智能变电站VLAN设置方案分析
【摘要】文章根据智能变电站跨间隔数据传输的特点，结合一起因VLAN 设置不合理产生的缺陷处理过程，对智能变电站中跨间隔、跨VLAN的数据传输路径及全局性做了分析，对调试人员进行智能变电站调试时处理类似问题时提供了一种解决方案。
【关键词】智能变电站;虚拟局域网（VLAN）;报文传输;缺陷处理
智能变电站主要特点就是变电站二次系统的网络化，基于先进的网络通讯技术，建立起全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站各智能设备的自动化及互操作性。
由于间隔层与过程层之间存在大量数据传输，所以对数据流进行合理的分类导向及流量控制以防止交互网络的过量广播，才能更好的满足智能变电站对站内信息的实时性及高效性的要求。虚拟局域网VLAN（Virtual Local Area Network），是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。合理的VLAN设置方案是变电站智能设备安全、可靠运行的前提。在智能变电站的调试过程中经常遇到因VLAN设置不合理导致功能无法实现的问题。本文结合工程调试过程中一起VLAN缺陷处理过程对其设置进行分析。
表1 缺陷处理前的VLAN设置
某220kV变电站采用线-变组的接线方式，因此主变高压侧没有配置独立的合并单元，主变高压侧电能表需要从线路间隔的合并单元采集SV报文;且主变高压侧没有断路器，高压侧失灵需要启动线路保护的远跳，所以220kV线路保护A 套还需要接收#1主变保护A套的GOOSE报文。按照国网标准化设计这些数据均采用网采的形式，这就涉及到跨间隔的数据传输。而按照VLAN划分的原则主变间隔与线路间隔分处在不同的VLAN中，要实现数据的可靠传输，就需要对VLAN进行合理设置。在调试过程中试验人员利用继电保护测试仪从线路合并单元前端加入电流、电压时，发现220kV线路电能表可以准确采集到电流、电压数据，但主变电能表采集不到任何数据。试验人员检查VLAN配置表如表1所示。
从表1可以看出220kV线路间隔VLAN标记（以下简称VID）为2，#1主变间隔VID为3，按照MOXA交换机的处理机制（如表2所示），从220kV线路合并单元发出的SV报文在进入220kV间隔交换机后打上VID为2的标记，可通过光口7流出并取消标记后再通过220kV A网中心交换机的光口1进入交换机，在进入220kV A网中心交换机后继续打上VID为2的标记，因220kV A 网中心交换机的3口是链接VID为3的#1主变间隔，所以SV报文无法通过，这就导致VID为2的SV报文无法进入#1主变间隔交换机，造成#1主变电能表采集不到220kV线路间隔的电流和电压。
智能变电站通信网络技术方案 1 智能变电站通信网络总体结构 智能变电站通信网络采用IEC 61850国际标准，IEC 61850标准将变电站在结构上划分为变电站层、间隔层和过程层，并通过分层、分布、开放式网络系统实现连接。 变电站层与间隔层之间的网络称为变电站层网络，间隔层与过程层之间的网络称为过程层网络。 变电站层网络和过程层网络承载的业务功能截然不同。为了保证过程层网络的实时性、安全性，在现有的技术条件下，变电站层网络应与过程层网络物理分开，并采用100M及以上高速以太网构建。 通讯在线保护及故障系统服务器系统服务器GOOSE视频监视终端信息管理兼操作员站2兼操作员站1远动远动联动服务器子站工作站1工作站2变电站层 MMS/GOOSE网变电站层网络 超五类屏蔽 双绞线 其他智能电能保护故障间隔层设备计量测控录波 SMV网光缆过程层网络GOOSE网 合并智能单元单元过程层 光缆电缆
电子式开关设备 互感器(主变、断路器、刀闸) 智能变电站通信网络基本构架示意图 2 变电站层网络技术方案 功能: 变电站层网络功能和结构与传统变电站的计算机监控系统网络基本类似,全站信息的汇总功能(包括防误闭锁)可依靠MMS/GOOSE网络实现。 拓扑结构选择: 环形和星形拓扑结构相比，其网络可用率有所提高(单故障时两者均不损失功能，少数的复故障环形网可以保留更多的设备通信)，但是支持环网的交换机和普通星型交换机相比价格大大提高。 国内经过多年的技术积累，装置普遍具备2~3个独立以太网口, 星型网络在变电站实际应用有着更加丰富的使用经验。 国内220kV及以上变电站层网络一般采用双星型拓扑结构;110kV及以下变电站层网络一般采用单星型拓扑结构。 变电站层双星型网络结构示意图 系统服务器兼操作员站远动工作站变电站层 变电站层网络变电站层交换机2 变电站层交换机1
智能变电站辅助系统综合 监控平台介绍 Prepared on 24 November 2020
