā)展。數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，隨著智能開關(guān)、電子式互感器以及光纖通訊技術(shù)的推廣和使用，與常規(guī)變電站之間，在一定程度上存在根本性的技術(shù)差異。
從源頭上，實(shí)現(xiàn)了各類數(shù)據(jù)的數(shù)字化，在一定程度上使信息集成、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)共享等得以真正實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模。在IEC 61850中，對(duì)電力系統(tǒng)的建模標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了明確，同時(shí)在信息模型和信息交換模型方面，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)智能設(shè)備的互操作和變電站的信息，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了共享。利用統(tǒng)一建模對(duì)一、二次設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的處理，進(jìn)而在一定程度上通過全局統(tǒng)一命名的規(guī)則完成對(duì)資源的管理，通過無縫通信的方式對(duì)變電站內(nèi)、變電站與監(jiān)控中心之間建立了聯(lián)系，系統(tǒng)維護(hù)、配置和工程實(shí)施等在一定程度上得到了大大的簡(jiǎn)化。
通過在線方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)備狀態(tài)檢修的科學(xué)性和可行性在一定程度上大大增加。未被監(jiān)視的功能單元在數(shù)字化變電站中基本不存在，在采集設(shè)備狀態(tài)特征量的過程中不存在盲區(qū)。對(duì)常規(guī)變電站設(shè)備進(jìn)行“定期檢修”得到了徹底的改變，同時(shí)對(duì)變電站設(shè)備在一定程度上實(shí)現(xiàn)了“狀態(tài)檢修”，系統(tǒng)的可用性大大提高。
2 數(shù)字化變電站的系統(tǒng)組成
數(shù)字化變電站是在IEC61850通信協(xié)議技術(shù)上分層構(gòu)建智能化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，在智能設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了信息共享，以及互操作。對(duì)于數(shù)字化變電站的系統(tǒng)來說，通常情況下其組成主要包括：
2.1 IEC 61850 在《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)中，IEC 61850是在基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，國(guó)際電工委員會(huì)TC57工作組制定的唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在IEC 61850中對(duì)測(cè)控裝置的模型和通信接口進(jìn)行了明確的規(guī)范和保護(hù)，同時(shí)在一定程度上對(duì)數(shù)字式EVCT、智能化開關(guān)等一次設(shè)備的模型和通信接口進(jìn)行了相應(yīng)的定義。通常情況下，IEC 61850將變電站通信體系分為站控層、間隔層、過程層三層。采用統(tǒng)一的協(xié)議對(duì)變電站內(nèi)的IED，測(cè)控單元和繼電保護(hù)等智能電子設(shè)備進(jìn)行處理，使得信息交換在一定程度上通過網(wǎng)絡(luò)得以完成。
2.2 智能化的一次設(shè)備 通常情況下智能化的一次設(shè)備主要包括光電及電子式互感器，以及智能化斷路器等。輸出低壓模擬量和數(shù)字量信號(hào)在光電及電子式互感器中是光電及電子式互感器的最大特點(diǎn)。通常情況下，在微機(jī)保護(hù)、電子式計(jì)量等設(shè)備可以直接使用智能化的一次設(shè)備，進(jìn)而在一定程度上不斷滿足電子系統(tǒng)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的需要。在動(dòng)態(tài)范圍方面，由于智能化的一次設(shè)備比較大，所以在保護(hù)和測(cè)量方面能夠同時(shí)滿足應(yīng)用。另外，良好的絕緣性能、較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、測(cè)量頻帶寬等也是光電及電子式互感器具備的特點(diǎn)。
2.3 變電站內(nèi)的二次設(shè)備 通常情況下，繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、測(cè)量控制裝置等在一定程度上等共同構(gòu)成二次設(shè)備，這些設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造通常情況下是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理器而展開，同時(shí)在一定程度上在二次設(shè)備中不會(huì)存在常規(guī)功能裝置中重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，通過高速的網(wǎng)絡(luò)在它們之間進(jìn)行連接，進(jìn)而在一定程度上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和資源的共享。
3 數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
3.1 過程層 過程層作為結(jié)合面或者作為智能化電氣設(shè)備的智能化部分，處于一次設(shè)備與二次設(shè)備之間，其功能主要包括三個(gè)方面：①實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行電力的電氣量進(jìn)行，其主要的檢測(cè)對(duì)象通常情況下主要包括電流和電壓幅值，以及相位和諧波分量等；②檢測(cè)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，通過在線的方式，對(duì)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在一定程度上進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)，變壓器、母線、斷路器、電抗器等設(shè)備通常情況下要進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容主要涉及溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性等。③操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)，一般情況下，主要包括對(duì)變壓器分接頭的調(diào)節(jié)、電容、電抗器投切，斷路器、隔離開關(guān)合分等進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。
3.2 間隔層 對(duì)于間隔層來說，對(duì)本間隔過程層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的匯總處理，同時(shí)保護(hù)一次設(shè)備，以及在一定程度上對(duì)本間隔操作閉鎖、操作同期等；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令按照優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行相應(yīng)的控制等，這些在一定程度上共同構(gòu)成設(shè)備的功能方面。另外，還具備通信功能，也就是在一定程度上完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信。
