時(shí)間：2023-08-02 16:37:40
導(dǎo)語：在變電站模塊化建設(shè)的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：裝配式圍墻 智能站 鋼結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào)：TU271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（a）-0037-02
為貫徹國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)全面開展“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化”的試點(diǎn)變電站建設(shè)精神，建設(shè)更高安全質(zhì)量目標(biāo)的輸變電工程，實(shí)現(xiàn)國(guó)網(wǎng)公司建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化變電站目標(biāo)。應(yīng)用裝配式建、構(gòu)筑，實(shí)現(xiàn)了“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、模塊化建設(shè)”，減少現(xiàn)場(chǎng)“濕作業(yè)”，提高機(jī)械化施工應(yīng)用范圍，減少現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力投入，縮短建設(shè)施工周期，降低現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高工程建設(shè)質(zhì)量、工藝水平。
（1）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用通用設(shè)計(jì)、通用設(shè)備，全面實(shí)現(xiàn)設(shè)備型式、回路接線、建構(gòu)筑物標(biāo)準(zhǔn)化。
（2）工廠化加工。建、構(gòu)筑物主要構(gòu)件，采用工廠預(yù)制結(jié)構(gòu)型式；一、二次集成設(shè)備最大程度實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)規(guī)模生產(chǎn)、集成調(diào)試。
（3）模塊化建設(shè)。建、構(gòu)筑物采用裝配式結(jié)構(gòu)，采用通用設(shè)備基礎(chǔ)，降低現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高工程質(zhì)量。
變電站構(gòu)筑物的裝配范圍包括圍墻、防火墻、電纜溝、構(gòu)支架、設(shè)備基礎(chǔ)、水工構(gòu)筑物等。通過統(tǒng)一圍墻、防火墻、電纜溝、構(gòu)支架等構(gòu)筑物類型、結(jié)構(gòu)形式，形成標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)工廠規(guī)模化生產(chǎn)；通過規(guī)范設(shè)備基礎(chǔ)尺寸模數(shù)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和施工，提高施工工藝。編制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，提高工程建設(shè)效率、工藝水平、安全質(zhì)量。
1 變電站圍墻的研究
變電站實(shí)體圍墻，可分為大砌塊實(shí)體圍墻（水泥砂漿抹面）、裝配式板墻等類型。
1.1 大砌塊實(shí)體圍墻（水泥砂漿抹面）
大砌塊實(shí)體圍墻（水泥砂漿抹面）墻體材料通常選用加氣混凝土砌體蒸壓粉煤灰多孔磚、加氣混凝土砌體蒸壓礦渣磚、加氣混凝土砌體蒸壓煤渣磚等材料砌筑，預(yù)制混凝土壓頂，水泥砂漿抹面。
大砌塊實(shí)體圍墻（水泥砂漿抹面）特性。大砌塊實(shí)體圍墻（水泥砂漿抹面），采用加氣混凝土砌塊砌筑，配以預(yù)制清水混凝土壓頂，減輕了墻體重量，減少了地基壓力，減少不均勻沉降，消降龜裂，有效解決墻面開裂質(zhì)量問題。
大砌塊圍墻沒有擺脫傳統(tǒng)墻體施工做法，現(xiàn)場(chǎng)仍存在濕作業(yè)，沒有完全實(shí)現(xiàn)模塊化建設(shè)的要求。
1.2 裝配式圍墻
變電站裝配式板墻形式主要有以下幾種：預(yù)制混凝土柱加預(yù)制墻板實(shí)體圍墻、型鋼柱加預(yù)制墻板實(shí)體圍墻。裝配式板墻由柱和墻板組成，其中柱有混凝土柱、型鋼柱，墻板有預(yù)制混凝土實(shí)心板、纖維水泥壓力板（AS板）等材料。墻柱作為圍墻的主要受力構(gòu)件，與基礎(chǔ)的固定主要采用地腳螺栓連接和杯口連接兩種做法。
1.3 國(guó)網(wǎng)公司110（66）kV智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)推薦方案
目前裝配式圍墻單位造價(jià)偏高，成為制約裝配式圍墻全面推廣的一個(gè)因素。但國(guó)網(wǎng)建設(shè)部仍期待裝配式圍墻的發(fā)展前景，在110 kV模塊化變電站推薦采用大砌塊實(shí)體圍墻的同時(shí)，提出如果價(jià)格趨同的情況下，110 kV模塊化變電站通用設(shè)計(jì)方案可以采用裝配式圍墻。
2 主變防火墻的研究
變電站主變防火墻可分為框架填充墻式、現(xiàn)澆混凝土板式和預(yù)制裝配式等類型。（1）框架式填充墻。混凝土框架清水砌體防火墻是先澆筑混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，然后澆筑上部的框架梁和框架柱，最后用節(jié)能環(huán)保磚填充框架內(nèi)部。此種做法需混凝土框架達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能拆除模板以及進(jìn)行填充填的砌筑，再加上對(duì)墻體的工藝要求較高，所以其施工工期較長(zhǎng)，一般需要1～1.5個(gè)月。（2）現(xiàn)澆混凝土板式防火墻?，F(xiàn)澆混凝土板式防火墻的做法通常是先澆筑混凝土條形基礎(chǔ)，然后對(duì)墻身鋼筋混凝土面板一次性澆筑施工。由于墻體較高，混凝土要分層連續(xù)澆筑，分層高度小于等于1 m，每小時(shí)澆筑高度不得超過2 m。為了保證墻體厚度一致，混凝土模板上還需設(shè)置間距小于等于0.5 m的對(duì)拉螺栓，待混凝土養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上才能拆除模板。此法的混凝土施工量較大，施工要求較嚴(yán)，施工工期也較長(zhǎng)。（3）裝配式防火墻?？煞譃榭蚣?墻板防火墻、框架+大砌塊防火墻、鋼結(jié)構(gòu)+墻板防火墻等類型。裝配式防火墻，采用層插式安裝方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、抗荷載系數(shù)高、自潔力強(qiáng)、免維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。柱：可采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆柱，柱頂預(yù)留地腳螺栓。板：可采用清水混凝土預(yù)制條板或ALC板。（4）國(guó)網(wǎng)公司110（66）kV智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)推薦方案。國(guó)網(wǎng)110（66）kV智能變電站模塊化建設(shè)（2015版）通用設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則中，第七章7.5.4裝配式構(gòu)筑物章節(jié)要求“防火墻宜采用框架+大砌塊，框架+預(yù)制墻板、清水鋼筋混凝土等型式。按通用設(shè)備防火墻寬10 m、6.5 m，墻體需要滿足耐火極限≥3 h要求。”
3 電纜溝研究
3.1 電纜溝類型
變電站電纜溝主要有現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土電纜溝、砌體電纜溝、預(yù)制鋼筋混凝土電纜溝、復(fù)合材料預(yù)制式電纜溝、鋼制電纜槽盒等。預(yù)制鋼筋混凝土電纜溝，由工廠預(yù)制溝體，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行組裝。施工快捷，溝體平整，工序較少。復(fù)合材料預(yù)制式電纜溝，采用玻璃纖維及樹脂類復(fù)合制成，經(jīng)高壓、高溫模壓工藝一次成型。鋼制電纜槽盒，采用槽式加強(qiáng)型專用型材組裝而成，包括電纜槽盒、蓋板、槽盒固定隔板及支架，整體采用熱浸鍍鋅處理，能夠長(zhǎng)期防腐防銹、整體美觀、材料可回收。由于復(fù)合材料預(yù)制式電纜溝價(jià)格較高，預(yù)制鋼筋混凝土電纜溝構(gòu)件較重，因此，變電站電纜溝仍采用砌體電纜溝、現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土電纜溝。
3.2 電纜溝蓋板
電纜溝蓋板包括細(xì)石混凝土成品電纜溝蓋板、無機(jī)復(fù)合電纜溝蓋板、有機(jī)復(fù)合電纜溝蓋板。
3.3 電纜支架
電纜支架包括角鋼電纜支架、玻璃鋼電纜支架、復(fù)合支架等。角鋼支架，機(jī)械性能高，成本較低，耐腐蝕性能稍弱，會(huì)生成渦流，100元/套；玻璃鋼支架，強(qiáng)度高、重量輕、整體絕緣，防止產(chǎn)生渦流，防腐蝕好，成本較高，130元/套；復(fù)合支架，強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，電絕緣性好，防渦流，成本較高，120元/套。
綜合性價(jià)比，推薦采用角鋼支架。
4 構(gòu)支架及基礎(chǔ)研究
構(gòu)架上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼管，柱桿段之間采用法蘭連接。構(gòu)架梁采用三角形格構(gòu)式桁架結(jié)構(gòu)。支架上部結(jié)構(gòu)，在變電站中設(shè)備支架采用設(shè)備廠家配送支架柱，現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式，與基礎(chǔ)采用地腳螺栓連接。國(guó)網(wǎng)110（66）kV智能變電站模塊化建設(shè)（2015版）通用設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則，第七章7.5.4裝配式構(gòu)筑物章節(jié)要求“構(gòu)、支架統(tǒng)一采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)連接方式宜采用螺栓連接。戶外GIS變電站宜采用兩回一跨構(gòu)架，構(gòu)架柱采用鋼管A型柱，構(gòu)架梁采用三角形鋼桁架梁；戶外AIS變電站宜采用聯(lián)合構(gòu)架，構(gòu)架柱宜采用鋼管獨(dú)立柱和鋼管A柱聯(lián)合結(jié)構(gòu)，構(gòu)架梁采用獨(dú)立鋼管梁或三角形鋼桁架梁。構(gòu)架柱與基礎(chǔ)采用地腳螺栓連接。
5 設(shè)備基礎(chǔ)研究
GIS設(shè)備基礎(chǔ)宜采用筏板+支墩的基礎(chǔ)型式。主變基礎(chǔ)宜采用采用筏板+支墩的基礎(chǔ)型式。筏板厚度為500 mm，室外主變壓器油坑尺寸按通用設(shè)備為10 000 mm×8 000 mm。小型設(shè)備基礎(chǔ)有箱（柜）體基礎(chǔ)、投光燈基礎(chǔ)、路燈基礎(chǔ)等。箱（柜）體基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)，投光燈基礎(chǔ)可采用預(yù)制混凝土，路燈基礎(chǔ)可采用現(xiàn)澆混凝土形式，基礎(chǔ)與設(shè)備的連接均采用地腳螺栓的連接形式。
6 結(jié)語
目前裝配式圍墻在國(guó)網(wǎng)公司工程中大規(guī)模開始應(yīng)用，而裝配式構(gòu)筑物是智能變電站的重要環(huán)節(jié)之一。該文對(duì)裝配式構(gòu)筑物進(jìn)行了詳細(xì)論述和研究，對(duì)于智能變電站的發(fā)展有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護(hù)；技術(shù)分析
前言
隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為了解決傳統(tǒng)變電站在信息操作等方面的缺點(diǎn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能變電站在電網(wǎng)建設(shè)中的投入。特別是近年來倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保為主要發(fā)展方向的理念傳播開來，智能變電站的重要技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展電網(wǎng)建設(shè)不可取代的部分，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)。本文結(jié)合筆者實(shí)際體會(huì)，總結(jié)智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)，為節(jié)約資源、降低耗能出謀劃策，希望能夠給廣大讀者提供理論知識(shí)和具有實(shí)效性的幫助。
1 智能變電站技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)
1.1 智能變電站技術(shù)
智能變電站技術(shù)是指利用自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了變電站信息采集、傳輸?shù)母咝缘募夹g(shù)，是當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的一種新趨勢(shì)。智能變電站技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備智能化、信息網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)議統(tǒng)一化以及運(yùn)行的智能化和自動(dòng)化。智能變電技術(shù)的到來減少了設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)行方面的成本，直接解決了傳統(tǒng)變電站電磁互感器問題，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的質(zhì)的飛躍。智能變電站分為站控層、間隔層以及過程層，三者要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，需要構(gòu)建一個(gè)可靠數(shù)據(jù)連接通道，即IEC61850通訊協(xié)議，而過程層也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定的不可取代因素。