智能变电站辅助系统综合监控平台 一、系统概述 智能变电站辅助系统综合监控平台以“智能感知和智能控制”为核心，通过各种物联网技术，对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候状态监视和智能控制，完成环境、视频、火灾消防、采暖通风、照明、SF6、安全防范、门禁、变压器、配电、UPS等子系统的数据采集和监控，实现集中管理和一体化集成联动，为变电站的安全生产提供可靠的保障，从而解决了变电站安全运营的“在控”、“可控”和“易控”等问题。 二、系统组成 （一）、系统架构 （二）、系统网络拓扑
交换机服务器 站端后台机 网络视频服务器 门禁 摄像摄像头 户外刀闸温 蓄电池在线监测开关柜温度监测 电缆沟/接头温度监测SF6监测 空调仪表 电压UPS 温湿度电流烟感 电容器打火红外对射 门磁 非法入侵玻璃破碎电子围栏 水浸 空调 风机灯光 警笛 警灯 联动 协议转换器协议转换器协议转换器 消防系统 安防系统 其他子系统 TCP/IP 网络 上级监控平台 采集/控制主机 智能变电站辅助系统综合监控平台将各种子系统通过以太网或 RS232/485接口进行连接，包括前端的摄像机、各种传感器、中心机房的存储设备、服务器等，并通过软件平台进行集成和集中监视控制，形成一套辅助系统综合监控平台。 （三）、核心硬件设备：智能配电一体化监控装置 PDAS-100系列智能配电一体化监控装置，大批量应用在变电站、开闭所 和基站，实践证明产品质量的可靠性，能够兼容并利用现有绝大部分设备，有效保护客户的已有投资。能够实现大部分的传感器解析和设备控制，以及设备内部的联动控制，脱机实现联动、报警以及记录等功能。工业级设计，通过EMC4级和国网指定结构检测。 智能配电一体化监控装置是针对电力配电房的电缆温度以及母线温度无 线检测，变压器运行情况以及油温检测、配电、环境、有害气体以及可燃气体
智能变电站二次系统调试方法研究 变电站作为现代电力系统中的重要组成部分，肩负着电力系统中电能的电流以及电压的转换，是电力供电系统电流及电压集中分配的重要场所。随着科技的发展，智能变电站凭借其自身的优势在当前我国电力系统中得到了广泛的应用。智能化变电站二次系统运行的安全性、稳定性直接关系着我国经济的健康发展。智能化变电站二次系统作为整个供电系统的核心，智能化技术在整个系统中发挥着很大的作用，能有效地提高二次系统自动化的工作效率，实现供电系统的自动化控制。文章对智能变电站二次系统调试方法进行了相关的研究。 标签：智能变电站；二次系统；调试方法 引言 智能变电站作为现代科学技术发展形势下所形成的一种产物，其在电力系统中的作用越来越大。变电站是电力系统中对电能的电压计电流进行交换、集中和分配的重要场所，变电站二次系统的质量好坏直接关系到电力系统的正常运行。在这个快速发展的社会当中，人们对用电的需求越来越大，要想保障我国社会发展以及人们的正常需求，就必须对变电站二次系统的调试工作引起足够的重视，从而保障供电质量。 1 传统变电站二次系统中存在的问题 1.1 不能满足现代电力系统高可靠性的要求 在变电站二次系统中，变电站的继电保护和自动装置、远动装置等采用的都是电磁型或晶体管式设备，这些设备结构复杂、可靠性不高，缺乏自我检查故障的能力。一旦出现故障，都是依靠对常规二次系统进行定期的测试和校验来发现问题，这样的工序相当复杂，而且装置的可靠性能差。另外维护人员在定期检测中由于粗心弄错了装置，以至于存在隐患，这种状况经常发生。传统的变电站硬件设备功能是独立的，彼此间的联系很少，设备型号庞杂，在组合过程中协调性差，也容易造成设计隐患。 1.2 供电质量缺乏科学的保证 随着经济的持续发展，人民生活水平和生活质量不断的提高，人们用电量越来越大，加上工业用电和农业用电，使得电网供电负荷加大，电网运行随时可能出现故障。电能质量主要是通过电压、电流强度来体现的，电压合格与否不单单是靠发电厂调节，各变电站，特别是枢纽变电站也应该通过调节分接头位置和控制无功补偿设备进行调整，使其运行于合格的范围。传统的变电站，大多数不具备调压手段，以至于很容易出现各种问题，一旦问题发生，不能采取有效的补救措施，且缺乏科学的电能质量考核办法，不能满足目前发展的电力市场的需求。