3.3 站控層 站控層在功能方面，通常情況下主要涉及：對(duì)全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，通過采用兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)的匯總處理，并且對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在一定程度上進(jìn)行相應(yīng)的刷新處理，同時(shí)對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)按時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的登錄處理；按照相應(yīng)的既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息向調(diào)度或控制中心進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)送；對(duì)調(diào)度或控制中心的控制命令在一定程度上進(jìn)行相應(yīng)的接收處理，同時(shí)在一定情況下轉(zhuǎn)間隔層和過程層進(jìn)行相應(yīng)的執(zhí)行；在線可編程的全站操作閉鎖控制功能，以及監(jiān)控，顯示、操作、打印、報(bào)警、圖像、聲音等人機(jī)聯(lián)系功能。
4 數(shù)字化變電站應(yīng)用中存在的問題
在IEC 61850通信協(xié)議中，沒有做出任何關(guān)于變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性方面的有關(guān)規(guī)定，在一定程度上協(xié)議本身的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性影響和制約著變電站的網(wǎng)絡(luò)安全。對(duì)于自動(dòng)化廠家來說，為了適應(yīng)二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求，在一定程度上需要確保二次系統(tǒng)信息的保密性、完整性、可用性，以及確定性，進(jìn)而在一定程度上對(duì)這些技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮和完善。目前，雖然對(duì)已投運(yùn)的變電站通過采用防火墻、分層分區(qū)隔離等，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)，但是，在一定程度上需要時(shí)間來考驗(yàn)防護(hù)效果。
保護(hù)校驗(yàn)數(shù)字化變電站在變電站運(yùn)行的條件下相對(duì)比較復(fù)雜，通常情況下，對(duì)部分間隔保護(hù)校驗(yàn)的難度更大。目前，數(shù)字化保護(hù)所需的電流量和電壓量難以通過常規(guī)繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置來實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)?，在一定程度上通過模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)合并處理后，電流量和電壓量才能在一定程度上進(jìn)入保護(hù)裝置，通常情況下，對(duì)于模擬試驗(yàn)中的電流量和電壓量，通過自帶數(shù)字化輸出的試驗(yàn)儀提供后才能完成相應(yīng)的試驗(yàn)，對(duì)于需要大量電流電壓量的保護(hù)校驗(yàn)的母差保護(hù)難度更大。
數(shù)字化變電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)遙測(cè)精度要求較高，如南瑞繼保公司的監(jiān)控系統(tǒng)遙測(cè)值要求對(duì)應(yīng)遙測(cè)數(shù)據(jù)變化較大才能識(shí)別，且線路負(fù)荷達(dá)到額定的20%時(shí)，遙測(cè)顯示數(shù)據(jù)才有效。當(dāng)線路負(fù)荷較小或負(fù)荷曲線平滑變化量不大時(shí)，監(jiān)控后臺(tái)顯示遙測(cè)值為固定值且無變化，易給運(yùn)行人員造成通訊中斷數(shù)據(jù)不刷新的假象。
數(shù)字化變電站中光纖的大量應(yīng)用，一方面節(jié)省了電纜以及輻射電纜所占用的空間，另一方面也給設(shè)備維護(hù)帶來了新問題。光纖線芯對(duì)比電纜芯較為脆弱，受拔插次數(shù)、運(yùn)行環(huán)境溫度、灰塵等因素影響較大。這就要求基建施工時(shí)對(duì)光纜輻射以及光纖頭加工制作、走向排列、備用芯配置更加嚴(yán)格。
生產(chǎn)數(shù)字化設(shè)備的各廠家之間缺乏有效交流和溝通，在同步采樣的問題上，不同廠家設(shè)置了不同的采樣頻率，給保護(hù)裝置運(yùn)行帶來隱患。
5 結(jié)束語(yǔ)
在全國(guó)范圍內(nèi)，數(shù)字化變電站如雨后春筍在各地不斷興建和投運(yùn)，運(yùn)行時(shí)間已有一段時(shí)間，從總體的運(yùn)行效果來看，設(shè)備運(yùn)行比較平穩(wěn)，各類數(shù)據(jù)采集及時(shí)、傳輸準(zhǔn)確無誤，保護(hù)和自動(dòng)裝置正常動(dòng)作，進(jìn)而在一定程度上滿足了安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行要求。但隨著數(shù)字化變電站經(jīng)過更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，有待各專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究和解決。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊奇遜.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995.
中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）20-0106-02
1 智能變電站的發(fā)展背景
作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，變電站起著改變電壓及輸配電的作用，國(guó)內(nèi)主要有兩種模式，一是常規(guī)變電站。這種模式較為陳舊，不管是廠站設(shè)計(jì)、資源采集，還是調(diào)試工作，都因系統(tǒng)的復(fù)雜加大了難度，而且互操作性較差，許多方面都缺乏規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。二是數(shù)字化變電站。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，智能化和網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備進(jìn)一步融合，直接推動(dòng)了數(shù)字化變電站的發(fā)展。國(guó)內(nèi)對(duì)此也十分重視，目前已建立且正式運(yùn)行的數(shù)字化變電站有200多座，不過與國(guó)外相比，還有很大差距，當(dāng)前主要出現(xiàn)的問題包括評(píng)估體系不健全；沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；內(nèi)部設(shè)備缺乏良好的穩(wěn)定性等，都對(duì)變電站產(chǎn)生了不同程度的影響，不利于電網(wǎng)安全運(yùn)行。
在經(jīng)濟(jì)技術(shù)的推動(dòng)下，出現(xiàn)了風(fēng)電、光伏等新能源電力，為保證電網(wǎng)正常運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性提出了更高的要求，同時(shí)對(duì)作為智能電網(wǎng)支撐節(jié)點(diǎn)的變電站的要求也更加嚴(yán)格，比如要求智能設(shè)備的聯(lián)通的實(shí)現(xiàn)，資源配置要更優(yōu)化，提高客戶調(diào)度的效率，加強(qiáng)與相鄰變電站電源之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)等.另外，計(jì)算機(jī)信息與通信技術(shù)的大發(fā)展，促使變電站自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展同樣迅速，國(guó)外先進(jìn)領(lǐng)域頒布的IEC61850第二版，種種這些都將為智能變電站建設(shè)提供強(qiáng)大支撐。變電站自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展必然要經(jīng)歷智能化階段。