1.2 智能變電站中的繼電保護(hù)技術(shù)
智能變電站中的繼電保護(hù)技術(shù)是運(yùn)用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)變電站的繼電保護(hù)，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等。它包括數(shù)字核心部件，即一臺(tái)專用的微型計(jì)算機(jī)，連接多種繼電保護(hù)控件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的處理；模擬量輸入接口控件，即連接計(jì)算機(jī)的外部控件，這些控件是實(shí)現(xiàn)信息采集的必要部件，包括交流電量、電流、電壓以及各種非電量信息的采集；繼電保護(hù)配置還包括開關(guān)量控制口、人機(jī)數(shù)據(jù)同步口以及外部數(shù)據(jù)分享接口等，這些都是智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的必要硬件。
2 智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)幾個(gè)問題
2.1 錯(cuò)綜復(fù)雜的數(shù)據(jù)連接造成穩(wěn)定性降低
智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行的自動(dòng)化和控制化，由于連接的電力電子設(shè)備較多，而對(duì)于環(huán)境的敏感性較高，給繼電保護(hù)的穩(wěn)定性造成影響。特別是受信息同步、電磁兼容性等因素的影響，數(shù)據(jù)連接的容易出現(xiàn)不穩(wěn)定性。
2.2 IEC61850協(xié)議帶來的安全性問題
在智能變電站繼電保護(hù)配置中，使用的協(xié)議是一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，即IEC61850協(xié)議。由于該協(xié)議是在全球網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，因此網(wǎng)絡(luò)攻擊等因素很可能給繼電保護(hù)技術(shù)帶來安全隱患。與此同時(shí)，該協(xié)議并沒有對(duì)信息的安全性做過多的規(guī)定，因此要求我們更加關(guān)注信息繼電保護(hù)的安全性。
2.3 信息的同步受到影響
合并單元輸出的數(shù)據(jù)是有時(shí)間信息的，因此如果傳輸?shù)木哂袝r(shí)間差，就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫栽斐捎绊?。如果繼電保護(hù)設(shè)備無法獲取到時(shí)間信息，就沒法完善數(shù)據(jù)的同步，特別是在同步信號(hào)丟失之后，信息的同步無疑受到影響。信息同步的影響是基于數(shù)字傳感器采樣傳輸時(shí)間受到延時(shí)傳播的結(jié)果，表現(xiàn)在交換機(jī)、接收機(jī)接收的延時(shí)性。信息出現(xiàn)同步問題對(duì)于同步系統(tǒng)的構(gòu)建危害很大，不僅增加了信息采集的時(shí)間，還會(huì)增加了信息數(shù)據(jù)整理使用時(shí)間。可以這么說，如何實(shí)現(xiàn)信息同步也是智能電站繼電保護(hù)部門必須關(guān)注的問題。
3 智能變電站繼電保護(hù)體系構(gòu)建以及注意事項(xiàng)
3.1 “三層兩網(wǎng)”架構(gòu)
所謂“三層兩網(wǎng)”是的是站控層、間隔層、過程層三層，這三層構(gòu)成了站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。智能變電站中的繼電保護(hù)站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、修改、傳輸?shù)龋^程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了開關(guān)、閉鎖等信息采集，并以把這些信號(hào)傳輸?shù)轿C(jī)處理。“三層兩網(wǎng)”是智能電站繼電保護(hù)的基本構(gòu)建，是繼電保護(hù)實(shí)效性的重要性能。
3.2 繼電保護(hù)的系統(tǒng)建模
繼電保護(hù)的系統(tǒng)建模是建立在完整的IEC61850協(xié)議上的，IEC61850協(xié)議的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了信息模型的構(gòu)建，并確立了部分信息交換規(guī)則。在系統(tǒng)建模方面，IEC61850協(xié)議以繼電保護(hù)的功能為分類，分出多個(gè)邏輯設(shè)備和邏輯節(jié)點(diǎn)，包括開關(guān)跳閘、保護(hù)采樣等節(jié)點(diǎn)。與此同時(shí)，IEC61850協(xié)議還按照通信類型進(jìn)行特定映射，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋式保護(hù)，拓展了數(shù)據(jù)類的方法。IEC61850協(xié)議是構(gòu)建繼電保護(hù)體系的必要成份，也是國(guó)際統(tǒng)一的協(xié)議，因此人們應(yīng)當(dāng)加大對(duì)IEC61850協(xié)議的數(shù)據(jù)保護(hù)，必須建立完善數(shù)據(jù)傳輸防火墻，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)保護(hù)指數(shù)。
3.3 構(gòu)建數(shù)據(jù)幀傳輸
智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)在保護(hù)裝置上擯棄了傳統(tǒng)的專門采樣、命令信號(hào)通道，使信號(hào)傳輸具有網(wǎng)絡(luò)性。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)在處理速率以及通道固定等方面不具備動(dòng)態(tài)性，相比智能繼電保護(hù)技術(shù)較為固定。而智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速的數(shù)據(jù)采樣、多控件信息獲取，并實(shí)現(xiàn)了高速的網(wǎng)絡(luò)交換和人機(jī)交換。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的傳輸必須建立在“三層兩網(wǎng)”的架構(gòu)之上，高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸也對(duì)繼電保護(hù)有一定的約束，因此完善“三層兩網(wǎng)”架構(gòu)的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)闹攸c(diǎn)工作。
3.4 完善模塊化保護(hù)功能
與傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置不同的是，智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模塊化的保護(hù)功能，完成了不同網(wǎng)絡(luò)層的信息共享。智能變電站技術(shù)保護(hù)采用“分散”的保護(hù)技術(shù)，使繼電保護(hù)不依賴于裝置，而是取決于不同的網(wǎng)絡(luò)性能，模塊化保護(hù)使繼電保護(hù)穩(wěn)定性更高。
3.5 構(gòu)建高精度同步系統(tǒng)
上文筆者也提到，智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)存在信息同步和時(shí)差問題，因此構(gòu)建一個(gè)高精度的同步系統(tǒng)勢(shì)在必得。首先，高精度的同步系統(tǒng)要構(gòu)建信息資源的共享通道，實(shí)現(xiàn)專門的信息共享和同步；其次，構(gòu)建多放射性的同步系統(tǒng)，使鏈路狀態(tài)不受影響，充分發(fā)揮智能變電站繼電保護(hù)的高精度同步。同此同時(shí)，高精度的同步系統(tǒng)要求我們利用高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效監(jiān)測(cè)和同步。
4 結(jié)語
可以這么說，智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)發(fā)展的質(zhì)的飛躍，是降低耗能、資源可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)。智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)在保護(hù)采樣、信息傳輸與同步以及穩(wěn)定性、安全性均比傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)技術(shù)有了改革，并實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)的自動(dòng)化控制，筆者相信智能變電站的繼電保護(hù)技術(shù)能夠?yàn)槭澜绲碾娋W(wǎng)建設(shè)帶來新的變革。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：預(yù)制艙；智能變電站；二次設(shè)備
引言
標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站是一種采用集成設(shè)備與系統(tǒng)、集裝箱式建筑、預(yù)制式構(gòu)筑件、裝配式施工、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的智能變電站。主要目的是提高變電站建設(shè)效率，實(shí)現(xiàn)“占地少，造價(jià)省，效率高”。
1 標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站技術(shù)特點(diǎn)
模塊化二次組合，二次設(shè)備廠家集成安裝并完成接線，符合“資源節(jié)約型”的技術(shù)要求。有助于減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，能夠改善設(shè)備的集成和集中。采用模塊化二次組合設(shè)備，應(yīng)用通用設(shè)計(jì)、通用設(shè)備、實(shí)現(xiàn)一次、二次設(shè)備的即插即用；土建建構(gòu)筑物和電氣一次設(shè)備、二次設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)裝配的智能變電站。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：
（1）節(jié)省費(fèi)用。預(yù)制艙使用的是環(huán)保集成材料就地布置在配電間隔內(nèi)，減少了二次光纜和電纜的長(zhǎng)度，節(jié)約材料降低了造價(jià)成本。
（2）減少了建筑面積和占地面積，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約環(huán)保，省去了施工過程中的諸多安裝環(huán)節(jié)，對(duì)艙內(nèi)二次設(shè)備提供了良好的工作環(huán)境，減少了環(huán)節(jié)污染。
（3）簡(jiǎn)化了二次設(shè)計(jì)，工場(chǎng)連調(diào)完成后即可生成完整的虛端子點(diǎn)表，可依據(jù)各地調(diào)度的不同要求附在設(shè)計(jì)文件中。
（4）二次設(shè)備在廠家集成安裝并完成接線，這有助于對(duì)二次設(shè)備功能的整合，能夠改善設(shè)備的集中與集成度，有效的節(jié)約設(shè)備及減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，并符合“資源節(jié)約型”的技術(shù)要求。
（5）改變建設(shè)流程，將現(xiàn)行的串行施工模式改為并行施工模式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試周期節(jié)約百分之六十以上。
2 技術(shù)要求
配送式智能變電站建設(shè)，遵循“安全性、適應(yīng)性、通用性、經(jīng)濟(jì)性”協(xié)調(diào)統(tǒng)一的原則，實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)”。
2.1 要求
戶外AIS變電站主要裝配范圍：即插即用二次設(shè)備及其箱式單元房，條件具備時(shí)采用預(yù)制式二次組合設(shè)備艙；主變壓器及其構(gòu)支架和通用幾次；220kV和110kV場(chǎng)地構(gòu)架；戶外敞開式設(shè)備及其支架和標(biāo)準(zhǔn)鋼?；A(chǔ)；35kV開關(guān)柜及其裝配式建筑；戶外GIS變電站主要裝配范圍：即插即用二次設(shè)備及其箱式單元房，條件具備時(shí)采用預(yù)制式二次組合設(shè)備艙；主變壓器及其構(gòu)支架和通用幾次；220kV和110kV場(chǎng)地構(gòu)架；戶外敞開式設(shè)備及其支架和標(biāo)準(zhǔn)鋼模基礎(chǔ)；35kV開關(guān)柜及其裝配式建筑；GIS設(shè)備及其通用基礎(chǔ)；其他建筑物裝配范圍：圍墻、防火墻、電纜溝、小型設(shè)備基礎(chǔ)。戶內(nèi)變電站生產(chǎn)綜合樓采用鋼結(jié)構(gòu)、勁性混凝土結(jié)構(gòu)或預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。
2.2 一次專業(yè)
總平面布置滿足“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)”的要求，結(jié)合大運(yùn)行、大檢修以及調(diào)控一體化生產(chǎn)模式，可取消主控通道樓等建筑物內(nèi)不必要的輔助用房。戶內(nèi)GIS變電站采用裝配式建筑時(shí)，二次設(shè)備可下放布置，也可采用預(yù)制式二次組合設(shè)備艙方案。