基于智能变电站的网络结构优化的研究分析 发表时间：2016-11-08T14:41:07.017Z 来源：《电力设备》2016年第17期作者：刘鹏 [导读] 智能变电站由一次设备和二次设备2个层面构成，其基本的组成单元和普通数字化变电站并没有本质区别。 （国网北京经济技术研究院北京 102209） 摘要：介绍了智能变电站的层级构成以及各个层级的特点，在此基础上，对当前智能变电站主要的网络结构形式进行了分析，最后以某智能变电站的网络结构改造和优化为例，阐述了网络结构优化后的具体形式以及网络流量优化时所采用的优化方法。 关键词：智能变电站；网络结构优化；流量优化 引言 智能变电站由一次设备和二次设备2个层面构成，其基本的组成单元和普通数字化变电站并没有本质区别。智能变电站的优势主要体现在一次设备的智能化控制以及利用网络化来组织二次设备上，加之一次设备与二次设备之间采用了高速网络通信，因此二者之间的联系得以加强。从智能变电站组成的层次结构来看，从一次设备（互感器、断路器）开始，往下是过程层设备（主要是户外柜组件和过程层交换机），其次是隔离层设备（如各类保护装置和测控装置），最后是由以太网MMS、监控系统和远控装置构成的站控层设备。而从智能变电站的发展趋势来看，有向系统层和设备层2层结构简化的趋势。但这种2层简化结构需要依赖于大量的计算机和网络控制技术，因此短时间内还难以实现。当前的智能变电站多数仍采用传统的3层结构形式，该种结构框架的过程层设备和间隔层设备是通过过程层的网络连接来实现的。网络连接在过程层中承担着智能变电站主要数据的通信任务，这些传输数据来自于变电站运行中的状态实时数据，以及变电站的模拟量采样信息、网络中传输的设备管理信息和事件警告信息等。因此，在研究智能变电站的网络结构优化时，主要是考虑网络中数据传输的优化。 1智能变电站网络结构形式分析 智能变电站自动化系统分为站控层、间隔层和过程层3个大层次，通信连接一般都是靠站控总线和过程总线完成。其中站控总线处理站控层与间隔层各控制设备之间的通信，而过程总线处理间隔层与过程层中各种智能一次设备的通信。 从逻辑上讲，在设计时，通常可依据需要将站控总线设置为独立于过程总线，或将站控总线与过程总线合并的形式。这2种不同的布线方式各有优缺点。如果将站控总线与过程总线合并，可能会因数据时效性属性不同（实时性、非实时性）、数据控制属性不同（控制性、非控制性）而导致数据间的互相影响，降低网络资源的利用效率和网络的安全性。但这种布线方式能够提高硬件资源的利用效率，在条件允许的情况下，可通过以太网的优先级排队技术或虚拟局域网技术来实现对各类重要等级不同的数据进行分析处理。不论是采用站控总线和过程总线合并的形式还是单独布设的形式，从网络结构上看，都可以分为5个基本的层级结构：层级1（站控单元、站运行支持单元、路由器、远程控制中心）、层级2（一级交换机）、层级3（监控单元、保护单元）、层级4（二级交换机）、层级5（执行机构、传感器）。如果是站控总线和过程总线独立布设的形式，则各个层次的组成单元依次与下一层级的组成单元相连，同一层级的组成单元互不影响，形成从一级交换机开始的若干条独立的数据传输线路，此时一级交换机和二级交换机之间没有直接的线路连接，而是要经过层次3中的监控单元和保护单元。如果是站控总线和过程总线合并布设的形式，则在一级交换机和二级交换机之间直接存在直接的连接线路，但一级交换机所接收到的数据既有直接来自于二级交换机的数据，也有通过监控单元和保护单元的数据，这是这一布线方式可能存在数据干扰的根本原因。 2智能变电站网络结构优化 在本节中，将从某智能变电场升压站的组网结构优化及其网络的流量优化2个方面来展开讨论。该升压站的原系统结构，如图1所示。 2.1原系统结构特点分析 由图1可知，其网络结构为典型的“三层两网”式结构，站控层、间隔层和过程层的层次结构很明显，过程层和站控层这2级网络为独立式布置。在本例中，网络采用高速以太网搭建，过程层的网络采用了2类网络形式来分别处理上行数据和下行数据，其中电流和电压实时数据的上传、开关量的上传均由SV采样值网络完成，而分合闸控制量的下行则由GOOSE网络完成。站控层网络采用MMS/GOOSE通信方式来完成全站信息的汇总和处理。 在原站控层的组网方案中，采用的是双星型拓扑结构，冗余网络采用双网双工方式运行。而过程层的网络结构为单星型的以太网结构，保护装置由2套独立的单网配置提供，因此能够使过程层网络具有双重化的特点，且2套网络互相物理隔离。过程层中的网络采样值按点对点传输的方式完成，以直接跳闸的方式来实现对间隔层设备的保护。 采用上述组网结构后，可以实现GOOSE和SV以太网口的独立传输，在信息传输时交换机所承担的任务明确，能够有效避免数据之间的干扰。原过程层GOOSE网络承担着繁重的数据采样任务，但网络仅具备100M的流量承载力，影响了数据的传输效率，加之网络接口独立设置，因此不便于网络结构的维护。 2.2网络结构的优化 鉴于以上对原网络结构的分析，为了提高网络的实时性，充分发挥硬件的优势，本文采用了采样值信息共网传输方式，优化后的总体网络结构为GOOSE+SV并行结构。该结构在硬件方面进行了升级，交换机之间的级联端口采用千兆连接，其他硬件设备不做升级。在进行网络结构优化设计时，应参照国家电网《智能变电站技术导则》。 优化改造后的系统网络结构概述如下：（1）层次1。该层次中包含了220kV故障录波、220kV网络分析仪、220kV母线保护以及时钟服
