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摘要：传统变电站自动化系统包括远动装置、保护信息子站、监控系统、同步相量测量单元（PMU）集中器、“五防”工作站、辅助应用子系统、状态监测子系统等众多子系统，子系统间相互独立存在，数据冗余严重，专业数据之间很难共享。在本文之中，主要是针对了智能变电站数据中心初探进行分析，并且在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业工作的人员提供一定价值的参考。
关键词：智能；变电站；数据中心；分析
1 导言
智能变电站是在传统变电站的基础上，引入大量的智能化设备，以数字化、网络化和智能化为目标，具备自动控制、智能调节、在线分析等高级功能的变电站。在科学技术飞速发展的带动下，智能电网得到了快速发展，部分高级功能需要有电网和变电站协作完成，需要加强电网与变电站之间的信息交互和功能协作。
2 变电站数据中心架构
2.1 数据中心的数据流
建立变电站数据中心能将变电站的各种数据进行集中处理，提供信息交换标准化管理，对所有变电站的交换数据（包括运行的数据和非运行的数据）进行模型化，提供一个统一的面向对象和树形层次结构的数据库访问接口，这种数据模型包括IEC61850标准的变电站配置描述语言（SCL）模型。
2.2 数据建模
对于智能应用较少的间隔层装置（即IED），采用IEC61850的标准数据模型能够实现变电站大部分实时数据的集中处理。变电站数据中心集中了包括各种智能应用运行相关联的各类数据，实现了站内信息一体化。变电站一体化信息平台采用统一的数据建模方式，为各类应用功能的实现奠定了基础全面实现各类应用功能，要求其模型不仅能覆盖IEC61850标准的数据模型，还需对各种智能应用的输入和输出（I/O）数据建模。遵循IEC61850标准的模型扩展规定难以满足各类复杂多变的智能应用对数据建模的需求。IEC61850采用动态建模思想，对变电站的各种数据进行统一建模，其核心就是先建立数据模板，根据模板创建模板数据实例，在采用的IEC61970标准调度自动化系统中，也采用这种面向对象技术的数据实例化过程。采用面向对象的动态建模对数据描述具有相当大的灵活性，数据中心仍可以采用这种设计思想，将数据中心模型与IEC61850标准定义的模型和应用的模型集成定义。同时，提供通用的建模工具，对数据的模型进行统一配置，通过模型与数据实例的关联映射，可以实现数据的自我描述。
2.3 数据检索
数据中心的数据检索有按名访问和按对象索引（objectindex）访问两种形式。整个系统数据根据模型的层次关系被组织成一棵大的数据树，每个数据节点有一个对象索引号及对应的一个数据模型，通过对数据模型的检索，得到数据的属性。按名访问就是通过带层次的属性名引用，检索到数据。在对非格式化数据检索方面，采用按名访问机制具有相当大的灵活性。有些应用的数据对象是明确的，出于效率考虑，可以事先建立对象索引和检索名称的索引，使用中可直接用对象索引作为检索关键字。
2.4 数据通信
变电站内，数据中心对外数据接口以IEC61850通信服务为主，IEC61850模型数据可以涵盖大部分运行数据。对于应用产生的各种不同的数据，数据中心另外提供其数据库的远程读写接口。通过这种接口可以让各种应用部署在不同设备上，物理设备与数据中心所在设备分离，但逻辑上不分离。
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3 数据中心的作用
立足电网及智能变电站的具体情况，建立变电站数据中心，能够实现对变电站内部各种数据信息的集中处理，提升数据处理的可靠性和高效性。同时，可以以变电站交换数据为基础，构建相应的模型，为系统数据传输提供相应的数据访问接口，方便进行数据的输入和输出。对于智能变电站而言，由于存在大量的自动化、智能化设备，在实际运转过程中，需要进行海量的数据传输和交互，通过数据中心，能够实现对整个电网运行基础数据的采集和整理，针对各级电网的实际需求，提供不同的应用服务，也可以为变电站智能化应用和调度中心提供相应的信息服务，根据不同的需求，提供基于多视图的数据服务模式。