戶外配電裝置的布置應(yīng)能是要箱式單元房或預(yù)制式二次組合設(shè)備艙的下放布置，縮短一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的距離，戶內(nèi)配電箱布置在裝配式建筑內(nèi)時(shí)，應(yīng)考慮其安裝、檢修起吊、運(yùn)作、巡視以及氣體回收裝置所需的空間和通道。
主要電氣設(shè)備安裝。變電站電氣設(shè)備的安裝應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝庫的要求，與裝配式構(gòu)支架和通用模數(shù)設(shè)備基礎(chǔ)相結(jié)合確定合適的設(shè)備安裝工藝，戶外AIS設(shè)備與其支架間、設(shè)備支架和基礎(chǔ)間采用螺栓式鏈接。
3 預(yù)制式二次設(shè)備艙
3.1 主要形式
預(yù)制艙二次組合設(shè)備由預(yù)制艙、二次設(shè)備屏柜、二次設(shè)備等組成。預(yù)制式二次組合設(shè)備艙宜選取集裝箱行業(yè)中最通用的尺寸規(guī)格，宜選擇20、40英尺兩種長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。也可根據(jù)變電站總屏面布置圖選用其他尺寸的集裝箱。常用艙內(nèi)尺寸，如下圖所示：
考慮運(yùn)輸限制及國(guó)網(wǎng)下發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，艙體高度及寬度保持不變，長(zhǎng)度根據(jù)不同屏體數(shù)量可設(shè)置為三種尺寸（6.2m、9.2m、12.2m）。
屏柜在預(yù)制艙內(nèi)主要采用單列或雙列布置，屏柜采取單列布置時(shí)，屏柜前后左右均需預(yù)留運(yùn)行及維護(hù)通道，以便工作人員與檢修調(diào)試設(shè)備等自由通行；屏柜雙列布置時(shí)，每列屏柜背部緊靠預(yù)制艙內(nèi)部布置，兩列中間為運(yùn)行及維護(hù)通道。艙體的使用壽命大于20年。
3.2 設(shè)置原則
預(yù)制式二次設(shè)備組合設(shè)備艙應(yīng)適應(yīng)變電站的特點(diǎn)和不同配電裝置形式：盡量利用配電裝置中間空地，根據(jù)就地化原則布置于一次設(shè)備附近。設(shè)備艙應(yīng)按對(duì)象進(jìn)行設(shè)置，可多個(gè)間隔共用一個(gè)預(yù)制式二次組合設(shè)備艙，也可按電壓等級(jí)每個(gè)電壓等級(jí)設(shè)置1～3個(gè)二次保護(hù)艙。以220kV配送式智能變電站為例，按入艙二次設(shè)備劃分為站控層設(shè)備艙、220kV間隔設(shè)備艙、主變壓器設(shè)備艙、110kV間隔設(shè)備艙、公用設(shè)備艙等預(yù)制艙，艙內(nèi)屏位按終期規(guī)?？紤]，在屏位足夠的前提下，盡量建設(shè)預(yù)制艙數(shù)量。
站控層設(shè)備艙安裝服務(wù)器屏，通信數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)屏、衛(wèi)星時(shí)鐘、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備屏、公用測(cè)控屏等；220kV間隔設(shè)備艙安裝220kV線路保護(hù)測(cè)控屏、220kV母差保護(hù)屏、220kV母線測(cè)控屏、220kV故障錄波網(wǎng)絡(luò)分析屏、光纖配線屏、直流饋電屏等；主變壓器間隔設(shè)備艙安裝主變壓器保護(hù)屏、主變壓器測(cè)控屏、主變壓器故障錄波網(wǎng)絡(luò)分析屏、直流饋電屏等；110kV間隔設(shè)備艙安裝110kV線路保護(hù)測(cè)控屏、110kV母差保護(hù)屏、110kV母線測(cè)控屏、110kV故障錄波網(wǎng)絡(luò)分析屏、直流饋電屏等；公用設(shè)備艙安裝通信屏、交直流電源屏。
4 結(jié)束語
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，預(yù)制艙式智能變電站應(yīng)用的范圍越來越廣。相對(duì)于常規(guī)變電站，采用預(yù)制艙式組合二次設(shè)備可以有效的減少建筑占地面積。同時(shí)還能夠有效的減少設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等方面的工作量，對(duì)檢修維護(hù)工作進(jìn)行簡(jiǎn)化，有效的縮短建設(shè)周期，有效的減少了環(huán)境污染。與此同時(shí)還可以減少粉塵污染，對(duì)艙內(nèi)二次設(shè)備提供了良好的工作環(huán)節(jié)，有效的保證了設(shè)備的安全可靠性。
⒖嘉南
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關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng)改造；箱變模式箱體；此存設(shè)計(jì)；研究
中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 22-0000-01
箱變模式建站由于具有占地少，投資小，施工快捷，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，以及維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，并能夠滿足國(guó)家電網(wǎng)及南方電網(wǎng)提出的建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的建站目的，所以采用箱變模式來替代傳統(tǒng)的土建模式進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)110 kV以下電壓等級(jí)變電站的建設(shè)已被國(guó)內(nèi)眾多省份所采納。然而，應(yīng)用范圍廣泛不代表相關(guān)的使用技術(shù)就很到位，目前，箱變模式建站的這種方式在我國(guó)還是一個(gè)比較新鮮的事物，并且在具體的而應(yīng)用過程中，各個(gè)模塊箱體的相關(guān)規(guī)格的大小在國(guó)內(nèi)沒有相關(guān)的制度和規(guī)范進(jìn)行約束，缺少統(tǒng)一的要求來約束箱體的具體尺寸和大小，從而給相關(guān)的設(shè)計(jì)單位在采用這種方式開展工作是無從下手，從而失去了箱變制造廠家制造、施工快速和簡(jiǎn)便化運(yùn)營(yíng)的整體優(yōu)勢(shì)，最終導(dǎo)致的結(jié)果是電網(wǎng)改造花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，施工周期長(zhǎng)、施工困難。
一、箱變模式應(yīng)用的現(xiàn)狀
為能夠使箱變模式建站在我國(guó)更好的發(fā)展，多年來，在國(guó)家電網(wǎng)和相關(guān)部門的共同努力之下，南方大部和其他省份大力推行模塊化箱變模式的建設(shè)實(shí)踐工作，總結(jié)該種模式在具體的操作方面的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，不斷的與施工單位、建設(shè)單位和研究部門開展經(jīng)驗(yàn)交流，對(duì)實(shí)際實(shí)踐工作中出現(xiàn)的具體問題和經(jīng)驗(yàn)分門別類的進(jìn)行總結(jié)和歸類，最終實(shí)現(xiàn)與該種模式應(yīng)用的行業(yè)之間和研究部門之間進(jìn)行不間斷的總結(jié)和研究，從而進(jìn)一步的推動(dòng)我國(guó)箱變模式箱體在制造和使用方面的規(guī)范性和統(tǒng)一性，促進(jìn)相關(guān)的規(guī)范制度進(jìn)一步的發(fā)展。目前，現(xiàn)有的110KV以下的變電站在建設(shè)過程中所應(yīng)用到的模塊箱體大致可以分為一下幾種類型，首先是35KV的開關(guān)模塊，其次是10 KV的開關(guān)模塊、綜合控制室模塊、站用變模模塊以及消防模塊。而對(duì)于消防模塊來說，由于其內(nèi)部只是放置了消防設(shè)備，與電網(wǎng)改造過程中的相關(guān)工作聯(lián)系不是很大因此在本文中不做討論，本文主要集中討論了10KV開關(guān)模塊的相關(guān)內(nèi)容。
二、10KV的開關(guān)模塊
（一）采用單列布置的10 kV開關(guān)模塊箱體
根據(jù)農(nóng)網(wǎng)改造和變電站具體的設(shè)計(jì)方案已基本布置的整體方式，如果10KV的開關(guān)模塊箱體內(nèi)采用的是單列布置，那么其周圍具體的布置設(shè)計(jì)應(yīng)該做出以下的幾種說明，首先，由于維護(hù)時(shí)相關(guān)的設(shè)備需要拉出，因此相關(guān)的箱體的要求要根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中疏散道路的寬度不應(yīng)小于1.1m的要求以及其他相關(guān)規(guī)定行走通道的寬度不應(yīng)該小于0.8m的要求，結(jié)合相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)，并與施工單位和建設(shè)單位進(jìn)行有效的溝通，檢疫相關(guān)設(shè)備拉出后的實(shí)際距離應(yīng)該不小于1m，與此同時(shí)，考慮到這種類型的箱體的背部裝置多為中置式的裝置，依據(jù)各類型裝置的具體尺寸，對(duì)柜前維護(hù)通道的建設(shè)應(yīng)該滿足不小于1.6米的寬度，這種寬度既能滿足相關(guān)規(guī)定的要求，同時(shí)也滿足了用戶能夠有效順利的進(jìn)行巡視和維護(hù)工作的需要；其次，對(duì)于箱體后部的維護(hù)通道，由于沒有對(duì)箱體內(nèi)部的裝置沒有多少限制，因相關(guān)的距離在保證了箱體后部的互感器的檢修不受影響和電纜的連接不受影響就行，一般根據(jù)《3～110 kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高壓/低壓預(yù)裝式變電站》的規(guī)定，箱體后部的維護(hù)通道的距離一般在0.8米左右即可；再次，對(duì)于箱體的兩個(gè)側(cè)面，由于受到嚴(yán)格密封性和對(duì)相關(guān)設(shè)備和線路檢修次數(shù)沒有那么多的要求，一般預(yù)留的維護(hù)通道主要根據(jù)《3～110 kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》總則中1.0.5“配電裝置的設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則”的要求，同時(shí)兼顧方便監(jiān)管人員對(duì)模塊箱體內(nèi)部進(jìn)行維護(hù)和檢修，一般檢疫通道的寬度在0.8m最為適宜，而另一側(cè)的維護(hù)通道一般在0.2m左右即可。
（二）采用雙列布置的10 kV開關(guān)模塊箱體
如果采用的是10KV的開關(guān)模塊，而箱內(nèi)的設(shè)備采用的箱體雙列布置，相關(guān)的距離標(biāo)準(zhǔn)為，對(duì)于箱體的前部來說，由于維護(hù)通道兩側(cè)的設(shè)備同時(shí)拉出進(jìn)行檢修的可能性相對(duì)較小，同時(shí)一旦兩側(cè)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)任何的問題而對(duì)其進(jìn)行檢修就需要將整個(gè)工作系統(tǒng)停運(yùn)進(jìn)行維修，因此參照相關(guān)的技術(shù)要求，并結(jié)合相關(guān)的施工設(shè)計(jì)方案的要求，通關(guān)前部的采用的方式主要為雙車長(zhǎng)加留0.7米的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用雙列布置這種方式，在兩側(cè)柜體頂部布置母線橋用于連接兩側(cè)柜體母線的需求，母線橋可以采用一體的設(shè)計(jì)方式，從而實(shí)現(xiàn)有效的降低箱體高復(fù)的目的，滿足箱體運(yùn)輸時(shí)不會(huì)超出相關(guān)的高度要求。
三、結(jié)語
根據(jù)先進(jìn)的箱變模式在我國(guó)電網(wǎng)改造過程中的應(yīng)用情況開看，這種模式已經(jīng)得到了很大的普及和應(yīng)用，但是，箱體尺寸的設(shè)計(jì)方面一直是困擾相關(guān)設(shè)計(jì)部門的難題。隨著我國(guó)電網(wǎng)改造的不斷深化，相關(guān)的制度建設(shè)會(huì)更加的完善，設(shè)計(jì)規(guī)范也將不斷的趨于合理化和平衡化，箱變建站模式中箱體尺寸設(shè)計(jì)在未來一定會(huì)得到合理的解決。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)；非常規(guī)互感器；調(diào)試技術(shù)
Abstract：In the construction background of smart grid, the digital substation construction has attracted much more attentions. The basic structure, key technologies and debugging work are reviewed in this paper. Firstly, the definition of digital substation was introduced, and its four basic characteristics were proposed. And then according to the IEC 61850 standard, the basic structure of digital substation was presented in detail from the physical and logical fields. The key technologies were described, and then the test and debugging work were presented based on traditional substation debugging specifications. Finally, the paper provided the future development direction of digital substation.