0引言 智能变电站由一次设备和二次设备2个层面构成，其基本 的组成单元和普通数字化变电站并没有本质区别。 智能变电站的优势主要体现在一次设备的智能化控制以及利用网络化来组织二次设备上，加之一次设备与二次设备之间采用了高速网络通信，因此二者之间的联系得以加强。从智能变电站组成的层次结构来看，从一次设备（互感器、断路器）开始，往下是过程层设备（主要是户外柜组件和过程层交换机），其次是隔离层设备（如各类保护装置和测控装置），最后是由以太网MMS 、监控系统和远控装置构成的站控层设备。而从智能变电站的发展趋势来看，有向系统层和设备层2层结构简化的趋势。但这种2层简化结构需要依赖于大量的计算机和网络控制技术，因此短时间内还难以实现。 当前的智能变电站多数仍采用传统的3层结构形式，该种结构框架的过程层设备和间隔层设备是通过过程层的网络连接来实现的。网络连接在过程层中承担着智能变电站主要数据的通信任务，这些传输数据来自于变电站运行中的状态实时数据，以及变电站的模拟量采样信息、网络中传输的设备管理信息和事件警告信息等。因此， 在研究智能变电站的网络结构优化时，主要是考虑网络中数据传输的优化。 1智能变电站网络结构形式分析 智能变电站自动化系统分为站控层、间隔层和过程层3个 大层次，通信连接一般都是靠站控总线和过程总线完成。其中站控总线处理站控层与间隔层各控制设备之间的通信，而过程总线处理间隔层与过程层中各种智能一次设备的通信。 从逻辑上讲，在设计时，通常可依据需要将站控总线设置为独立于过程总线，或将站控总线与过程总线合并的形式。这2种不同的布线方式各有优缺点。如果将站控总线与过程总线合并，可能会因数据时效性属性不同（实时性、非实时性）、数据控制属性不同（控制性、非控制性）而导致数据间的互相影响，降低网络资源的利用效率和网络的安全性。但这种布线方式能够提高硬件资源的利用效率，在条件允许的情况下，可通过以太网的优先级排队技术或虚拟局域网技术来实现对各类重要等级不同的数据进行分析处理。 不论是采用站控总线和过程总线合并的形式还是单独布设的形式，从网络结构上看，都可以分为5个基本的层级结构：层级1（站控单元、站运行支持单元、路由器、远程控制中心）、层级2（一级交换机）、层级3（监控单元、保护单元）、层级4（二级交换机）、层级5（执行机构、传感器）。如果是站控总线和过程总线独立布设的形式，则各个层次的组成单元依次与下一层级的组成单元相连，同一层级的组成单元互不影响，形成从一级交换机开始的若干条独立的数据传输线路，此时一级交换机和二级交换机之间没有直接的线路连接，而是要经过层次3中的监控单元和保护单元。如果是站控总线和过程总线合并布设的形式，则在一级交换机和二级交换机之间直接存在直接的连接线路，但一级交换机所接收到的数据既有直接来自于二级交换机的数据，也有通过监控单元和保护单元的数据，这是这一布线方式可能存在数据干扰的根本原因。 2智能变电站网络结构优化 在本节中，将从某智能变电场升压站的组网结构优化及其 网络的流量优化2个方面来展开讨论。该升压站的原系统结构如图1所示。 2.1 原系统结构特点分析 由图1可知，其网络结构为典型的“三层两网”式结构，站控层、间隔层和过程层的层次结构很明显，过程层和站控层这2级网络为独立式布置。在本例中，网络采用高速以太网搭建，过程层的网络采用了2类网络形式来分别处理上行数据和下行数据，其中电流和电压实时数据的上传、开关量的上传均由SV 采样值网络完成，而分合闸控制量的下行则由GOOSE 网络完成。站控层网络采用MMS ／GOOSE 通信方式来完成全站信息的汇总和处理。 在原站控层的组网方案中，采用的是双星型拓扑结构，冗余网络采用双网双工方式运行。而过程层的网络结构为单星型的以太网结构，保护装置由2套独立的单网配置提供，因此能够使过程层网络具有双重化的特点，且2套网络互相物理隔离。过程层中的网络采样值按点对点传输的方式完成，以直接跳闸的方式来实现对间隔层设备的保护。 采用上述组网结构后，可以实现GOOSE 和SV 以太网口的独立传输，在信息传输时交换机所承担的任务明确，能够有效避免数据之间的干扰。原过程层GOOSE 网络承担着繁重的数据采样任务，但网络仅具备100M 的流量承载力，影响了数据的传输效率，加之网络接口独立设置，因此不便于网络结构的维护。 浅谈智能变电站的网络结构优化 丁文树 （泰州供电公司，江苏泰州225300） 摘要：介绍了智能变电站的层级构成以及各个层级的特点，在此基础上，对当前智能变电站主要的网络结构形式进行了分析，最后 以某智能变电站的网络结构改造和优化为例，阐述了网络结构优化后的具体形式以及网络流量优化时所采用的优化方法。 关键词：智能变电站；网络结构优化；流量优化 图1升压站原系统结构示意图 站控层设备 站控层网络 间隔层设备 过程层网络 过程层设备 合并单元 测控装置 录波装置 计量装置 智能单元 保护装置 设计与分析◆Sheji yu Fenxi 134