4 数据中心的数据管理和应用
变电站数据中心为各种应用提供统一的数据存取接口，并通过对其接入的数据进行预处理，确保为应用提供准确、可靠的数据。数据中心的建立，一方面集中并规范了各种应用的不同类型数据的通信接口，降低了应用系统的复杂度；另一方面通过对数据的统一预处理，降低了应用的处理负担并提高了应用的可靠性。
4.1 数据品质管理
数据中心提供具有一致性和完整性的数据，包括对冗余数据进行处理、对同步数据的插值处理来补充缺失的数据，通过状态估计能对坏数据进行判断，丰富数据品质标志，从而确保数据的有效性，减轻应用对数据来源有效性的预处理负担。
4.2 数据安全管理
根据电力二次系统安全防护规定，变电站存在不同安全区的数据。在变电站内原属于安全Ⅱ区和Ⅲ区的信息，通常因为独立成系统而未做特别安全防护处理，采用数据中心统一处理后，应将该类信息按安全Ⅰ区处理；同时，对外信息发布的接口加装隔离设备，以满足安全管理规定。应用与数据中心连接，采用统一的认证机制和加密机制，在确保数据共享的前提下，集中处理简化了安全管理负担。
4.3 数据中心的应用
基于数据中心实现数据的统一收集和处理，可以有效保证数据的实时性和完整性，为变电站智能应用的实现提供了基础。数据中心的建立将极大地影响现有变电站自动化系统结构。数据中心是作为一个独立的系统存在，随着计算机技术和相关运行管理标准的完善，变电站各种二次系统将不断融合，数据中心可以成为智能电网信息交互平台。一台基于数据中心实现的变电站子站控制器，其功能集调度通信、SCADA、VQC、防误闭锁、保护故障分析等，为调度部门和变电站实现各种智能化应用互动提供实现途径。变电站子站控制器的实现体现了变电站应用功能在横向上趋于融合。
在站控层自动化方面，PTU、协议转换器、监控后台、保护子站、PMU子站、“五防”机、VQC等子单元在逐步融合。目前，“五防”监控一体化机应用已经开始出现，后台或总控集成VQC功能也有应用。在间隔层设备方面，各种装置也在趋于融合，四合一装置体现了保护装置与测控装置的功能融合，测控装置与PMU功能融合的产品目前已有研究。在纵向上，智能化电器体现了一次设备与二次设备功能融合，电子式电压互感器和电子式电流互感器的出现已经模糊了一次设备与二次设备的界限，间隔层设备的功能越来越强大，原来各种归属站控层功能也在向间隔层迁移。统一、标准管理的数据中心由于采用灵活的模型建立机制，能够很好地适应这种融合的发展趋势。变电站自动化设备功能通过向横向、纵向不断融合的发展，二次系统架构将变得简单化。未来的变电站自动化有可能会发展到除智能化电器外，仅用一台基于数据中心的计算机系统，通过通信网络完成所有变电站自动化系统的监视、控制、保护、信息远传和智能化应用等所有功能。
5 结论
智能变电站是智能电网的重要环节，变电站智能化应用的实现对变电站数据的实时性、一致性与完整性要求提出了新的需求。网络通信技术和IEC61850标准在变电站自动化中应用的成熟以及电力企业集约化管理的发展，变电站自动化系统的信息整合已成为不可逆转的潮流。随着特高压大电网联网的开展以及智能调度应用的实现，将对变电站数据的完整性、可靠性提出更高的要求。在变电站当地建立数据中心并保证数据的完备性，可以更好地保障电力系统的安全稳定运行。
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论文作者:张立庭
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/17
标签：变电站论文; 数据论文; 数据中心论文; 智能论文; 电网论文; 功能论文; 模型论文; 《电力设备》2016年第23期论文;