2 智能變電站概述
智能變電站是普通變電站的改進(jìn)，依靠先進(jìn)的技術(shù)，采用低碳環(huán)保型設(shè)備，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，能夠?qū)ψ冸娬镜倪\(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，采集相關(guān)信息，并加以計(jì)量控制，以保護(hù)變電站的安全，同時(shí)，智能變電站還具備智能調(diào)節(jié)、在線分析及協(xié)同互動(dòng)等功能，作為智能電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，智能發(fā)電站需不斷優(yōu)化，及時(shí)完成程序的更新工作，從而有效降低運(yùn)行的危險(xiǎn)系數(shù)。智能變電站二次系統(tǒng)是由測(cè)控裝置、保護(hù)裝置以及智能終端、合并單元等設(shè)備組成，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的完美結(jié)合。
智能化變電站系統(tǒng)可分為三個(gè)層次：①過程層，該層負(fù)主要責(zé)電能的變換、輸送、測(cè)量及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等工作，多由智能設(shè)備、終端以及合并單元組成，包含有一次設(shè)備及其他組件；②間隔層，主要是指二次設(shè)備，包括測(cè)控及繼電保護(hù)等裝置，負(fù)責(zé)與各種智能控制器和傳感器之間的通信工作，即通過一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)作用于其設(shè)備上；③站控層，為了完成能夠同時(shí)測(cè)量并控制多項(xiàng)設(shè)施以及整個(gè)變電站的目的，從而能夠更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、操作監(jiān)控等工作，以方便保護(hù)信息管理，該層有諸多子系統(tǒng)，如通信子系統(tǒng)、自動(dòng)化子系統(tǒng)以及對(duì)時(shí)系統(tǒng)等。
變電站涉及諸多方面，設(shè)備較多，要加強(qiáng)其間的信息交流，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，需要得到兩個(gè)要素的支持：一是智能化一次設(shè)備；二是網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備。智能變電站將二者進(jìn)行了統(tǒng)一，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，值得推廣應(yīng)用。
3 智能變電站的建設(shè)
智能變電站既具有實(shí)用性，又兼顧有技術(shù)性，以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等技術(shù)為基礎(chǔ)，配合程序化控制，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，將當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)進(jìn)行良好的連接，以促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。
電子式互感器在建立智能變電站過程中發(fā)揮著重要作用，通常是由一個(gè)或幾個(gè)負(fù)責(zé)二次轉(zhuǎn)換器與傳輸系統(tǒng)之間連接的電壓傳感器組成，用來傳輸正比于被測(cè)量的量，供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制設(shè)備的一種裝置。
就當(dāng)前而言，可將電子式互感器分為三大類：①GIS專用電流電壓互感器。每一相均有兩臺(tái)，多安裝于開關(guān)端口的兩側(cè)?；ジ衅鞯闹饕M成部分是相互獨(dú)立的兩組傳感器和傳感模塊，傳感器的組成部分則有空芯線圈、低功率鐵芯線圈、電容分壓器等。②敞開式電流電壓互感器。該類型使用的主要是能夠獨(dú)立安裝的互感器，同樣由兩組相互獨(dú)立的傳感器和傳感模塊組成。傳感器則由一個(gè)空芯線圈、一個(gè)低功率鐵芯線圈以及一個(gè)電容分壓器組成。③低功率互感器。在購(gòu)置電子式互感器時(shí)，經(jīng)常要對(duì)其性能和經(jīng)濟(jì)性做綜合考慮，而這些因素與電壓等級(jí)密切相關(guān)，通常呈正相關(guān)，所以如果電壓低于110 kV，尤其是在10～35 kV這一范圍內(nèi)，電子式互感器的使用是不經(jīng)濟(jì)的。此時(shí)，考慮到經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)因素，低功率互感器是很好的選擇。
此外，智能開關(guān)在智能變電站的建設(shè)中也起著關(guān)鍵性作用。簡(jiǎn)單來說，智能開關(guān)就是實(shí)現(xiàn)開關(guān)的智能化，是對(duì)普通開關(guān)設(shè)備的改進(jìn)升級(jí)，除了基本功能，還具有一些特殊性能，主要通過監(jiān)測(cè)與診斷體現(xiàn)出來。其具體功能主要有兩點(diǎn)：一是智能控制，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)的最佳開斷，在選擇順序控制或相位分合閘方面意義重大；二是開關(guān)電子操動(dòng)，可將機(jī)械儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換電容儲(chǔ)能，將機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為變頻器，依次提升穩(wěn)定可靠性。
4 智能變電站常見問題探究
①前面我們已經(jīng)提到我國(guó)在2009年實(shí)施智能變電站標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是不成熟的，為避免智能變電站重走數(shù)字化變電站紛雜多頭試點(diǎn)的老路，應(yīng)盡快推出具有全國(guó)指導(dǎo)意義的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)標(biāo)來規(guī)范指引智能變電站建設(shè)。②由于智能變電站是廣域互動(dòng)對(duì)等模式，其信息安全問題尤其突顯出來，IEC61850規(guī)范了變電站網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，但未包含信息安全機(jī)制。智能變電站應(yīng)按派生的IEC62351標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)認(rèn)證方面采取安全技術(shù)，通過信息隔離，認(rèn)證等安全策略確保網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息安全必須是我們需要關(guān)注與確保的。