智能变电站网络安全策略分析与研究徐晓寅 摘要：智能变电站网络的可靠性和安全性决定了站内智能终端、合并单元、保 护装置、测控装置、自动化系统等各设备之间信息流的传输质量，会对变电站的 安全稳定运行产生直接影响。本文针对智能变电站网络存在的安全威胁，从技术 和管理方面提出了适用于智能变电站网络安全的策略。 关键词：智能变电站；网络安全；策略分析 1 智能变电站网络安全现状分析 智能变电站网络面临的安全威胁主要有内部和外部两部分：内部威胁为网络 交换机硬件问题对站内网络造成的风险；网络风暴造成站内网络瘫痪；外部人为 专业攻击造成的破坏。 1.1 外部安全威胁主要是人为专业攻击，在智能变电站网络条件下，人为专业攻击主要分为以下两种。 1.1.1 主动破坏 非法专业用户接入网络后，通过监听、拦截对站内信息及设备进行监视和控 制操作，再伪造信息向网络发送大量无用报文，使站内网络设备异常、死机甚至 无法重启，最后导致整个网络瘫痪。 1.1.2 无意识破坏 专业用户正常接入网络后，由于误操作导致大量组播报文在网络内传播，对 网络造成破坏和损失。 1.2 智能变电站面临的内部威胁主要来源于内部通信的脆弱性。智能变电站改变了原有的点对点的通信模式，取消了原有的硬接线模式，不同部件之间的通信，采用了对等的通信模式，所有变电站的智能部件之间的通信均在局域网上实现， 并且不同智能部件的关联度更加紧密。一旦某个智能部件遭到恶意攻击，就会影 响整个变电站内的通信，危及站内业务的正常运行。其安全威胁主要有以下几方面： 1.2.1 网络交换机硬件风险 变电站在正常和异常运行时，均会产生不同程度的电磁干扰，如高压电气设 备的倒闸操作、短路故障等电磁暂态过程及高压电气设备周围产生的静电场和磁场、雷电、电磁波辐射、人体与物体的静电放电等。这些电磁干扰会对交换机的 通信传输产生一定影响，导致交换机转发的报文出错，甚至丢失整帧报文，影响 智能变电站网络的安全可靠运行。因此，在强电磁干扰的情况下，交换机必须满 足零丢帧的要求，以满足过程层数字化的需求。而在实际生产现场，智能变电站 的交换机选型配置及验收都无明确的负责机构及硬件把关负责人员，导致交换机 管理处于无序甚至空白状态。 1.2.2 网络风暴 交换机作为网络核心通信设备，如果自身的报文转发机制异常，会导致网络 风暴，给智能变电站网络运维留下极大的隐患。网络风暴的基本表现为：大量重 复报文在网络中快速传播，大量信息排队等待，直至占满带宽或耗尽交换机 CPU 资源，严重影响网络的正常运行。产生网络风暴的原因很多，其中重要的原因是 网络环路问题，主要指：对过程层网络来说，虽然工程应用上通过静态VLAN划 分或 GMRP组播技术来实现网络隔离，但如果网络环路发生在同一VLAN内，仍 会产生网络风暴；对站控层网络来讲，由于没有采用任何组播报文隔离技术，GOOSE 报文组播范围为站控层全网；一旦网络内形成重复链路，GOOSE 报文就会
220kV 智能变电站过程层解决方案西电南自智能电力设备
目录 一．智能一次设备说明 (3) 1.1智能一次设备的概念 (3) 1.2设备智能化演变 (3) 1.3智能一次设备在智能电网中的作用 (3) 1.4智能一次设备现况 (4) 1.5变压器智能化 (4) 1.6断路器智能化 (5) 二、智能一次设备解决方案及建议 (8) 2.1PSSC600系列智能组件简介 (8) 2.2互感器及智能组件技术方案 (13) 2.2.1 220kV及110kV线路、母联电子式互感器技术方案 (13) 2.2.2 变压器220kV侧电子式互感器技术方案 (15) 2.2.3 变压器110kV侧电子式互感器技术方案 (16) 2.2.4变压器35kV侧电子式互感器技术方案 (17) 2.2.5 35kV出线电子式互感器技术方案 (18) 2.2.6 35kV母线电压技术方案 (18) 2.3TDC－05户外柜 (19) 2.3.1 户外柜的技术特点 (19) 2.3.2 户外柜的专利 (20) 三．组屏方案及即插即用方案 (21) 四．过程层设备配置一览表 (23)
一．智能一次设备说明 1.1 智能一次设备的概念 智能一次设备：指变电站高压设备本体（主要包括断路器、隔离开关、变压器）和智能组件组成，具有自动测量、自动控制、自动调节、自身状态监测及预警、通信功能。 （1）结构方面：一次设备+智能组件的灵活方案； （2）功能方面：监视、控制和管理设备的状态； （3）智能方面：使电网元件可观测、可控制。 1.2 设备智能化演变 图1.1 设备智能化演变 图2.1显示了设备智能化演变趋势。设备层的智能综合组件是一个包含各种装置的统一名称，即过程层设备和间隔层设备即可以组合、融合在一起的，也可以是外置安装。考虑到现有的一次设备状况，设备层设备采用“传统一次设备本身＋智能综合组件”的模式，智能综合组件可以集成，可以分散，可以嵌，可以外挂等任意组合灵活架构。智能综合组件构成，包含了传统间隔层的设备，符合现状与未来的发展。 1.3 智能一次设备在智能电网中的作用 （1）与设备管理互动：全面清晰地把握设备运行状态、发现设备潜伏故障，优化电网运行及设备检修决策、提高设备可用率、降低运行管理成本； （2）与调度系统互动：提供设备故障模式及发生几率预报，使设备状态对调度系统是可观测的，使电网调度增加新的决策维度； （3）智能高级应用：从传统关注设备可靠性转变为关注电网的可靠性，提高电网运行的智能化水平。预期设备寿命，从电网的大视角实现寿命周期成本管理。