Key Words：digital substation; IEC 61850 standard; unconventional transformer; debugging technology
中圖分類號(hào)：TM411+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
1 引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)電力的需求量日益增加，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高。如何保證供電質(zhì)量，以及電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，已成為電力部門關(guān)注的主要問題。變電站作為電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，承擔(dān)著電能轉(zhuǎn)換、分配、控制和管理的任務(wù)。近年來，計(jì)算機(jī)、信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得變電站自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)水平不斷提高，加上智能設(shè)備等技術(shù)的日趨成熟，促使以數(shù)字化技術(shù)為中心的數(shù)字化變電站建設(shè)成為可能。
數(shù)字化變電站是指以變電站內(nèi)一次、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)變電站內(nèi)信息共享和互操作，且滿足安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行要求的現(xiàn)代化變電站[1]。與傳統(tǒng)變電站相比，數(shù)字化變電站具有如下特點(diǎn)[2-3]：1）智能化的一次設(shè)備；2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；3）自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)；4）基于IEC 61850的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)。自2005年以來，國(guó)內(nèi)已相繼投運(yùn)了多座數(shù)字化變電站，電壓等級(jí)涉及110kV到500kV。四川也在2008年啟動(dòng)了110kV南塔變電站數(shù)字化改造工程，并于2009年2月28號(hào)正式投入運(yùn)行。未來，在建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的大背景下，數(shù)字化變電站建設(shè)必將成為今后變電站建設(shè)的重點(diǎn)[4-6]。
2 數(shù)字化變電站的基本結(jié)構(gòu)
從物理結(jié)構(gòu)上講，數(shù)字化變電站可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩類；從邏輯結(jié)構(gòu)上講，根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中通信協(xié)議規(guī)定，數(shù)字化變電站又可以分為“過程層”、“間隔層”和“變電站層”三個(gè)層次[7-8]。
2.1 物理結(jié)構(gòu)
2.1.1 一次設(shè)備
與傳統(tǒng)變電站相比，數(shù)字化變電站的一次設(shè)備更加智能化。采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了信號(hào)檢測(cè)與操作驅(qū)動(dòng)回路，并對(duì)采集的信號(hào)數(shù)字化處理，采用光纖進(jìn)行傳輸，保證了數(shù)字信號(hào)傳輸在電磁環(huán)境下的抗干擾水平。同時(shí)，一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)了故障的自動(dòng)檢測(cè)和診斷，減少了停電檢修的幾率，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。
智能化的一次設(shè)備主要包括：電子式電壓和電流互感器、智能化斷路器和變壓器，以及其它電氣輔助設(shè)備。
2.1.2 二次設(shè)備
變電站內(nèi)的二次設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的微處理器設(shè)計(jì)，并利用高速網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行各種模擬量、開關(guān)量和控制信息的交換，這樣就可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源的共享。
網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備包括：繼電保護(hù)、防誤閉鎖、測(cè)量控制、遠(yuǎn)動(dòng)、故障錄波、電壓無功控制、在線狀態(tài)檢測(cè)裝置，等。
2.1.3 運(yùn)行管理系統(tǒng)
數(shù)字化變電站中運(yùn)行管理系統(tǒng)應(yīng)充分利用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)提供的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的隱患，并對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，以及自動(dòng)智能的判斷。變電站運(yùn)行管理系統(tǒng)應(yīng)包括電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和保存；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；當(dāng)變電站發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)提供故障分析報(bào)告、確定故障原因及處理措施；能自動(dòng)給出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，將變電站設(shè)備“計(jì)劃?rùn)z修”變更為“狀態(tài)檢修”。
2.2 邏輯結(jié)構(gòu)
2.2.1過程層
數(shù)字化變電站中過程層是變電站內(nèi)一次設(shè)備與二次設(shè)備的智能化部分，由典型的遠(yuǎn)方I/O、智能傳感器和執(zhí)行器等裝置構(gòu)成，主要實(shí)施電氣量參數(shù)檢測(cè)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)、操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等功能。其中，電氣量參數(shù)檢測(cè)功能模塊主要對(duì)由光電電壓、電流互感器采集到的電壓、電流、相位及諧波分量進(jìn)行檢測(cè)，其它電氣量可通過間隔層的設(shè)備計(jì)算得到。同時(shí)，用數(shù)字信號(hào)代替模擬信號(hào)，能有效避免外界噪聲環(huán)境的干擾。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)功能模塊對(duì)變電站內(nèi)的變壓器、斷路器、刀閘、母線等設(shè)備的溫度、壓力、絕緣、機(jī)械特性等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。操作控制的執(zhí)行和驅(qū)動(dòng)功能模塊主要指在接收到上層的控制指令后，對(duì)變電站內(nèi)的變壓器分接頭、電容和電抗器投切、斷路器和刀閘分合等操作進(jìn)行控制。在執(zhí)行控制指令時(shí)，具有判別指令真?zhèn)渭昂侠硇缘哪芰Γ€能對(duì)動(dòng)作精度進(jìn)行智能控制。
2.2.2間隔層
數(shù)字化變電站中間隔層設(shè)備主要由按間隔對(duì)象配置的數(shù)字式保護(hù)測(cè)控、低壓保護(hù)、計(jì)量以及其它智能設(shè)備規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備組成。間隔層設(shè)備的主要功能為匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制及本間隔層操作的閉鎖功能；實(shí)施操作同期及優(yōu)先級(jí)控制；實(shí)施與上下層的通信功能。
2.2.3 變電站層
數(shù)字化變電站中變電站層由后臺(tái)監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)變電站與控制系統(tǒng)無縫通信，以及變電站各功能模塊的協(xié)調(diào)運(yùn)行。變電站層的主要任務(wù)為匯總并保存變電站內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息；基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定將數(shù)字信息傳送至調(diào)控中心；接收調(diào)控中心發(fā)送的控制指令轉(zhuǎn)移到下層執(zhí)行；具有變電站操作閉鎖控制、變電站故障自動(dòng)分析等功能。
3 數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)
3.1 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)
IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)作為唯一的變電站網(wǎng)絡(luò)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，于2004年由國(guó)際電工委員會(huì)IEC正式。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)采用了目前計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等眾多相關(guān)領(lǐng)域中許多先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)，包括面向?qū)ο蟮淖冸娬咀詣?dòng)化系統(tǒng)通信模型、基于XMLI.0的變電站配置語言SCL、抽象通信服務(wù)接口ACSI、特殊通信服務(wù)映射SCSM等，保證了電力系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性的要求。
與現(xiàn)有其它變電站通信規(guī)約比較，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)采用面向?qū)ο蠼Ｋ枷耄鞔_了一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與通信技術(shù)有效分離，主要優(yōu)點(diǎn)如下[9]：為滿足信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?，將電子設(shè)備與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行分層；為滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，采用抽象通信服務(wù)接口和特定的通信服務(wù)映射；為滿足功能模塊擴(kuò)展性及開放互操作性的要求，采用了面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)。
3.2非傳統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用
3.2.1 非常規(guī)互感器
互感器為電力系統(tǒng)計(jì)量和繼電保護(hù)裝置提供了電壓和電流信號(hào)，其測(cè)量精度及運(yùn)行的可靠性與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。傳統(tǒng)電磁式電壓和電流互感器已逐漸暴露出了諸多缺點(diǎn)：產(chǎn)品造價(jià)高，質(zhì)量重；固有的磁飽和現(xiàn)象嚴(yán)重影響了繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性；輸出模擬量信息，容易受外界環(huán)境干擾。
一些非常規(guī)互感器，包括基于光學(xué)傳感技術(shù)的光電電壓和電流互感器，以及基于空芯或低功耗鐵芯線圈感應(yīng)電流的電子式互感器，能有效克服傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注，目前已逐步從試驗(yàn)階段走向了工程應(yīng)用，成為數(shù)字化變電站建設(shè)的主要推動(dòng)力，必將為變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到積極的作用。
與傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器相比，非常規(guī)互感器的主要優(yōu)點(diǎn)為絕緣性能高，高壓側(cè)與低壓側(cè)完全隔離；不含鐵芯，徹底消除了磁飽和諧振問題；抗電磁干擾能力強(qiáng)；測(cè)量精度高；體積小、質(zhì)量輕。
3.2.2 智能斷路器
智能斷路器定義為一類配置有電子設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器，且具有開關(guān)設(shè)備基本功能，以及其它附加功能（如：監(jiān)測(cè)、診斷功能）的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。與傳統(tǒng)斷路器相比，智能斷路器將微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和新型傳感器結(jié)合起來，通過建立新的斷路器二次系統(tǒng)使其具有智能化的操作能力。
數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展對(duì)智能斷路器提出了新的要求，在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)下，智能斷路器必須具備過程層通信接口，能夠接收和發(fā)送符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的通信報(bào)文。此外，除完成斷路器的基本操作功能外，還能對(duì)斷路器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)視。智能斷路器在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上引入智能控制單元，它由數(shù)據(jù)采集、智能識(shí)別和調(diào)節(jié)裝置3個(gè)基本功能模塊構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)采集功能模塊可將電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)字信號(hào)傳輸至智能識(shí)別功能模塊，以便分析處理；智能識(shí)別功能模塊是整個(gè)智能控制單元的核心，能根據(jù)接收的數(shù)字信號(hào)和主控室發(fā)送的操作信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，并確定最佳的斷路器分合閘信息。然后對(duì)調(diào)節(jié)功能模塊發(fā)出調(diào)節(jié)信息，待調(diào)節(jié)完成后發(fā)出分合閘信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)斷路器的智能操作具有以下的優(yōu)勢(shì)：減小斷路器分合閘操作下的沖擊力和機(jī)械磨損，提高斷路器的使用壽命和操作可靠性；實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)、保護(hù)、控制及通信等高壓開關(guān)設(shè)備的智能化功能；實(shí)現(xiàn)斷路器的定相合閘及選相分閘。
3.3 設(shè)備間的互操作性
數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備間的互操作性可在最大范圍內(nèi)促進(jìn)不同廠家的設(shè)備進(jìn)行集成和擴(kuò)展，這也是制定IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的目的之一。為保證設(shè)備間的互操作性，需進(jìn)行設(shè)備的一致性和性能測(cè)試，包括間隔層設(shè)備之間、間隔層和變電站層設(shè)備之間、基于采樣值及擴(kuò)展性互操作測(cè)試。