5 我國(guó)智能變電站的未來發(fā)展趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們不難想象未來的電力系統(tǒng)發(fā)展，將會(huì)走非人工智能化道路，而機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)大大促進(jìn)智能化發(fā)展，現(xiàn)在的半人工操作也將被全智能取代，安全問題也將隨之減少。同時(shí)低碳生態(tài)的提出與實(shí)施，促使我國(guó)智能變電站也要與生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，據(jù)我國(guó)相關(guān)報(bào)道稱，新一代的智能變電站將采用集成化智能設(shè)備和一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，采用一體化設(shè)計(jì)、一體化供貨、一體化調(diào)試模式，實(shí)現(xiàn)“占地少、造價(jià)省、可靠性高”的目標(biāo)，打造“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體的”新一代智能變電站”。未來，智能變電站系統(tǒng)會(huì)使變電站自動(dòng)化大幅提高，同時(shí)減少測(cè)控保護(hù)屏和控制電纜，使安裝周期縮短可靠性不斷提高。
6 結(jié) 語(yǔ)
智能變電站是繼數(shù)字化變電站之后電網(wǎng)的又一次變革，數(shù)字化的實(shí)踐為智能化的發(fā)展提供了有效的手段的基礎(chǔ)，但是目前世界智能變電站領(lǐng)域還沒有真正意義上的智能一次設(shè)備，智能變電站的使用過程是通過二次設(shè)備轉(zhuǎn)化成一次設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，因而智能變電站系統(tǒng)還需要不斷完善。
隨著“大運(yùn)行”體系不斷深化，各縣公司按照省公司統(tǒng)一部署，認(rèn)真落實(shí)“大運(yùn)行”體系的各項(xiàng)要求，扎實(shí)貫徹電力生產(chǎn)“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，積極推進(jìn)自動(dòng)化各項(xiàng)工作，確保“大運(yùn)行”體系在縣公司穩(wěn)固落地并得到有力深化?，F(xiàn)結(jié)合縣公司調(diào)度自動(dòng)化安全管理的現(xiàn)狀對(duì)“大運(yùn)行”體系下縣級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)安全管理進(jìn)行探討。
1 縣公司自動(dòng)化現(xiàn)狀
目前，縣公司電力調(diào)度控制分中心所轄自動(dòng)變化設(shè)備主要包括：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要對(duì)電網(wǎng)10kV及以上電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)具有配電自動(dòng)化功能的10kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)進(jìn)行管理，兩者通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站10kV一次設(shè)備的管理。
2 縣級(jí)自動(dòng)化安全管理
自動(dòng)化管理不僅是對(duì)設(shè)備的管理，同時(shí)也是對(duì)人員的管理，只有將人員管理與設(shè)備管理結(jié)合好、融合好，按照工作流程、安全規(guī)程規(guī)范操作，才能保證人員、電網(wǎng)、設(shè)備安全。
2.1 強(qiáng)化調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)監(jiān)水平
縣級(jí)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)主要承載變電站實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)、應(yīng)急等業(yè)務(wù)，在縣公司建設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)，還屬于逐步摸索階段。為保證調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全，可通過“抓培訓(xùn)、重過程、看實(shí)效”促進(jìn)縣公司調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全全面提升。
（1）抓培訓(xùn)。通過參加省、地、縣三級(jí)“二次安全防護(hù)系統(tǒng)培訓(xùn)”等一體化大講堂或技術(shù)培訓(xùn)，領(lǐng)會(huì)上級(jí)安全精神，掌握關(guān)鍵技術(shù)技能。通過電子課堂或網(wǎng)絡(luò)大學(xué)，學(xué)習(xí)“省公司班組大講堂”網(wǎng)站上的技術(shù)、作業(yè)、事故培訓(xùn)大講堂等，提高運(yùn)維人員技能水平，強(qiáng)化人員安全意識(shí)。
（2）重過程。日常工作中，要熟悉網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)，設(shè)備的具置及接線方式，做好調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備參數(shù)及配置備份并及時(shí)歸檔。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)，本著“先遠(yuǎn)程、再現(xiàn)場(chǎng)；先主站、再分站；先分析、再動(dòng)手”的原則，逐個(gè)環(huán)節(jié)分析，逐臺(tái)設(shè)備分析，縮小故障查找范圍，盡快鎖定故障點(diǎn)，以便于及時(shí)消除，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)暢通。
（3）重實(shí)效。在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中，要借助變電站改造契機(jī)，對(duì)變電站的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)變電站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙網(wǎng)傳輸，這樣任意一套設(shè)備單獨(dú)停運(yùn)不影響該站網(wǎng)絡(luò)傳輸，為搶修贏得時(shí)間；配合地調(diào)實(shí)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)地縣一體化管控，在縣級(jí)部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)管工作站，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shí)時(shí)告警、報(bào)表瀏覽等功能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全部調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，消除調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)控盲區(qū)，提升縣級(jí)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)管控水平。
2.2 做好配網(wǎng)精細(xì)化管理，提高配網(wǎng)管理水平
隨著配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用拓展，應(yīng)不斷規(guī)范縣調(diào)配網(wǎng)管理，從管理、制度等方面入手，提高遙控成功率、終端在線率、饋線自動(dòng)化成功率等，確保配電自動(dòng)化管理更安全、更可靠。
（1）加強(qiáng)終端與通道管理。通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)直采，消除原有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)給配電自動(dòng)化系統(tǒng)造成數(shù)據(jù)傳輸延遲的弊端，提高配網(wǎng)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度與可靠性。對(duì)于發(fā)生異動(dòng)的配電自動(dòng)化終端，必須加密并通過公鑰驗(yàn)證，經(jīng)配電運(yùn)檢工區(qū)等部門現(xiàn)場(chǎng)共同驗(yàn)收，方可投運(yùn)并入網(wǎng)。