智能变电站辅助系统综 合监控平台
一、概述 智能变电站辅助系统综合监控平台是智能变电站的重要组成部分，是集自动化技术、计算机技术、网络通信技术、视频压缩技术、射频识别技术以及智能控制术等技术为一体的综合信息平台，专门用于实现对变电站各种辅助生产系统的整合、优化、管理及控制，成为实施“大运行”战略体系不可或缺的重要技术手段。
二、目的 通过对现有孤立分散的各类二次系统资源进行规范整合，实现二次系统的优化配置、信息资源共享、部门间业务的无缝衔接，从而提高电网一体化运行水平，解决二次系统种类繁杂、运行信息割裂等问题，满足大运行体系建设的需要。 1、通过规范各类辅助生产系统的信息传输方式及通信规约，有利于统一化管理，方便新的智能化功能扩充。 2、可以实现变电站“数据集成、业务协同、管理集中、资源共享”的管理要求，实现信息的集中采集、集中传输、集中分析、集中应用，实现与其他系统的交互应用，从根本上消除产生“信息孤岛”的局面。 3、通过各种辅助生产系统的有机整合，不仅可以提升各子系统的性能，实现系统功能的统一管理及广泛联动，提高应急处理和反应能力，加强对意外灾害和突发事件的预防和管理能力。从而全面提升系统的智能化管理水平。 4、通过各种辅助生产系统的高度集成，统一上传，有利于远方人员对站内状况的全盘掌控，以加强对变电站的运行管理，提高对变电站辅助生产系统的监管质量，降低维护成本，提高运维效率。 三、适用范围 可广泛应用于各电压等级变电站/所、换流站、开闭站/所等场所。 四、产品功能
五、基于角色的差异化应用
六、九大子系统 智能变电站辅助系统综合监控平台包括视频联动子系统、火灾消防子系统、周界报警子系统、环境温湿度采集子系统、空调控制子系统、风机控制子系统、给排水控制子系统、灯光控制子系统、门禁控制子系统等九部分内容。 1) 视频联动子系统 视频联动子系统即将变电站的视频遥视的前端摄像机接入智能辅助系统的功能单元，是智能辅助系统的核心，提供与其它八个系统进行联动操作，实现视频共享及系统间协作功能。 a. 可接受其他系统的调用请求; b. 系统可保障原视频监控系统的系统功能与应用不受影响; c. 系统支持同一摄像机的多位置调用及多个摄像机的同一位置调用方式，即以目标为基础的监控模式。 2) 火灾消防子系统
智能变电站的调试流程及方法 一、智能变电站 智能变电站主要由站控层、间隔层和过程层组成。其中站控层的作用是对全站设备进行监视、控制、告警和交换信息，并即时完成数据的采集监控、操作闭锁、保护管理；间隔层的作用是对间隔层的所有实时数据信息进行汇总，并对一次设备提供保护和控制；过程层则用于电气数据的检测、设备运行参数的在线检测与统计以及操作控制的执行等。 这三层结构通过以太网、光缆等紧密地联接在一起，使得信息的采集、处理、执行等更加迅速便捷。由智能化变电站的结构图可以看出，智能变电站是智能电网的基础，在智能电网的体系结构中具有重要的作用。 二、智能变电站调试流程 2.1变电站调试流程简述 变电站调试流程可分为设备出厂验收、现场调试两大部分。出厂验收是对即将出售的设备进行质量检查；调试工作是对现场安装的设备进行现场调试，现场调试按照流程可分为单体调试、分系统调试、系统调试。 2.2智能变电站调试流程 按照《智能变电站调试规范》执行，职能变电站的调试可按照一下流程：组态配置→系统测试→系统动模（可选）→现
场调试→投产试验。 2.2.1组态配置。组态配置是智能变电站系统设计的一个步奏，是在设计图纸或意图下，进行实例化变电站内各IED设备的ICD文件，并设置为SCD文件。这项工作一般由系统集成商完成后由用户确认，这里的“用户”可以是设备使用单位，也可以是设备使用单位制定的设计调试单位。 2.2.2系统测试。系统测试是为了确保设备主要功能的正确性和设备性能指标处于正常值范围的调试实验，调试包括装置单体调试和变电站各分系统调试。 2.2.3系统动模。系统动模是为了验证继电保护等整体系统的性能和可靠性进行的变电站动态模拟试验。系统动模是在国家认定的实验机构或者具备相应实验资质的实验室进行的实验工作。动模试验的一次接线方式尽可能的与实际工程相一致，实验系统规模较大是，可以减少规模，但应保证能完成各类型保护的所有故障类型的测试。 2.2.4现场调试。现场调试是为了确保系统和设备现场安装连接和功能的正确性而进行的实验。现场调试实验包括回路、通信链路检验及传动试验。同时，设备辅助系统的调试也在现场调试阶段进行。 2.2.5投产试验。投产实验是设备在安装投入使用中用一次电流及工作电压进行检验和判定的试验。投产试验包括一次设备启动试验、核相与带负荷检查。