3.4 數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性
數(shù)字變電站中光電互感器的可靠性將直接影響到數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)采集的有效性和穩(wěn)定性。數(shù)字化變電站通過采用一些光電電壓、電流互感器，將一次和二次系統(tǒng)在電氣回路中進(jìn)行有效隔離，二次系統(tǒng)的設(shè)備可直接輸出低電平的數(shù)字信號(hào)。光電互感器包含光電傳感器和光纖二次通信網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分，由模擬電路和數(shù)字回路構(gòu)成。其中，模擬回路主要包含光源、光電轉(zhuǎn)換和雙光路預(yù)處理電路；數(shù)字回路將模擬信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)采集分析，完成雙光路運(yùn)算并進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。光電互感器對(duì)溫度和電磁干擾十分敏感，到目前為止，光電傳感器在實(shí)際工程應(yīng)用中基本處于示范性探索階段，有待解決的關(guān)鍵技術(shù)包括光學(xué)傳感材料、傳感頭組裝、微信號(hào)檢測(cè)、溫度和振動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響等[10]。
4 數(shù)字化變電站調(diào)試技術(shù)
變電站調(diào)試是變電站安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的前提。與傳統(tǒng)變電站的調(diào)試相比，數(shù)字化變電站還未形成一套成熟、規(guī)范的調(diào)試方法。因此，本文在傳統(tǒng)變電站調(diào)試方法的基礎(chǔ)上，從設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面對(duì)數(shù)字化變電站進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試對(duì)象為數(shù)字化變電站相對(duì)傳統(tǒng)變電站新增的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。
4.1 設(shè)備調(diào)試
4.1.1 數(shù)字式光電互感器
數(shù)字化變電站中使用的非常規(guī)互感器種類繁多，包括電子互感器、光纖互感器、電磁互感器、有源或無源互感器，等。從技術(shù)特點(diǎn)來分析，非常規(guī)互感器可分為“光學(xué)傳感+光纖傳輸”型和“電氣傳感+光纖傳輸”型兩大類。其中，前者基于Faraday磁光效應(yīng)或Pockels電光效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，后者采用Rogowski感應(yīng)線圈進(jìn)行測(cè)量，光纖起到傳遞數(shù)字信號(hào)以及絕緣的作用。根據(jù)非常規(guī)互感器的工作原理，需進(jìn)行接地、局部放電、變比和極性、誤差測(cè)量、低壓器件的工頻耐壓等試驗(yàn)。
4.1.2 合并單元
合并單元伴隨著電子式互感器的出現(xiàn)而出現(xiàn)。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，合并單元位于過程層中，提供多個(gè)電子傳感器輸入接口和一個(gè)串行或以太網(wǎng)輸出接口，具體實(shí)現(xiàn)對(duì)多路電子式電壓、電流互感器信號(hào)進(jìn)行同步采集。
同時(shí)，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)將合并單元分成同步、多路數(shù)據(jù)接收與處理、串口發(fā)送三個(gè)功能模塊。其中，同步功能模塊接收變電站內(nèi)統(tǒng)一的同步信號(hào)，并給A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送采樣同步信號(hào)；多路數(shù)據(jù)接收與處理功能模塊將接收的多路信號(hào)按IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)打包；串口發(fā)送功能模塊對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，并由光纖傳送至間隔層設(shè)備。合并單元需進(jìn)行絕緣耐壓、光纖以太網(wǎng)端口、母線和線路合并單元拉合直流、線路合并單元電壓切換、母線合并單元電壓并列的試驗(yàn)和調(diào)試工作。
4.1.3 智能單元
對(duì)傳統(tǒng)變電站進(jìn)行數(shù)字化改造，需在其基礎(chǔ)上安裝多種智能單元。如：在常規(guī)斷路器和主變處安裝智能單元，完成信號(hào)輸出和控制輸入的光電轉(zhuǎn)換功能；用可編程軟件代替常規(guī)繼電器控制回路；用數(shù)字信號(hào)代替常規(guī)模擬信號(hào)傳輸，等。根據(jù)智能單元的功能和作用，需進(jìn)行外觀、通信網(wǎng)絡(luò)、光纖鏈路中斷反應(yīng)、智能終端傳動(dòng)等試驗(yàn)和調(diào)試工作。
4.1.4 其它設(shè)備
除上述設(shè)備外，數(shù)字化變電站中的保護(hù)和測(cè)控裝置也必須納入調(diào)試的范疇。根據(jù)設(shè)備工作原理、運(yùn)行環(huán)境以及電力行業(yè)對(duì)變電站設(shè)備規(guī)范，數(shù)字化變電站還需進(jìn)行單裝置及屏柜、二次回路檢驗(yàn)及調(diào)試工作，包括對(duì)裝置的外部結(jié)構(gòu)、繼電保護(hù)裝置的定值整定及各種配置文件、二次回路的接線、光纖端口、光纖性能等試驗(yàn)和調(diào)試工作。
數(shù)字化變電站建立在智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備基礎(chǔ)上，在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中，數(shù)字化變電站等同于一個(gè)分層的網(wǎng)絡(luò)體系，每個(gè)變電站設(shè)備可看作一個(gè)或多個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)，邏輯節(jié)點(diǎn)間由通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，并共同完成變電站的基本功能。因此，數(shù)字化變電站的各種功能都靠通信網(wǎng)絡(luò)來完成，通信網(wǎng)絡(luò)必須具備傳輸各種節(jié)點(diǎn)信息的功能，包括變電站層MMS、過程層GOOSE等。同時(shí)，通信網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具備快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力、高可靠性、良好的開放性、支持優(yōu)先級(jí)傳輸以及良好的電磁兼容性能。
數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工作包括網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)性能等方面。根據(jù)國(guó)際、國(guó)家及電力系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)變電站二次設(shè)備的各種配置文件(如：CID、SCD、GOOSE，等)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能(如：網(wǎng)絡(luò)吞吐量、傳輸延時(shí)、交換機(jī)丟包率，等)、網(wǎng)絡(luò)性能(如：GOOSE、MMS網(wǎng)絡(luò)，等)進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試。
5結(jié)論
數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集源頭和命令執(zhí)行單元，目前數(shù)字化變電站建設(shè)已經(jīng)在全國(guó)廣泛開展，這將給全國(guó)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行和管理帶來深遠(yuǎn)影響。然而仍存在以下問題有待解決：
1）傳統(tǒng)變電站數(shù)字化改造過程中需解決傳統(tǒng)設(shè)備與IEC 61850數(shù)字化設(shè)備的接口問題；
2）需制定一套全面完整且適合國(guó)內(nèi)變電站環(huán)境的變電站網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)；
3）各種新型的數(shù)字化設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用。
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【作者簡(jiǎn)介】
關(guān)鍵詞：數(shù)字化牽引變電站；嵌入式Web；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)記
中圖分類號(hào)：TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2012) 06-0000-02
一、引言
“十一五”期間，我國(guó)的鐵路建設(shè)迎來的大發(fā)展的局面，特別是2008年后，為應(yīng)對(duì)國(guó)際金融危機(jī)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響，我國(guó)及時(shí)調(diào)整宏觀經(jīng)濟(jì)政策，掀起“擴(kuò)內(nèi)需、保增長(zhǎng)”的投資，進(jìn)一步加快鐵了路建設(shè)的步伐。截止2010年底，我國(guó)電氣化鐵路里程已達(dá)4.2萬km，僅次于俄羅斯，位居亞洲第一、世界第二，成為世界電氣化鐵路大國(guó)。京廣線、隴海線、京滬線、哈大線等主要干線都已實(shí)現(xiàn)電氣化。
強(qiáng)大而可靠的供電是保證高速鐵路正常運(yùn)輸?shù)幕緱l件，電氣化鐵路牽引負(fù)荷的特殊性和供電系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)供電技術(shù)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，以基于IEC61850通信協(xié)議的高速以太網(wǎng)為橋梁、以智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備為特征，以數(shù)字化為基礎(chǔ)的鐵路供電自動(dòng)化系統(tǒng)將成為下一階段牽引供電綜合自動(dòng)化技術(shù)的主流技術(shù)，其中，嵌入式Web技術(shù)可以提高變電站內(nèi)信息共享和綜合性應(yīng)用，為變電站的運(yùn)行管理和輔助應(yīng)用提供支撐，得到了行業(yè)專家越來越多的關(guān)注。
二、數(shù)字化牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
鐵路牽引變電站自動(dòng)系統(tǒng)是對(duì)鐵路變電站的電力運(yùn)行信息及設(shè)備運(yùn)行狀況執(zhí)行保護(hù)、控制、測(cè)量、監(jiān)視等綜合性協(xié)調(diào)功能，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以提高鐵路變電站安全運(yùn)行穩(wěn)定水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，是保證鐵路運(yùn)輸?shù)囊豁?xiàng)重要的技術(shù)手段。按照IEC61850體系要求，現(xiàn)代變電站自動(dòng)化系統(tǒng)一般采用分層、分級(jí)、分布式體系結(jié)構(gòu)，分為設(shè)備層、間隔層和變電站層。其中變電站層包括變電站監(jiān)控系統(tǒng)和通信管理單元，用于全站信息的監(jiān)視、控制和、上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)的通信功能以及站內(nèi)信息的Web功能；間隔層包括保護(hù)、測(cè)控、表計(jì)、直流電源等智能單元，執(zhí)行變電站內(nèi)保護(hù)、控制、計(jì)量、監(jiān)視、監(jiān)測(cè)等一體化集成功能，；設(shè)備層包括變電站站內(nèi)的一次智能設(shè)備，如智能開關(guān)、光電式CT/PT、智能變壓器等，但由于光電子式CT/PT還存在一定技術(shù)問題，一次電氣開關(guān)和大型變壓器等關(guān)鍵設(shè)備的智能化需要一個(gè)過程，目前在鐵路牽引變電站中尚沒有采用智能一次設(shè)備。牽引變電站自動(dòng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)見圖1所示。
圖1 牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)各裝置之間采用最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850通信規(guī)約。IEC61850是一個(gè)在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中非常重要的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段之間內(nèi)，對(duì)變電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工、維護(hù)等都產(chǎn)生非常重要的影響。從某種意義上來說，IEC61850已經(jīng)成為高度集成、投資減少、方便易用、使用網(wǎng)絡(luò)通信功能代替硬接線、具備即插即用功能的新一代變電站自動(dòng)化的標(biāo)志，是各自動(dòng)化廠家正在研究的最新技術(shù)。
牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)負(fù)責(zé)鐵路用電信息的監(jiān)視和控制，一般自動(dòng)化系統(tǒng)的信息、參數(shù)配置、系統(tǒng)維護(hù)等功能由自動(dòng)化生產(chǎn)廠家專用配置工具完成，屬于自主開發(fā)產(chǎn)品，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，給變電站維護(hù)人員的學(xué)習(xí)和掌握帶來了很大的不便，增加了系統(tǒng)培訓(xùn)費(fèi)用，浪費(fèi)了社會(huì)資源，也不利于產(chǎn)品的升級(jí)改造，因此把配置管理工具“植入”變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，不啻為一種很能好的解決方法，即在牽引變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中開發(fā)嵌入式Web Server服務(wù)器，運(yùn)行維護(hù)人員根據(jù)自己的權(quán)限登錄鐵路供電內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用標(biāo)準(zhǔn)的Web Browser來配置管理變電站內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的共享。
三、嵌入式Web Server的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
（一）嵌入式Web Server的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用三層B/S瘦客戶機(jī)架構(gòu)。主控通信管理服務(wù)器與Web Brower之間的通信采用HTTP1.1協(xié)議，Web Brower的Java Applet通過Applet采用JAP（Java Applet Protocol）通信協(xié)議完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的刷新。主控通信服務(wù)器建立在VxWokrs操作系統(tǒng)之上，完成IEC61850通信服務(wù)和HTTP服務(wù)，HTTP服務(wù)與設(shè)備數(shù)據(jù)庫之間采用CGI交互接口，自動(dòng)化系統(tǒng)中的主控通信服務(wù)器與變電站內(nèi)其它智能設(shè)備采用IEC61850通信協(xié)議。
（二）嵌入式Web Server的實(shí)現(xiàn)