（2）建立配網(wǎng)設(shè)備“異動(dòng)”常態(tài)管理機(jī)制。編制《配網(wǎng)設(shè)備異動(dòng)管理辦法》、《配網(wǎng)設(shè)備異動(dòng)流程管理考核辦法》等制度辦法，理順作業(yè)流程、規(guī)范作業(yè)行為，從異動(dòng)申請(qǐng)、審核、作業(yè)、驗(yàn)收、停送電申請(qǐng)、投退備案等環(huán)節(jié)逐級(jí)入手，形成鏈條式管理、溯源式追蹤，提高配網(wǎng)設(shè)備規(guī)范化管理水平。
2.3 深化D5000系統(tǒng)應(yīng)用，適應(yīng)管理模式新變化
D5000智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)是一體化的系統(tǒng)，具備告警直傳、實(shí)時(shí)監(jiān)控、綜合智能分析與告警、網(wǎng)絡(luò)分析、自動(dòng)電壓控制、調(diào)度員仿真培訓(xùn)等功能，實(shí)現(xiàn)了“調(diào)控一體化”、“地縣一體化”、“主備一體化”。
（1）做好D5000系統(tǒng)管理一體化。做好D5000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解列、關(guān)鍵設(shè)備故障的應(yīng)急預(yù)案編制，緊密配合上級(jí)開展應(yīng)急演練，提高縣級(jí)自動(dòng)化人員的應(yīng)急處理技能。通過采用作業(yè)指導(dǎo)書、作業(yè)計(jì)劃書等方式，做好廠站聯(lián)調(diào)、開閉環(huán)設(shè)置、設(shè)備參數(shù)變更、狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、仿真模擬等操作，落實(shí)一體化管控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)有計(jì)劃性、過程性、目的性。
（2）加強(qiáng)系統(tǒng)操作管理。
（3）管理手段精細(xì)化。通過組建地縣級(jí)“自動(dòng)化專業(yè)微信圈”、建設(shè)地縣一體化遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)等方式，創(chuàng)建統(tǒng)一平臺(tái)，展開技術(shù)交流，工作隨時(shí)布置，完成后隨時(shí)匯報(bào)，大家在同一平臺(tái)上就自動(dòng)化方面的技術(shù)問題、計(jì)劃制定、故障消缺等方面展開交流，提高工作效率，促進(jìn)自動(dòng)化專業(yè)垂直式管理創(chuàng)新及基層人員業(yè)務(wù)水平不斷提高。
2.4 做好二次系統(tǒng)安全防護(hù)，鞏固網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體安全
縣級(jí)電力二次系統(tǒng)的安全防護(hù)對(duì)象主要包括電力監(jiān)控系統(tǒng)（D5000、配電自動(dòng)化等）和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。為保障電網(wǎng)安全，應(yīng)按照“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的方案，做好各大區(qū)、各系統(tǒng)內(nèi)外部的網(wǎng)絡(luò)安全。
（1）加強(qiáng)二次系統(tǒng)安全防護(hù)設(shè)備檢查。由二次防護(hù)專責(zé)人定期檢查并記錄數(shù)據(jù)網(wǎng)接入層的縱向加密及主站的正反向隔離、防火墻等安全設(shè)備運(yùn)行狀況，確保這些設(shè)備在控。通過加強(qiáng)日常安全管理制度，如人員管理、門禁管理、權(quán)限管理、備份管理、口令管理等，使安全管理制度化、常態(tài)化。
（2）做好二次系統(tǒng)安全評(píng)估及加固。建立電力二次系統(tǒng)安全評(píng)估制度，做好信息安全等級(jí)保護(hù)測(cè)評(píng)。安全評(píng)估時(shí)，應(yīng)提前做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，嚴(yán)格控制實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施過程應(yīng)符合電力二次安全防護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定。測(cè)評(píng)后，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，通過安全配置、系統(tǒng)補(bǔ)丁、主機(jī)加固、數(shù)據(jù)庫(kù)加固等措施，查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)安全。
除了以上各系統(tǒng)的管理，還要強(qiáng)化機(jī)房環(huán)境監(jiān)控管理，保持機(jī)房恒溫恒濕、良好通風(fēng)，定期檢查消防系統(tǒng)，確保機(jī)房環(huán)境可控、在控，為關(guān)鍵設(shè)備及運(yùn)維人員提供一個(gè)良好的運(yùn)行、工作環(huán)境。
3 結(jié)束語(yǔ)
1.引言
本文提出的電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理、儲(chǔ)存及技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)口數(shù)據(jù)、變電站、電廠、配電變壓器、大用戶、居民小區(qū)等計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集；同時(shí)與負(fù)荷控制系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)（DMS）、電力營(yíng)銷系統(tǒng)（SG186）、能量管理系統(tǒng)（EMS）等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上通過處理和挖掘數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)共享、考核結(jié)算、全網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算與分析、用電監(jiān)查、防竊電、營(yíng)銷決策支持、營(yíng)銷自動(dòng)化技術(shù)支持等應(yīng)用功能。
2.電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)可采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，由主站、計(jì)量點(diǎn)電量采集終端和通信網(wǎng)絡(luò)組成。主站的結(jié)構(gòu)為分布式局域網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過配置不同的通信模塊以網(wǎng)絡(luò)、模擬或數(shù)字專線/撥號(hào)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）、通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）或光纖等方式與采集終端通信，同時(shí)抄錄站端采集裝置的信息。數(shù)據(jù)傳輸采用主站召喚方式和終端主動(dòng)上報(bào)方式。
2.2 系統(tǒng)主站
2.2.1 硬件平臺(tái) 主站包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前置機(jī)、工作站和網(wǎng)關(guān)機(jī)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用冗余雙機(jī)集群互為熱備用工作方式，前置機(jī)采用雙機(jī)平衡工作方式。主站網(wǎng)絡(luò)采用冗余的高速雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)網(wǎng)、安全區(qū)、信息網(wǎng)、變電站四部分。