在智能变电站中，继电保护受自动化体系结构设计的影响较大。体系结构不仅影响保护装置的接口要求，更重要的是会从整体上影响保护设备配置、实现方式、维护方式及运行可靠性。本期简单的介绍一下智能变电站自动化系统的体系结构。 其中提到逻辑接口可以采用几种不同的方法映射到物理接口，一般逻辑接口1、3、6、9映射到站控层中，逻辑接口4、5映射到过程层中。间隔之间的通信接口8可以映射到任何一种或者同时映射到两种。上期图中没有做备注，很多朋友没看明白，这里重新备注一下。 接口1：间隔层和站控层之间交换保护数据； 接口3：间隔层内交换数据； 接口4：过程层和间隔层之间交换瞬时采样数据； 接口5：过程层和间隔层之间交换控制数据； 接口6：间隔层和变电站层之间交换控制数据； 接口8：间隔层之间交换数据； 接口9：站控层之间交换数据；
根据上述思想，国内智能站采用较多的是三层两网的结构。 1、三层 智能变电站自动化系统站控层设备包括：监控主机、数据通信网关、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、PMU数据集中器和计划管理终端等； 间隔层设备包括：继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪、及稳控装置等； 过程层设备包括：合并单元、智能终端、智能组件等。 2、两网 变电站网络在逻辑上可分为：站控层网络、间隔层网络、过程层网络。全站通信采用高速工
业以太网组成。 站控层网络是间隔层设备和站控层设备之间的网络，实现站控层内部以及站控层和间隔层之间的数据传输；（上图接口1/3/6/9） 过程层网络是间隔层设备和过程层设备之间的网络，实现间隔层设备和过程层设备之间的数据传输。（上图接口4/5） 间隔层设备之间的通讯，在物理上可以映射到站控层网络，也可以映射到过程层网络。（上图接口8） （1）站控层网络 站控层网络设备包括站控层中心交换机和间隔交换机。站控层中心交换机连接数据通信网关机、监控主机、综合应用服务器、数据服务器等设备间隔交换机链接间隔内的保护、测控和其他智能电子设备。间隔交换机与中心交换机通过光纤连成同一物理网络。上期提到过，站控层和间隔层之间的网络通信协议采用MMS，故也称为MMS网。网络可通过划分VLAN（虚拟局域网）分割成不同的逻辑网段，也就是不同的通道。 （2）过程层网络 过程层网络包括GOOSE网和SV网。 GOOSE网用于间隔层和过程层设备之间的状态与控制数据交换。GOOSE网一般按电压等级配置，220kV以上电压等级采用双网，保护装置与本间隔的智能终端之间采用GOOSE点对点通信方式。 SV网用于间隔层和过程层设备之间的采样值传输，保护装置与本间隔的合并单元之间也采用点对点的方式接入SV数据。也就是我们常说的“直采直跳”。关于直采、网采、直跳、网跳的概念我们在后面再详细介绍。 3、对时系统 智能站自动化系统中另一个重要的组成部分就是对时系统。对时系统由主时钟、时钟扩展装置、对时网络组成。主时钟采用双重化配置，支持北斗导航系统（BD）、GPS系统、地面授时信号，其中优先采用北斗导航系统。时钟同步精度优于1μs。站控层设备与时钟同步一般采用简单网络时间协议（SNTP）方式，经站控层网络对时报文接受对是信号。间隔层和过程层一般采用IRIG-B码、秒脉冲对时方式。 下图为根据某220kV智能变电站的自动化系统简化的结构示意图，方便大家了解。小编水平有限，欢迎对智能站比较了解的朋友指教讨论。
探究智能变电站的智能监测系统 发表时间：2016-03-22T16:02:44.330Z 来源：《基层建设》2015年26期供稿作者：苏峰 [导读] 国电南京自动化股份有限公司目前，我国正在大力发展智能电网技术，其中智能变电站的建设是智能电网建设不可缺少的重要环节。 国电南京自动化股份有限公司 211100 摘要：目前，我国正在大力发展智能电网技术，其中智能变电站的建设是智能电网建设不可缺少的重要环节。在智能变电站监测系统的建设中，在线智能监测系统把各种监测设备联系到一起，对电网的安全建设与正常运行起着重要作用。本文主要通过对变电站的前端信号采集与处理系统，网络传输系统和监控中心系统等三部分的介绍，阐明了智能变电站的工作方式是先信号采集与处理再信号传输到最后的监测与控制。然后分析了其系统的相容性。 