嵌入式Web Server嵌入在主控通信服務(wù)器中，是一個(gè)模塊化的、高性能的、可剪裁的、便于移植的軟件功能模塊。軟件模塊通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)記點(diǎn)技術(shù)在Web Browser靜態(tài)網(wǎng)頁中鏈接服務(wù)器動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的能力，從而實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的基于Web方式的配置管理功能。這種實(shí)現(xiàn)方式具有嵌入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的靜態(tài)網(wǎng)頁與通信管理器服務(wù)程序相分離的特點(diǎn)，使得通信管理服務(wù)器的數(shù)據(jù)配置和管理具有靈活性和可擴(kuò)展性。標(biāo)記點(diǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)記點(diǎn)技術(shù)是在網(wǎng)頁中需要顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的地方做一個(gè)特殊標(biāo)識(shí)，服務(wù)器程序在解析網(wǎng)頁時(shí)，如果遇到這種特殊標(biāo)識(shí)就從標(biāo)記點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中查找該標(biāo)識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并用該數(shù)據(jù)在HTML網(wǎng)頁中替換原來的特殊標(biāo)識(shí)，這種方式把用戶界面與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相分離，從而提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)訪問處理的并行性。
主控通信服務(wù)器采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)VxWorks，網(wǎng)絡(luò)編程接口是操作系統(tǒng)提供的Berkerly Sockets 4.3接口，集成開發(fā)工具為風(fēng)河公司的Tornado集成軟件，Web服務(wù)器程序采用ANSI C編寫和C++混合編寫，HTML頁面的制作采用Microsoft Frontpage 2000。
四、結(jié)語
本文給出了在通信管理服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)嵌入式WebServer的方法，對(duì)基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)記點(diǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)刷新技術(shù)給予了分析說明，希望能為數(shù)字化牽引變電站網(wǎng)絡(luò)信息提供借鑒。由于篇幅有限，本文只探討了嵌入式WebServer的應(yīng)用技術(shù)，與EIC61850協(xié)議的交互功能及其實(shí)時(shí)性和安全性問題尚需進(jìn)一步研究，這也是下一步的開發(fā)目標(biāo)。
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關(guān)鍵詞：變電站自動(dòng)化；數(shù)據(jù)通訊；保護(hù)
中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1812-2485（2011）07-037-03
信息技術(shù)是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。信息、物質(zhì)和能源一起構(gòu)成了當(dāng)今世界的三大資源。而信息又具有與其它資源所不同的顯著特點(diǎn)，即在使用中不但不會(huì)損耗，反而通過交流增值。信息技術(shù)推廣應(yīng)用的顯著成效，促使世界各國(guó)致力于信息化，而信息化的巨大需求又驅(qū)使信息技術(shù)高速發(fā)展。信息產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模居世界第二位，在提高我國(guó)企業(yè)效益，改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快企業(yè)技術(shù)改造中發(fā)揮著越來越重要的作用。在電力行業(yè)中信息化建設(shè)正在逐步走向成熟，在油田電網(wǎng)中采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及信息處理技術(shù)等，對(duì)推動(dòng)科技進(jìn)步、創(chuàng)建一流企業(yè)不僅必要而且迫切。
變電站自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)前以至今后變電站發(fā)展的重要一環(huán)，目前全國(guó)每年所新建的各等級(jí)變電站基本上都應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)。另外對(duì)于老式變電站的技術(shù)改造，也基本上全部升級(jí)為自動(dòng)化模式。在進(jìn)行變電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過程中，對(duì)包括遠(yuǎn)動(dòng)、控制、通訊、保護(hù)、計(jì)量等在內(nèi)的二次系統(tǒng)的運(yùn)行管理以及一、二次設(shè)備之間的配合提出了更高的要求。因此，變電站自動(dòng)化技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中應(yīng)用信息技術(shù)的一項(xiàng)重大創(chuàng)新，它系統(tǒng)地囊括了電力行業(yè)的各相關(guān)專業(yè)，并且涵蓋了從設(shè)備生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工、檢驗(yàn)、運(yùn)行管理等各相關(guān)部門，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和管理技術(shù)在電力系統(tǒng)內(nèi)的成功應(yīng)用。
近年來，變電站自動(dòng)化技術(shù)在勝利油田電網(wǎng)改造中的應(yīng)用取得顯著效果。為電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要支持。為進(jìn)一步在新老設(shè)備并存的勝利油田電網(wǎng)中逐步推進(jìn)電網(wǎng)自動(dòng)化改造，有必要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使技術(shù)方案更加合理、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)。
1 變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
變電站自動(dòng)化是利用先進(jìn)的應(yīng)用控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用自動(dòng)裝置進(jìn)行各種作業(yè)來減少或替代人工，對(duì)變電站設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、控制、管理和協(xié)調(diào)的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。
目前我國(guó)有不少變電站采用國(guó)外引進(jìn)的或國(guó)內(nèi)自行開發(fā)研制的系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行提高自動(dòng)化水平的技術(shù)改造，從整體上提高了變電站運(yùn)行可靠性，減少了變電站電纜等其他方面的造價(jià)，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。
1997年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行分析，總結(jié)了該系統(tǒng)的7個(gè)功能組（共63種功能），分別是：
（1）系統(tǒng)功能
（2）控制、監(jiān)視功能
（3）繼電保護(hù)功能
（4）關(guān)于繼電保護(hù)的記錄預(yù)警功能
（5）系統(tǒng)通訊功能
（6）接口功能
（7）測(cè)量表計(jì)功能
1.1 當(dāng)前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)模式
變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)模式主要因技術(shù)發(fā)展的水平、設(shè)計(jì)思路以及變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的不同而呈現(xiàn)出差異化。一般來說，當(dāng)前對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)模式的劃分原則是：一方面可以從系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路上劃分為集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式、分布式測(cè)控裝置加微機(jī)保護(hù)模式和分層分布式結(jié)構(gòu)模式；另一方面也可以按照變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所在物理安裝位置的差異將系統(tǒng)劃分為集中安裝、分層安裝和分散安裝等多種形式。
1.1.1 集中式：是一種按照功能劃分的模式，以RTU加常規(guī)保護(hù)作為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)及就地監(jiān)控。主要是在以往常規(guī)保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝了RTU裝置，系統(tǒng)各功能組件主要采用模塊化軟件連接的方式來實(shí)現(xiàn)功能，集中采集相關(guān)信息并進(jìn)行集中處理運(yùn)算，用以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)度的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能。此類系統(tǒng)目前仍有使用，存在的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在系統(tǒng)擴(kuò)展性、維護(hù)性較差方面，屬于變電站自動(dòng)化的早期模式。
1.1.2 分布式：主要為分布式微機(jī)測(cè)控裝置加微機(jī)保護(hù)模式，保護(hù)模塊和測(cè)控裝置之間相對(duì)獨(dú)立，在各功能模塊之間主要采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能，在實(shí)際應(yīng)用中往往采用多CPU協(xié)同工作方式以提高系統(tǒng)處理并行大數(shù)據(jù)量事件的能力。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)的分配方式來解決數(shù)據(jù)傳輸中的瓶頸問題，可以有效地提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。這種方式因?yàn)椴捎昧爽F(xiàn)場(chǎng)總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相對(duì)于上一種模式系統(tǒng)的擴(kuò)展性和維護(hù)性更為便捷，由于各測(cè)控裝置和保護(hù)模塊獨(dú)立運(yùn)行，因此一旦系統(tǒng)發(fā)生局部的故障不至于影響到其他模塊的正常運(yùn)行。目前分布式測(cè)控裝置加微機(jī)保護(hù)模式應(yīng)用較為廣泛。
1.1.3 分層（散）分布式：近年來，隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，隨之出現(xiàn)了面向間隔（對(duì)象）的分層分布式結(jié)構(gòu)模式。這種模式以每個(gè)間隔為保護(hù)對(duì)象，按照級(jí)別高低自上而下將變電所自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為變電所層和間隔層。在每一個(gè)間隔中，各種數(shù)據(jù)量的采集、控制和保護(hù)單元分別安裝在本間隔內(nèi)，各個(gè)單元的設(shè)備之間相互獨(dú)立，并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接和通信。一般由本間隔層內(nèi)的各功能模塊完成所需功能而不依賴通信網(wǎng)絡(luò)。目前在110kV以下電壓等級(jí)的變電站，采用此類結(jié)構(gòu)模式完全可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控裝置的一體化；在110kV及以上電壓等級(jí)的變電站中，采用此類結(jié)構(gòu)模式時(shí)保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)大多按照每個(gè)間隔分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種模式可以大量減少二次設(shè)備的數(shù)量，減少二次電纜的使用和土建工程量。這種模式由于采用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和面向間隔（對(duì)象）的設(shè)計(jì)方式，較前兩種模式來說系統(tǒng)配置更加靈活、擴(kuò)展也更為方便，既可以分散安裝在間隔層開關(guān)柜上，也可以在控制室、配電室內(nèi)分別組屏。是現(xiàn)階段變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的各種結(jié)構(gòu)中比較先進(jìn)的一種模式。
1.2 無人值班變電站的發(fā)展與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)
無人值班變電站，是指在變電站內(nèi)不設(shè)置固定運(yùn)行、維護(hù)值班人員，運(yùn)行監(jiān)測(cè)、主要控制操作全部由遠(yuǎn)方控制端進(jìn)行，只對(duì)站內(nèi)設(shè)備采取定期巡視維護(hù)的變電站。近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展；另一方面，伴隨著國(guó)家電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴程度越來越高。特別是進(jìn)入九十年代以來，隨著變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在電力行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，為無人值班變電站的推廣提供了可靠的技術(shù)保證。無人值班變電站的建設(shè)可以節(jié)約變電站的占地面積，減少常規(guī)變電站建設(shè)中的配套設(shè)備、輔助設(shè)施方面的大量投資和高額的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。正是因?yàn)榫邆溥@些傳統(tǒng)有人值班變電站所不具備的優(yōu)點(diǎn)，無人值班變電站的建設(shè)已成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在我國(guó)城市無人值班變電站占總量的比例已達(dá)到70%以上，而在山東、廣東等電力系統(tǒng)發(fā)展較快的地區(qū)無人值班變電站的比例已經(jīng)達(dá)到85%以上。
2勝利油田當(dāng)前變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用情況
在“九五”、“十五”規(guī)劃期間，勝利油田電力管理總公司以調(diào)度自動(dòng)化和變電站自動(dòng)化的推廣應(yīng)用為重點(diǎn)，積極推廣和應(yīng)用變電站自動(dòng)化技術(shù)，并將其作為今后技術(shù)改進(jìn)的重點(diǎn)?，F(xiàn)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已初步建成，調(diào)度通訊用電纜工程的規(guī)劃建設(shè)也以進(jìn)入系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)階段。無人值守變電站的逐步實(shí)施也在逐步進(jìn)行。