2.2.2 軟件平臺(tái) 系統(tǒng)軟件按三層瀏覽器/服務(wù)器及客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、模塊化、分布式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分離。底層包括支持平臺(tái)及服務(wù)器模塊；中間層具有訪問底層的統(tǒng)一接口；應(yīng)用層通過中間層對(duì)底層進(jìn)行訪問。系統(tǒng)模塊采用跨平臺(tái)設(shè)計(jì)，其中對(duì)重要模塊實(shí)現(xiàn)主輔備份。
2.2.3 系統(tǒng)軟件模塊 可以設(shè)置成包括軟總線模塊、控制臺(tái)模塊、前置通信模塊、Web 應(yīng)用模塊、事項(xiàng)管理模塊、線損計(jì)算與分析模塊、負(fù)荷分析模塊、配變監(jiān)測(cè)模塊、圖形化人機(jī)會(huì)話模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和其他模塊等功能區(qū)。
2.2.4 系統(tǒng)安全性考慮 （1）網(wǎng)絡(luò)安全。采用防火墻實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)隔離，將與其它系統(tǒng)互聯(lián)的服務(wù)器放在防火墻的安全區(qū)，允許內(nèi)網(wǎng)其它系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算機(jī)的訪問，同時(shí)也能訪問其它系統(tǒng)，其它系統(tǒng)不能直接訪問本系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)。（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面。系統(tǒng)有完備的用戶權(quán)限管理功能，為每一個(gè)功能設(shè)置一個(gè)權(quán)限，并由系統(tǒng)管理員根據(jù)需要分配給相關(guān)部門的相關(guān)用戶，每一個(gè)用戶又有各自的密碼保護(hù)，這樣能有效地防止非法用戶的入侵以及非法操作；對(duì)于原始數(shù)據(jù)在技術(shù)上保證其不可修改；在經(jīng)過修改的其它數(shù)據(jù)上打上修改標(biāo)志，并記錄修改的人員與時(shí)間；使用本系統(tǒng)提供的開發(fā)接口訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，必須先進(jìn)行用戶認(rèn)證，使認(rèn)證失敗的連接不能訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)；而且對(duì)不同用戶分配只讀、讀/寫等功能權(quán)限；系統(tǒng)應(yīng)用程序自動(dòng)生成登錄事件記錄，包括登錄的用戶名、登錄時(shí)間、登錄IP 以及相應(yīng)的執(zhí)行操作等，并生成完整的日志。
2.3 電量采集終端
電量采集終端包括變電站電量采集終端、配變和大用戶采集終端、居民小區(qū)電量采集終端等。其主要功能是采集、存儲(chǔ)電能表的數(shù)據(jù)；事項(xiàng)記錄；系統(tǒng)自檢和自恢復(fù)；校時(shí)；維護(hù)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)狀況等。
3.電能量遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的功能
3.1 電能量數(shù)據(jù)采集與分析
完成變電站、配變、高壓客戶和居民小區(qū)電能表數(shù)據(jù)的采集。其中電能表數(shù)據(jù)主要包括多費(fèi)率的窗口值、電流、電壓、功率、最大需求量、電表運(yùn)行事項(xiàng)等。變電站采集終端根據(jù)需求對(duì)表計(jì)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇地采集并按指定采集電表數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，如電壓合格率、供電可靠性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、日最大、最小值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
3.2 網(wǎng)損的自動(dòng)生成與分析
系統(tǒng)可設(shè)為以下幾個(gè)主要功能：
（1）數(shù)據(jù)輸入方式。實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)示意圖的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)輸入。（2）輸電網(wǎng)理論線損計(jì)算。包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、線損計(jì)算。（3）配電網(wǎng)理論線損計(jì)算?？刹捎玫戎惦娮璺?、計(jì)算精度較高的均方根電流法、解決弱環(huán)網(wǎng)問題的改進(jìn)迭代法。（4）低壓電網(wǎng)理論線損計(jì)算?？刹捎门_(tái)區(qū)損失法、電壓損失法等。（5）理論線損與統(tǒng)計(jì)線損的比較。按電壓等級(jí)分別列出變壓器、線路等的損耗，并與上一年以及歷年的分壓線損及分類線損進(jìn)行比較。（6）提供降損決策分析。為調(diào)整電壓降損、送電線路升壓降損、并聯(lián)無功補(bǔ)償、增加并列線路降損、增大導(dǎo)線截面積降損等提供多種決策綜合分析。
3.3 變電站母線平衡統(tǒng)計(jì)分析
通過采集變電站母線上計(jì)量點(diǎn)、考核點(diǎn)的電表數(shù)據(jù)，按照母線運(yùn)行情況計(jì)算母線輸入電量、輸出電量和不平衡電量，進(jìn)而計(jì)算母線的不平衡率。
3.4 負(fù)荷管理
（1）配變管理。通過對(duì)安裝于公用配電變壓器上的終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的異?；虿缓侠?、不經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行現(xiàn)象。（2）并網(wǎng)點(diǎn)管理。并網(wǎng)點(diǎn)用戶主要指地方小火電、地方小水電、熱電廠以及其他各種類型的用戶。通過監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)用戶的發(fā)電、上網(wǎng)、下網(wǎng)等計(jì)量點(diǎn)的負(fù)荷、電量數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)的負(fù)荷、電量曲線，及時(shí)了解其實(shí)時(shí)的供用電情況，并根據(jù)電力企業(yè)的實(shí)際需求，依據(jù)有關(guān)規(guī)定或協(xié)定，對(duì)其進(jìn)行合理監(jiān)控。（3）計(jì)量監(jiān)察和查、防竊電。包括客戶計(jì)量裝置運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)、人為竊電行為的監(jiān)測(cè)及異常信息報(bào)警。（4）供電質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析。包括電壓合格率統(tǒng)計(jì)分析、功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)分析及供電可靠性統(tǒng)計(jì)分析。（5）負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè)。包括負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、行業(yè)用電分析及歷史日數(shù)據(jù)分析。（6）電費(fèi)管理。包括電費(fèi)催收、預(yù)購(gòu)電控制等。
3.5 營(yíng)銷決策支持
