摘要:本文阐述了变电站驾驶舱的关键技术及其应用现状，通过优化变电站一、二次子系统功能、数据流向和安全分区，简化系统结构，为变电站提供了简洁直观的电网运行工具。
关键词:变电站、驾驶舱、技术、研究
1 前言
随着经济社会的发展，电网企业在高速发展的同时也面临诸多挑战。挑战一，电网结构趋于复杂，安全稳定控制难度加大，以南方电网公司为例，输电网络长期存在“强直弱交”的格局，“十三五”期间西电东送规模将达到7250万千瓦。挑战二，用户对供电可靠性、电能质量优良性要求逐步提高。因此，要求电网企业必须从技术上、管理上寻求变革，迎接挑战。本文以变电站驾驶舱技术为研究目标，系统的研究了变电站驾驶舱的关键技术及其应用现状。
2 驾驶舱系统构成
变电站驾驶舱包括一次部分和二次部分。一次部分包括变压器、开关设备、互感器、避雷器、电容器、电抗器等；二次部分包括站控层、间隔层和过程层。
二次部分站控层提供站内运行的机联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并与远方监控及调度中心通信，包括全景数据平台、监控平台、运维管理平台和驾驶台四个部分。间隔层由若干个二次子系统组成，在站控层及站控层网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。过程层由电子式互感器、合并单元、智能终端等构成，完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。
全景数据平台分为二个部分，分别是I区全景数据平台和III区全景数据平台。单向隔离装置将这二个部分分开，使得数据只能单向从安全I区发布到安全III区。这二个部分使用统一的建模，但各自独立采集、存储和管理数据。根据功能需要，I区全景数据平台的数据就可以全部或部分的发布到III区全景数据平台。监控平台从I区全景数据平台存取得数据，运维管理平台从III区全景数据平台获取数据。
监控平台具有电网运行监测、装置信息管理、故障录波管理、一次设备告警、二次设备告警、网络监测、智能告警、电网运行控制、视频显示及联动功能、防误操作、无功优化控制、程序化控制、站域控制等功能。
运维管理平台功能分为设备管理、运行管理、故障处理、其他功能4类。设备管理类包括设备台账管理、设备缺陷管理、运行记录、状态评估、巡视管理；运行管理包括值班管理、检修管理、运行日志管理、定值单管理；故障管理包括故障信息集成、故障综合分析、事故处理记录、故障信息管理、典型事故预案设计；其他功能包括KPI展示、视频及环境监控、技术资料管理。
驾驶台通过可视化技术，为变电站运行管理提供导航、分析、操作和决策支持等功能，提供可定制的人机界面。
3 驾驶舱网络结构
变电站驾驶舱的通信网络采取统一组网的方式实现。通信标准以 DL/T 860 标准为主不符合通信标准的间隔层设备宜通过规约转换器转换成相关标准上送到站控层。分为站控层网络、间隔层网络及过程层网络。
站控层网络，实现实时数据、准实时数据、管理数据和控制命令的传输，一般实时数据通过DL/T 860的MMS通信方式实现站控层与间隔层之间的数据交互；故障录波报文与电能质量信息上送信息以文件或大数据块方式提供，分别独立组网；视频传输数据量较大，亦独立组网。实现间隔层各保护、测控设备之间的GOOSE信息（联闭锁信息、失灵启动）等信息传输。
过程层网络，实现SV、GOOSE信息数据传输；保护设备命令采用GOOSE报文方式分别发送至相应断路器的智能终端，由智能终端出口实现相关断路器的跳合闸；信息采集采用网络通信方式接入SV数据；测控类设备采取网络采集SV及网络跳闸。
全站网络采用高速以太网组成，星型连接方式，传输速率不低于100Mbps，使用屏蔽双绞线或光纤作为传输介质。详见附图-5《变电站驾驶舱系统架构》。
4 驾驶舱变电站设备配置
站控层是全站的监控、管理中心，具有监视与报警、控制与操作、防误操作闭锁、顺序控制、事件顺序记录及事故追忆、在线计算及制表、自诊断和自恢复、远动、保护及故障信息管理、与站内智能设备的通信、运行管理、网络通信记录分析等基本功能，还应具有站域控制与保护、经济运行优化控制、智能告警及事故信息综合分析决策、广域保护等高级应用功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.1 驾驶舱变电站站控层
站控层由全景数据平台、监控平台、运维管理平台和驾驶台四个部分组成，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并实现与调度通信中心以及集控中心通信。
1、全景数据平台