目前勝利油田變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的幾種模式如下：
2.1 對(duì)運(yùn)行時(shí)間二十年及以上，設(shè)備老化嚴(yán)重的
一次設(shè)備的斷路器更換為六氟化硫斷路器，避雷器更換為氧化鋅避雷器，設(shè)備的二次保護(hù)改為微機(jī)保護(hù)，并配備微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)無人值守增加通信設(shè)備和信道。
2.2 對(duì)投產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)的
進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型改造，一、二次設(shè)備運(yùn)行安全可靠的變電站仍保留常規(guī)保護(hù)，只對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行部分改進(jìn)，改進(jìn)或新增RTU部分，并為實(shí)現(xiàn)無人值守建設(shè)通信通道。主要改造有：
2.2.1 所有斷路器、主變分接頭實(shí)現(xiàn)就地控制和遙控。
2.2.2 各種測(cè)量數(shù)據(jù)、信號(hào)通過RTU傳送至調(diào)度中心。
2.2.3 保護(hù)裝置的本身狀態(tài)信號(hào)和動(dòng)作信號(hào)都接入RTU，供遙信用。
2.2.4在開關(guān)柜上增加當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方控制切換開關(guān)，替代控制屏。
2.2.5 建立通訊信道。
因這種模式常規(guī)保護(hù)不具備自檢功能，為預(yù)防不可預(yù)見的設(shè)備故障會(huì)給整個(gè)變電所運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果，需定期進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試。所以此種改造方式只能作為自動(dòng)化改造進(jìn)程的過渡。
2.3 對(duì)負(fù)荷較輕的偏遠(yuǎn)臨時(shí)變電站（6kV出線通常不多于四回）
一次設(shè)備的斷路器更換為戶外六氟化硫斷路器，避雷器更換為氧化鋅避雷器。為實(shí)現(xiàn)無人值守使用RTU和微波通信。
3 變電站自動(dòng)化新技術(shù)應(yīng)用
近幾年變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步迅速，使用的單片機(jī)從8位發(fā)展到16位、32位；設(shè)計(jì)從集中式發(fā)展到分布式；通信方式從串行通訊發(fā)展為現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)通信。
如今像南瑞、南自、許繼、四方這些國(guó)內(nèi)制造廠商為降低制造成本、提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比，和科研院所一起進(jìn)行研究開發(fā)。推出了如ISA系列（南瑞）、PS系列（南自）等這些采用以出線間隔為單元，體現(xiàn)面向?qū)ο蟮谋Ｗo(hù)、監(jiān)控一體化分布式設(shè)計(jì)。并以其獨(dú)特的風(fēng)格占據(jù)了我國(guó)主流市場(chǎng)。
3.1 雙CPU配置
其特點(diǎn)是保護(hù)功能模件與監(jiān)控功能模件均和32位微處理器且具有相同的標(biāo)準(zhǔn)硬件結(jié)構(gòu)，依靠EOROM中的固化軟件來完成不同功能。有多個(gè)獨(dú)立的CPU，分別管理保護(hù)、控制和通信，這樣做可增強(qiáng)CPU的處理能力，避免CPU負(fù)擔(dān)過重，故可靠性并未降低。還可提供雙重電源，互為熱備用。
以南自的PS6000系列產(chǎn)品為例：PS6000系列縱向分為站級(jí)層和間隔層，各單元內(nèi)保護(hù)和監(jiān)控相互獨(dú)立，單元之間和層與層之間均采用現(xiàn)場(chǎng)總線（Field Bus），各間隔單元相互獨(dú)立，僅通過站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并同站級(jí)層通信。各單元同時(shí)具有獨(dú)立的保護(hù)和監(jiān)控功能模塊，使變電站的二次回路布線大為減少、屏柜數(shù)量大為減少，并通過在相應(yīng)的單元裝置上加上相應(yīng)的操作開關(guān)和開關(guān)位置指示燈，作為開關(guān)的后備/應(yīng)急操作和監(jiān)視來替代常規(guī)的儀表屏、模擬屏、變送器屏和中央信號(hào)控制屏的功能。
3.2TCP/IP技術(shù)
Internet網(wǎng)的快速發(fā)展使TCP/IP協(xié)議得到了廣泛應(yīng)用，成為一種事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的計(jì)算機(jī)廠商和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都將其作為基本協(xié)議。最近興起的以太網(wǎng)的嵌入式應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)直接延伸至單元設(shè)備。如果將電網(wǎng)看成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，變電站這個(gè)電網(wǎng)的信息源和主要監(jiān)控點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。
傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸是采用串行接口（RS－232C或RS－422）加調(diào)制解調(diào)器（MODEM）方式，速率為0.6－1.2kbit/s。隨著電力通信網(wǎng)從電力載波、模擬微波到數(shù)字微波、光纖通道的發(fā)展，這種在高速（64kbit/s）數(shù)字信道上傳輸?shù)退倌M信號(hào)方式，所采用的數(shù)字－模擬－數(shù)字的二重轉(zhuǎn)換造成技術(shù)的不合理，不僅增加設(shè)備費(fèi)用，又造成通道帶寬資源的浪費(fèi)和降低了傳輸可靠性，可謂事倍功半。
因此，RTU系統(tǒng)上網(wǎng)TCP/IP技術(shù)是順應(yīng)當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展潮流的明智選擇。該模式要求變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層支持TCP/IP協(xié)議，在應(yīng)用層支持遠(yuǎn)動(dòng)通信協(xié)議IEC60870－5－104或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議IEC60807－6TASE.2（ICCP）協(xié)議，該模式適用于新建站的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)外的知名廠商都在積極開展這方面的探索和試制工作，如南自、南瑞、Harris、CAE、ABB等均有支持TCP/IP技術(shù)和新一代產(chǎn)品面世。
3.3 開放性設(shè)計(jì)思想
與其他設(shè)備之間的相互連接和可互操作性是如今變電站自動(dòng)化發(fā)展的一大趨勢(shì)。對(duì)于大部分已投運(yùn)的廠站，可采用在RTU上TCU/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器的方式接入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),在基于以太網(wǎng)通信的同時(shí)，通過各種規(guī)約轉(zhuǎn)換與各種保護(hù)或智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。各主站端的前置機(jī)系統(tǒng)支持上述網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和協(xié)議，這樣原有的通信規(guī)約和RTU的結(jié)構(gòu)可保持不變。使各相關(guān)主站可以共享廠站的實(shí)時(shí)信息，從根本上解決了困擾遠(yuǎn)動(dòng)領(lǐng)域多年的信息轉(zhuǎn)發(fā)和一發(fā)多收的問題。
4 結(jié)論
4.1 勝利油田電網(wǎng)作為國(guó)內(nèi)最大的企業(yè)電網(wǎng)，變電站的自動(dòng)化水平還相對(duì)較低，今后的發(fā)展方向?qū)⑹亲罱K在整個(gè)油田電網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變電站的無人值班。因此，不但需要對(duì)原有變電站進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造，同時(shí)還需要提升電網(wǎng)無人值班變電站遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的各項(xiàng)功能和配置。
4.2 當(dāng)前，在變電站自動(dòng)化的應(yīng)用和改造過程中，為實(shí)現(xiàn)無人值班的目標(biāo)，需要從前期可研、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一規(guī)劃。在變電站一、二次設(shè)備的選型、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的建設(shè)和通訊信道的規(guī)劃設(shè)計(jì)中充分考慮，同時(shí)對(duì)采用的自動(dòng)化技術(shù)要經(jīng)過充分論證，如采用有載調(diào)壓變壓器、站用變自動(dòng)投切、雙數(shù)據(jù)通訊信道等配置,確保系統(tǒng)的兼容性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。
4.3 加強(qiáng)人員培訓(xùn)，特別是需要大力提高電力調(diào)度人員和檢修人員的專業(yè)技能，通過改變現(xiàn)有管理模式，使人員結(jié)構(gòu)更為合理，電網(wǎng)運(yùn)行管理朝著各專業(yè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和站內(nèi)無人值班模式發(fā)展。以滿足下一步無人值班站在運(yùn)行過程中的通訊、遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)等各專業(yè)的綜合運(yùn)行、檢修需要。
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關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動(dòng)化
中圖分類號(hào)：TM411+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，將保護(hù)、控制、遠(yuǎn)動(dòng)、自動(dòng)裝置、故障錄波等分散的技術(shù)集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化，并可以給運(yùn)行、安全、設(shè)計(jì)、施工、檢修、維護(hù)、管理等諸多方面帶來直接或間接的效益。變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中，不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班，更新改造后的變電站，其運(yùn)行方式是越來越依賴于自動(dòng)化裝置的實(shí)用性、成熟性。 在變電站綜合自動(dòng)化數(shù)字化的領(lǐng)域中，隨著智能開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行在線狀態(tài)的檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作仿真技術(shù)的日趨成熟、 計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，特別是機(jī)電一體化設(shè)備的普及，都將極大地提高變電站建設(shè)的現(xiàn)代化水平。
一 國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展概況
1.變電站自動(dòng)化自20世紀(jì)90年代以來一直是我國(guó)電力行業(yè)中的熱點(diǎn)之一。80年代由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展,遠(yuǎn)動(dòng)終端、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、故障錄波等裝置相繼更新?lián)Q代,實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化。這些微機(jī)化的設(shè)備雖然功能各異,但其數(shù)據(jù)采集、輸入輸出回路等硬件結(jié)構(gòu)大體相似,是國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化技術(shù)的第一階段。90年代初研制出的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是在變電站控制室內(nèi)設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為變電站自動(dòng)化的心臟,另設(shè)置一數(shù)據(jù)采集和控制部件用以采集數(shù)據(jù)和發(fā)出控制命令。此類集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以認(rèn)為是國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的第二階段。90年代中期,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展,同時(shí)結(jié)合變電站的實(shí)際情況,各類分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運(yùn)行。此類分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可視為第三階段。
2.國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是從80年代開始的。日本在90年代亦新建和擴(kuò)建了多座高壓變電站,采用了以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的運(yùn)行支援系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是繼電保護(hù)裝置下放至開關(guān)現(xiàn)場(chǎng),并設(shè)置微機(jī)控制終端,采集測(cè)量值和開關(guān)接點(diǎn)信息,通過光纜傳輸至主控制室的后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),開關(guān)及隔離開關(guān)操作命令亦由主控制室通過光纜下達(dá)至終端執(zhí)行。
二 變電站綜合自動(dòng)化、數(shù)字化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)
1.集中式結(jié)構(gòu)
集中式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按信息類型劃分功能。 采用這類結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)其功能模塊與硬件無關(guān)，各功能模塊的連接通過模塊化軟件實(shí)現(xiàn)，信息是集中采集、處理和運(yùn)算的。 受計(jì)算機(jī)硬件水平的限制，該結(jié)構(gòu)在早期自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用較多，圖 1 是一種較典型的集中式結(jié)構(gòu)。
2.分布式結(jié)構(gòu)
分布式結(jié)構(gòu)則按功能設(shè)計(jì)，如按保護(hù)和監(jiān)控等功能劃分單元，分布實(shí)施。 其結(jié)構(gòu)采用主從 CPU 協(xié)同工作方式， 各功能模塊如智能電子設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。
3.分散(層)分布式結(jié)構(gòu)