（1）統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成。設(shè)計(jì)特定條件，提取合成客戶服務(wù)層和營(yíng)銷業(yè)務(wù)層的原始及處理信息，利用報(bào)表設(shè)計(jì)工具形成自助報(bào)表。（2）綜合查詢。查詢業(yè)擴(kuò)報(bào)裝情況；電費(fèi)應(yīng)收、實(shí)收和欠費(fèi)情況；電價(jià)執(zhí)行情況和均價(jià)水平；客戶的電量、電費(fèi)和電價(jià)情況；供電合同的簽約和執(zhí)行情況；電能計(jì)量管理情況等。（3）用電需求預(yù)測(cè)。根據(jù)預(yù)測(cè)對(duì)象和預(yù)測(cè)期的長(zhǎng)短確定預(yù)測(cè)的內(nèi)容、范圍和時(shí)間，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)方法和模型；對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正校核，對(duì)用數(shù)學(xué)模型求得的值與實(shí)際值進(jìn)行比較，算出誤差，對(duì)誤差值較大的找出原因并進(jìn)行修正。（4）營(yíng)銷分析。包括銷售分析、市場(chǎng)分析、客戶分析等。
3.6 電力市場(chǎng)支持
（1）根據(jù)各計(jì)量點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)電廠的發(fā)電計(jì)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計(jì)算欠發(fā)電量、過發(fā)電量；考核各時(shí)段的發(fā)電計(jì)劃曲線的執(zhí)行情況，根據(jù)考核規(guī)則計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)電量和懲罰電量等。（2）根據(jù)各計(jì)量點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)，對(duì)下屬各供電公司的購(gòu)電計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)電量和懲罰電量以及補(bǔ)償電量等。（3）根據(jù)關(guān)口點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)，對(duì)全公司供電量計(jì)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)電量、懲罰電量以及補(bǔ)償電量等。
3.7 檔案管理
【分類號(hào)】：TM73
一、智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)作用
電能從產(chǎn)生到消費(fèi)主要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個(gè)環(huán)節(jié)，配用電網(wǎng)處于電網(wǎng)的末端，實(shí)現(xiàn)電能的分配，供用戶使用。
智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)是電力通信網(wǎng)的重要組成部分，是電力通信骨干網(wǎng)的延伸。其中智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載配電自動(dòng)化、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配電運(yùn)行監(jiān)控以及接入配電網(wǎng)的分布式電源監(jiān)控等業(yè)務(wù)；智能用電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要承載用電信息采集、自助繳費(fèi)終端、智能家居等業(yè)務(wù)。
二、智能配用電網(wǎng)通信技術(shù)分析
智能配用電網(wǎng)通信主要采用光纖通信、電力線載波通信、無線通信等多種通信技術(shù)，為智能配用電網(wǎng)檢測(cè)、控制、互動(dòng)等業(yè)務(wù)提供了安全可靠的通信保證。
（一）光纖通信技術(shù)
應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)的光纖組網(wǎng)技術(shù)主要有工業(yè)以太網(wǎng)和xPON技術(shù)（EPON、GPON等）。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)成熟，但易受外界干擾，維護(hù)成本高，不具有抗多點(diǎn)失效性，不適用于大規(guī)模終端接入應(yīng)用。EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。EPON系統(tǒng)具有成本低、高帶寬、支持多種業(yè)務(wù)、滿足不同QOS要求的優(yōu)點(diǎn)。
（二）電力線載波通信技術(shù)
電力線通信是電力系統(tǒng)所特有的通信方式，主要指利用電力線作為傳輸媒質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。根據(jù)電力線纜的電壓等級(jí)不同分為高壓、中壓、低壓電力線通信，根據(jù)調(diào)制頻帶和帶寬的不同分為寬帶技術(shù)和窄帶技術(shù)。采用電力線通信技術(shù)組建配電通信網(wǎng)，無需考慮線路建設(shè)投資，具有建設(shè)成本低、路由合理，專網(wǎng)方式運(yùn)行安全性高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是由于傳輸頻帶受限，傳輸容量相對(duì)較小，限制了電力線通信方式在配用電通信領(lǐng)域的應(yīng)用，目前電力線通信是配用電通信網(wǎng)的一種補(bǔ)充通信方式。
（三）無線通信技術(shù)
無線通信技術(shù)分按照建設(shè)屬性可分為運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)與電力無線專網(wǎng)。電力無線專網(wǎng)主要包括WiMax、TD一TLE等。運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)具有投資費(fèi)用低、建設(shè)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但公網(wǎng)核心傳輸網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是相通的，安全性不能滿足電力要求，通信速率和實(shí)時(shí)性也不能得到保證。電力無線專網(wǎng)安全性、實(shí)時(shí)性和可靠性高，能納入綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，但具有建設(shè)成本高，運(yùn)維壓力大等缺點(diǎn)。
（四）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）利用微功率無線技術(shù)，由大量微型無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是組網(wǎng)靈活，密度高、功耗低，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間可自組織通信，但也存在帶寬低、傳輸距離短等缺點(diǎn)。
（五）網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