全景数据平台将全站数据和子系统信息融合，是变电站系统的技术基础，其主要任务即提供站内功能所需数据、信息服务，实现信息与服务“一体化”。全景数据平台主要解决信息的采集、信息的交换、信息的整合、存储和发布，从信息采集端来说，全景数据平台需要接入不同的监测装置，消除不同装置采集数据模型和接口的障碍。全景数据平台提供规范统一的数据接口，便于变电站新的功能子系统接入。
2、监控平台
监控平台具有电网运行监测、装置信息管理、故障录波管理、一次设备告警、二次设备告警、网络监测、智能告警、电网运行控制、视频显示及联动功能、防误操作、无功优化控制、程序化控制、站域控制等功能。
3、运维管理平台
运维管理平台依托于设备管理信息系统构建，运行于全景数据平台基础之上，通过将上述信息整合，构建面向变电站设备状态信息的综合数据平台，实现信息的相互关联，为一次设备在线监测及诊断提供数据支撑，实现站内的故障预警及决策支持。
4、驾驶台
驾驶台功能在运维平台中实现。运行综合驾驶台通过综合运用厂站电网运行监控信息、设备运维等信息，通过可视化技术，为厂站运行管理提供导航、分析、操作和决策支持等功能，提供可定制的人机界面。
4.2 驾驶舱变电站间隔层
间隔层设备包括测控装置、保护装置、电能计量装置以及其它智能接口设备等。
测控装置与站控层设备直接通信，并通过GOOSE报文实现间隔层防误联锁和下发控制命令功能；保护装置与站控层设备直接通信，并通过GOOSE报文实现装置之间状态和跳合闸信息传递；故障录波装置通过GOOSE网络接收GOOSE 报文录波，以网络方式接收采样值数据录波；电能计量装置以网络方式采集电流电压信息。
4.3 驾驶舱变电站过程层
过程层设备包括电子式互感器、合并单元、智能终端等将一次系统的模拟量和开关量就地数字化的智能设备。
电子式互感器实现电流电压模拟量的数字化；合并单元将电子式互感器的数字信号汇总后分发给保护和测控装置；智能终端采集一次设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时接受保护和测控装置的命令对一次设备进行操作。
10kV电压等级采用智能终端、合并单元二合一装置。在瑞颜（黄洞）站中，主变10kV进线间隔因参与变压器保护双重化需配置两套合并单元外，其余线路、分段、PT间隔合并单元均为单一配置。
5 驾驶舱后续技术研究
变电站驾驶舱技术后续研究的内容包括:企业服务总线及架构研究、资产全生命周期管理支撑研究和3C绿色变电站发展研究。
企业服务总线及架构研究就是在变电站驾驶舱研究成果的基础上，统筹构建企业服务总线，实现OS2主站、资产管理主站、设备状态监测主站以及计量主站等系统间的数据交互和分析应用，建成可开展跨令业横向协同的生产运行企业架构。
资产全生命周期管理支撑研究的内容包括:完善变电站设备状态监测的企业标准，研究资产生命周期管理模型和技术体系，研究设备健康状况的变化趋势分析方法、风险评估方案。
3C绿色变电站未来发展研究的内容包括:开展站域控制研究以及集中式测控技术研究，开展二次设备就地化技术研究，开展二次设备在线监测及故障综合分析研究，以及开展变电站绿色技术研究。
6 结束语
通过采用变电站驾驶舱技术，优化了变电站一、二次子系统功能、数据流向和安全分区，减少了变电站站内安全隔离与防护装置，简化了系统结构，为变电站、巡维中心提供了简洁直观的电网运行和设备运维工具。变电站驾驶舱是智能电网在变电站的具体表现，它集变电站运行监控与维护管理于一体，以变电站一次设备智能化、二次设备网络化、信息共享标准化为基础，实时反映变电站运行状态、设备运维状态和运行环境状态，并支持电网灵活控制和调节，为变电站运行监控与维护管理提供简便、可靠、智能的“一站式”服务，实现变电站的可测、可视、可控和自愈。
参考文献
[1]鲁东海、孙纯军、王晓虎，智能变电站中在线监测系统设计[J]，电力自动化设备2011（1）134—137.
[2]南方电网公司变电站驾驶舱技术功能规范[S]，2012.
[3]蒋宏图、袁越、杨听霖，智能变电站一体化信息平台的设计[J]，电力自动化设备2011（8）：39.
[4]广东电力编辑部，变电站驾驶舱建设技术方案[J]，广东电力2011 (8): 39.
[5]高明、李文云、顾全，一体化电网运行智能系统调度员驾驶舱的构想与实践[C]，云南电力技术论坛2011:211—216.
[6]董烨、李水斌、张勋智，能变电站一次设备在线监测系统建设方案[J]，科技信息2011 ( 22 )：797一99.
论文作者:丁秀珍
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/17
标签：变电站论文; 驾驶舱论文; 设备论文; 数据论文; 全景论文; 平台论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第24期论文;