分散(層)分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O(shè)計(jì)。 所謂面向?qū)ο?，就是面向電氣一次回路設(shè)備或電氣間隔設(shè)備，間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元(I/O 單元)和保護(hù)單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備附近，相互間通過通信網(wǎng)絡(luò)相連，與監(jiān)控主機(jī)通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。
三變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能
1數(shù)據(jù)采集與處理。實(shí)時(shí)采集模擬量、開關(guān)量、數(shù)字量、溫度量、脈沖量以及各類保護(hù)信息。
2報(bào)警處理。對(duì)設(shè)備故障、錯(cuò)誤操作、保護(hù)事故告警等進(jìn)行處理; 對(duì)畫面、音響、語音報(bào)警、打印等通知運(yùn)行人員進(jìn)行檢查，并進(jìn)行歷史存儲(chǔ)。
3SOE和事故追憶。重要的遙信變位、保護(hù)動(dòng)作等信息上傳SOE，保護(hù)事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)的記錄，供系統(tǒng)將來進(jìn)行事故追憶用。
4控制功能。具備就地/主站/遠(yuǎn)方三級(jí)控制，帶必要的安全檢查和防誤閉鎖。完成對(duì)斷路器、隔離開關(guān)的控制; 對(duì)主變壓器分接頭的調(diào)節(jié); 保護(hù)功能連接片的投退; 信號(hào)復(fù)歸以及設(shè)備的啟停等控制功能。
5用戶管理功能。對(duì)不同用戶可設(shè)置不同管理權(quán)限，以確保系統(tǒng)的安全性。
6.在線統(tǒng)計(jì)計(jì)算。對(duì)一些無法實(shí)測(cè)的量，提供邏輯、算術(shù)表達(dá)式由系統(tǒng)計(jì)算得到, 并可產(chǎn)生相關(guān)物理量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算值，供系統(tǒng)產(chǎn)生各種運(yùn)行報(bào)表。
7畫面顯示和打印。提供功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)潔的圖形系統(tǒng)，可將系統(tǒng)信息以圖形畫面、曲線、趨勢(shì)圖、報(bào)表等多種形式表示，支持畫面的漫游、縮放等操作，并支持各類圖形頁面的在線打印。
四 提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施
1接地和減少共阻抗耦合
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的接地主要是干擾抑制方法。在變電站設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，接地，屏蔽的結(jié)合良好，可以解決干擾問題。
2抑制干擾源的影響
外部干擾源在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)外部生成的，無法消除的。但這些障礙往往是通過電線連接由一個(gè)終端串到自動(dòng)化系統(tǒng)。因此，可以采取屏蔽措施和降低電源電路的電感耦合方法。
3 濾波
濾波是抑制自動(dòng)化系統(tǒng)的模擬輸入通道的主要手段之一。模擬輸入通道干擾主要分為差模干擾和共模干擾。對(duì)于字符串到信號(hào)電路的差模干擾，濾波方法可有效濾除；為共模干擾可采用雙端對(duì)稱輸入抑制。
4 隔離措施
采取良好的隔離和接地措施，可以減小干擾傳導(dǎo)侵入。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中行之有效的隔離措施有模擬量的隔離、開關(guān)量輸入、輸出的隔離及其他隔離措施。
五 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展
變電站綜合自動(dòng)化在一些新建變電站的運(yùn)行中表明其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、安全可靠，經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)。
結(jié)束語：
變電站綜合自動(dòng)化集微機(jī)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集及微機(jī)保護(hù)于一體,取代了變電站
的常規(guī)儀表、常規(guī)操作控制屏及中央信號(hào)系統(tǒng)等二次設(shè)備,減少了控制室面積,實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、防誤操作、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)、小電流接地選線、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信、保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、以及繼電保護(hù)定值的檢查與修改。變電站的改造，不僅節(jié)約了大量的控制電纜，取消了保護(hù)屏、信號(hào)屏、電磁式繼電器等傳統(tǒng)的設(shè)備，消除了設(shè)備隱患，降低了誤操作率，提高了變電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和供電質(zhì)量。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，總體上看就是變電站盡可能的數(shù)字化，將更多的自動(dòng)和自動(dòng)化的觀念引入電力系統(tǒng)中，同時(shí)遙感和監(jiān)控等技術(shù)充分應(yīng)用到變電站中去，可以預(yù)測(cè)，未來變電站的發(fā)展將會(huì)朝著綜合自動(dòng)化的方向前進(jìn)，目前各國(guó)也在這方面產(chǎn)生著這樣或那樣的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于我國(guó)來說是一次挑戰(zhàn)，更是一次發(fā)展機(jī)遇。
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關(guān)鍵詞 變電站；智能化；關(guān)鍵技術(shù)；一二次設(shè)備
中圖分類號(hào)TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）56-0160-02
1 智能化變電站基礎(chǔ)理論
1.1 智能化變電站的概念
粗略地說，智能化變電站是當(dāng)前數(shù)字化變電站的升級(jí)和發(fā)展，它在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家提出的智能電網(wǎng)的規(guī)劃，進(jìn)一步對(duì)變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，我們將智能化變電站定義為：采用先進(jìn)的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)、自動(dòng)運(yùn)行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同互動(dòng)等功能，達(dá)到提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行，可再生能源“即插即退”等目標(biāo)的變電站。
1.2 智能化變電站的主要特征
智能化變電站是在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上進(jìn)化而成的，作為整個(gè)電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，它的構(gòu)建與實(shí)施，與我國(guó)當(dāng)前智能電網(wǎng)的大前提息息相關(guān)，是為智能電網(wǎng)的高度發(fā)展而服務(wù)的，因此，在智能化變電站的構(gòu)建過程中，也必須遵循信息化、自動(dòng)化的科學(xué)發(fā)展要求，具體應(yīng)該具備以下功能：一是智能化變電站具有與整個(gè)電網(wǎng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的特點(diǎn)；二是智能化變電站具有較高的運(yùn)行性能；三是智能化變電站具有同時(shí)滿足不同電壓等級(jí)需求的特點(diǎn)；四是智能化變電站具有遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)值守的特點(diǎn)；五是智能化變電站具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的特點(diǎn)。
2 智能化在變電站運(yùn)用的技術(shù)探索
在智能化在變電站的運(yùn)用過程中，通過高層次、高水平的數(shù)據(jù)信息同步采集，實(shí)現(xiàn)了變電站區(qū)域協(xié)調(diào)、總體控制的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也為智能電網(wǎng)的全面發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是，在我國(guó)變電站中運(yùn)用智能化的過程，需要充分實(shí)現(xiàn)設(shè)備整合、功能強(qiáng)化、數(shù)據(jù)共享、控制靈活等目標(biāo)，這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須經(jīng)過多方面技術(shù)的應(yīng)用作為基礎(chǔ)保障，因此，本章將從智能化在變電站中的運(yùn)用技術(shù)為切入口，探索在建設(shè)智能化變電站過程中需要特別注意的相關(guān)技術(shù)。
2.1 智能化變電站標(biāo)準(zhǔn)信息基礎(chǔ)的架設(shè)
將智能化在變電站中進(jìn)行完美地運(yùn)用，必須依托一整套完整地、可靠地?cái)?shù)字技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施來完成，這些基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)的研究，根本目的是為變電站中的各種信息進(jìn)行明確性標(biāo)識(shí)，相當(dāng)于為每種信息都定義了一種全網(wǎng)唯一的編碼。智能化變電站標(biāo)準(zhǔn)信息基礎(chǔ)的架設(shè)包括設(shè)備信息的統(tǒng)一建模、智能變電站的時(shí)間同步、標(biāo)準(zhǔn)化的通信網(wǎng)絡(luò)等標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)施。
2.2 一、二次設(shè)備智能化技術(shù)的應(yīng)用
在變電站的主要設(shè)備中，通常包含有一次設(shè)備和二次設(shè)備，一次設(shè)備主要有變壓器、開關(guān)設(shè)備、互感器等，二次設(shè)備主要有輔助平臺(tái)、自動(dòng)化系統(tǒng)、一些自動(dòng)化組件等。將智能化技術(shù)充分應(yīng)用在變電站中的首要標(biāo)志之一就是對(duì)一、二次設(shè)備的智能化。這些一、二次設(shè)備在使用智能化集成技術(shù)之后，整個(gè)變電站將實(shí)現(xiàn)一種轉(zhuǎn)變，由以往分散的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧伞?biāo)準(zhǔn)的智能體的有效組合，這種組合能夠在智能電網(wǎng)的大背景下，達(dá)到與各電網(wǎng)系統(tǒng)之間的合作與協(xié)調(diào)的目標(biāo)。對(duì)一、二次設(shè)備的智能化技術(shù)，通常采取對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行智能化的方式，具體就是分別實(shí)現(xiàn)對(duì)主變壓器的智能化、開關(guān)設(shè)備智能化、互感器智能化、以及與二次設(shè)備的綜合集成等。
2.3 變電站數(shù)據(jù)的智能化采集技術(shù)
數(shù)據(jù)是智能化變電站的根本，也是變電站系統(tǒng)運(yùn)行的血肉，數(shù)據(jù)采集技術(shù)的智能化將為變電站智能化奠定基礎(chǔ)。智能化采集主要是指對(duì)變電站基礎(chǔ)信息的標(biāo)準(zhǔn)化、一體化采集的過程，它能夠智能變電站內(nèi)部信息流、業(yè)務(wù)流的充分整合。
智能化在變電站的運(yùn)用需要多個(gè)方面的深入?yún)f(xié)調(diào)和多種技術(shù)的全面應(yīng)用，不是一蹴而就的事情，除了上述重點(diǎn)分析的智能化變電站標(biāo)準(zhǔn)信息基礎(chǔ)的架設(shè)，一、二次設(shè)備智能化技術(shù)的應(yīng)用以及變電站數(shù)據(jù)的智能化采集技術(shù)之外，在智能化變電站中還應(yīng)該注意柔性電力設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)、間歇性分布式電源接入技術(shù)等其它方面的研究和應(yīng)用。
3 我國(guó)現(xiàn)階段智能化在變電站應(yīng)用的關(guān)鍵問題
在我國(guó)現(xiàn)階段，智能化變電站的建設(shè)已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但是，在不斷推進(jìn)智能變電站建設(shè)的過程中，也發(fā)現(xiàn)了面臨的一些關(guān)鍵性問題，現(xiàn)將這些問題具體進(jìn)行分析，
3.1 工程設(shè)計(jì)工具無法及時(shí)跟進(jìn)問題
智能化在變電站的運(yùn)用過程，本身是一個(gè)變革與創(chuàng)新的過程，其具有這相當(dāng)豐富的理論意義與現(xiàn)實(shí)意義，無論從變電站本身的施工設(shè)計(jì)、組織運(yùn)行還是檢修維護(hù)都需要具有更新的技術(shù)、更強(qiáng)的設(shè)備與更先進(jìn)的工具。
3.2 傳統(tǒng)變電站改造的問題
就我國(guó)目前來將，很多智能化變電站的改造是基于傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如何將這些老舊的傳統(tǒng)變電站進(jìn)行改造，改造的模式到底是什么樣的，至今沒有一個(gè)明確的答案，從理論上說，對(duì)傳統(tǒng)變電站實(shí)現(xiàn)完全智能化的改造幾乎是不可能的，只能通過一定的技術(shù)手段和增加一些智能化設(shè)備提升目前的自動(dòng)化運(yùn)行和管理水平。
3.3 智能化變電站的信息安全問題
智能化變電站的建設(shè)需要依靠充足的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，這與傳統(tǒng)的變電站相比大有不同，在傳統(tǒng)的變電站中，其信息的傳遞是基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式的，而且是主從的，而在現(xiàn)代的智能化變電站中，信息的傳遞方式已經(jīng)變成了基于廣域網(wǎng)的對(duì)等傳遞模式，由此也帶來了變電站內(nèi)的信息安全問題。
4 結(jié)論
堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的提出，是國(guó)家電網(wǎng)針對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的又一項(xiàng)戰(zhàn)略部署，而變電站作為這個(gè)戰(zhàn)略部署的排頭兵，其智能化的全面運(yùn)用將面臨著大范圍的提升與擴(kuò)展，從而使其成為智能電網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)和保障。
盡管本文就智能化在變電站的運(yùn)用方面進(jìn)行了多角度的研究，但限于水平，有很多不盡人意的地方，還需要進(jìn)一步研究。對(duì)我國(guó)而言，智能變電站的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，智能變電站的智能化不只是體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)等環(huán)節(jié)上，更主要是體現(xiàn)在對(duì)信息的獲取、利用、分析的模式上，為此，對(duì)智能化變電站的建設(shè)，還要從更多的基礎(chǔ)性建設(shè)入手進(jìn)行研究。
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