融合了多種通信技術(shù)、承載了多種業(yè)務(wù)和遍布互聯(lián)的配電通信網(wǎng)是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)，大量的終端設(shè)備可以隨時(shí)要求接入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的安全性和數(shù)據(jù)的保密性是應(yīng)用中的關(guān)鍵內(nèi)容，可以從應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、物理層入手設(shè)置認(rèn)證加密過濾技術(shù)，提出完整的解決方案。利用安全測(cè)試評(píng)估技術(shù)、安全存儲(chǔ)技術(shù)、主動(dòng)實(shí)施防護(hù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全事件監(jiān)控技術(shù)、惡意代碼防范與應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)、數(shù)據(jù)備份與可生存技術(shù)、可信計(jì)算平臺(tái)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全管理與統(tǒng)一威脅管理（unified threat management，UTM）技術(shù)，為配電通信網(wǎng)的安全提供保障措施。
三、智能電網(wǎng)的配用電通信網(wǎng)模型建立
（一）高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)
1、基于以太網(wǎng)技術(shù)的高級(jí)配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)
配電自動(dòng)化系統(tǒng)是配電網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)配電終端和主站的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互。早期的配網(wǎng)通信多采用專線的形式，通信協(xié)議采用諸如CDT、Polling 串行通信協(xié)議，線路資源利用率很低。當(dāng)前的數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)在向著IEC 61850、IEC 61968、IEC 61970 通信協(xié)議演進(jìn)，目前基本實(shí)現(xiàn)站層級(jí)的Internet 標(biāo)準(zhǔn)。
建立基于以太網(wǎng)技術(shù)的高級(jí)配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)是新時(shí)期自動(dòng)化業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的有效方式。經(jīng)過大量的建設(shè)實(shí)踐和交換式以太網(wǎng)技術(shù)仿真，證明在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備30%負(fù)載的情況下，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可靠性是最好的。推廣IEC 60870-5-104 在配電網(wǎng)中的應(yīng)用能滿足自動(dòng)化業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性、通道帶寬、通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量、新型配電業(yè)務(wù)等需求，有效實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的配電自動(dòng)化和調(diào)度自動(dòng)化綜合管理功能。
2、基于 PLC+WiMAX 智能電網(wǎng)終端接入方案
這個(gè)方案采用 PLC和 WiMAX混合組網(wǎng)。配電終端采用 PLC作為通信方式，主要提供遠(yuǎn)程抄表服務(wù)；在小區(qū)配電變壓器處設(shè)置 WiMAX 終端作為控制終端，它接入PLC 傳送的配電終端信息，同時(shí)提供配電變壓器監(jiān)控、負(fù)荷控制等功能；根據(jù)覆蓋范圍在城市內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的WiMAX 基站接入 WiMAX 終端，構(gòu)成配電控制分中心；WiMAX 基站通過光纖接入核心網(wǎng)，通往配電網(wǎng)控制中心。
這個(gè)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是建網(wǎng)速度快、成本低、可靠性好。數(shù)量最多的配電終端采用成本低廉的 PLC方式，雖然傳輸速率較低，但足夠完成遠(yuǎn)程抄表的任務(wù)；控制終端層采用 WiMAX 終端接入，其通信通道獨(dú)立于電力線，具有高可靠、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，而且較高的傳輸速率足以支持配電變壓器監(jiān)控；由于WiMAX 終端架設(shè)于小區(qū)配電變壓器處，通信環(huán)境優(yōu)良且可以安裝大功率天線，通過數(shù)量不多的基站就能夠提供全覆蓋，從而降低成本。這個(gè)方案的主要缺點(diǎn)是寬帶受到PLC 的限制，不能提供互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻語(yǔ)音傳輸?shù)仍鲋捣?wù)。
（二）用電負(fù)荷管理系統(tǒng)
用戶電量采集業(yè)務(wù)朝著全自動(dòng)化、全預(yù)付費(fèi)、全覆蓋的方向發(fā)展。目前電能采集方式較為典型的是采用通用無線分組業(yè)務(wù)（general packet radioservice，GPRS）網(wǎng)絡(luò)。這種方式采用帶有GPRS 模塊的集中器匯集局部區(qū)域的用電信息，經(jīng)電信專網(wǎng)接入電力公司主站。集中器下行采用采集器讀取電表數(shù)據(jù)，通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單；問題是GPRS 設(shè)備在線率低、不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電價(jià)和及時(shí)響應(yīng)用戶側(cè)需求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)租賃費(fèi)用高。
解決用電負(fù)荷管理業(yè)務(wù)的有效方式是建立基于TCP/IP 的以太網(wǎng)通信專網(wǎng)，連接用電信息管理主站與各個(gè)電力用戶終端（如專變采集終端、公變采集終端、廠站采集終端、小區(qū)集中器、分布式電源和充電站計(jì)量終端）；本地通信采用RS-485總線、載波、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensornetwork，WSN）等連接到各種電力用戶終端表計(jì)。
（三）用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)
用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)用戶用電需求定制、多種用能策略、多樣化服務(wù)等的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)包括語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，帶寬需求很大，需要寬帶的通信技術(shù)和基于TCP/IP 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)方式。
用電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以利用電力通信網(wǎng)和公共互聯(lián)網(wǎng)，用戶需求經(jīng)公共互聯(lián)網(wǎng)上傳至電力服務(wù)網(wǎng)站，定制的服務(wù)經(jīng)由電力通信網(wǎng)傳輸至用戶的表計(jì)和用戶終端。
（四）視頻/環(huán)境輔助監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)在配電網(wǎng)中有廣泛的應(yīng)用，例如無人值守變電站的監(jiān)視、重要開關(guān)設(shè)備的監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)維修安全監(jiān)視、事故搶修現(xiàn)場(chǎng)分析等。電力公司監(jiān)控中心可以對(duì)所有的變電站視頻信息統(tǒng)一管理，進(jìn)行圖像的顯示、錄像、回放、管理等。
參考文獻(xiàn)