关键词：智能变电站；输变电设备；智能监测系统 引言 近年来，随着自动化技术的发展，智能监控技术正逐步渗透到各个岗位。智能变电站作为电网的重要组成部分，其智能化的建设实现将对建设整个电网智能化起到关键作用。而保证智能化变电站智能化目标实现的关键因素就是智能监控系统。通过智能监控系统，可以直观、及时的了解和掌握各变电站安全情况，并对于发生的紧急情况作出应急处理方案。因此，通过对智能化变电站智能监控系统的探讨对整个电网来说具有积极意义。 1 智能变电站智能监测系统的定义 所谓智能化变电站，主要是对变电站的智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）的构建，实现24小时自动监控，减少值班人员的运行监盘。而智能监测系统则是通过网络化、信息数字化、共享标准化等方法，以先进、集成、可靠的智能化设备为主要平台完成实时监测设备状态、评估检修周期、自动控制电网、在线分析决策、智能调节调度等功能。使得电站运行变得更加安全、稳定。最终实现经济效益最大化的目的。 2 系统总体设计 2.1 智能监测系统结构 整个智能变电站在线智能监测系统可分成三个部分：前端系统、网络传输系统和监控中心系统。前端系统是指智能变电站在线监测系统对监控区域的图像采集和处理。工作过程是将前端摄像头采集到的信号经由模拟线缆接入到视频编码服务器中，再由视频编码服务器对相应的模拟信号进行编码和压缩，最后通过网络传输系统将压缩后的信号传往监控中心。变电站智能在线监测系统的系统结构图如图所示。 2.2 系统工作原理 智能变电在线智能监测系统就是把现场采集到的信号从变电站的现场采集摄像机中提取出来，再经由数据传输系统将其传输到监控中心的服务器上，也就是一个下行数据传输的过程。首先是把摄像机采集到的信号输入到各自的视频编码服务器中，然后这个服务器会对视频进行处理，先将这个信号清晰化，然后将其压缩，再把处理压缩后的信号发送到数据传输网络中，并通过数据传输网络把信号传输到监控中心。最后在监控中心的数据接收端收集来自前端的数据信息，由终端监控计算机对这些信号进行处理并进行解压缩，再通过计算机的图像电视显示墙以及声卡进行情景回放。 3 系统分部结构设计 3.1 前端子系统 变电站的监控范围称作前端现场，它主要由现场信号采集摄像机、云台和网络视频编码器三个部分组成。主要把现场摄像机采集到的模拟信号发送到视频编码服务器中，在这里视频信号会被压缩并编码成数字信号流。当变电站智能在线监测系统的监控管理中心需要查看相应的监控区域时，监控中心就会通过监控主机发出控制信号调用相应的摄像机，对前段摄像机进行控制。 3.2 网络传输系统 光同步数字传输网络是把不同类型的网元设备通过光缆路线组成的，这些不同类型的网元设备可以实现光同步数字传输网络的同步复用、交叉连接和网络故障自检、自愈等功能。交叉连接系统以灵活的分插任意支路信号，因此它可以用在光同步数字传输网络中点对点的传输，也可以在环形网和链状网的传输中应用。由于光信号在传输过程中会随传输距离的增加而产生衰耗，再生器的功能就是对光信号进行放大、整形处理，主要用于光信号的长距离传输中。当 SDH 传输网络在传输过程中某一传输通道出现故障时，数字交叉连接系统可以对复接段的通道进行保护，把这一信号接入保护通道中。 3.3 监控中心系统 变电站智能在线监测系统的监控中心系统主要是由图像监控服务器，监控管理系统和监控客户终端三部分组成的。由监控中心负责对远端和近端的现场监测设备进行统一管理，并且在管理中要对应好变电站的主控计算机，以便当相应的解码设备对相应的图像信息解码后，把还原后的信号发送到主控计算机中。最后在主控计算机上会显示相应的图像，并记录下变电站智能在线监测系统的的各设备、仪器仪表的使用情况和对应的状态，与此同时在监控中心外配置的大屏幕上可以对屏幕进行显示。变电站智能在线监测系统的控制中心可以对监控现场摄像机进行随意切换和控制。 4 系统相容性 智能变电站在线监测系统在智能监测的过程中不仅要做好监控工作，还要兼顾站内各系统相互间的关系，以防对监测结果产生影响。继电保护系统作为电网安全稳定工作的最后保护关口，它的安全性和可靠性都是最高的，这些特点也对自身有很高的要求，其中最基本的一点就是要保证系统的独立性。在变电站智能在线监测系统出现前电能量采集系统一般是通过拨号的方法向各监测部门发送相应的电量信息，这种方式比较落后。但是随着网络技术飞速发展和控制中心监控系统的改进，电量信息的网络传输也具有了另一种快速、方便的
长征220kV变电站新建工程电气调试方案 编写： 校对： 审核： 中国葛洲坝集团电力有限责任公司试验中心 2012年12月
长征220kV变电站新建工程电气系统调试方案 1 概述 长征220kV变电站位于兴义市威舍镇发哈村，距威舍镇中心直线距离4km,公路距离约8km，距212省道约90m。 电压等级为220kV/110kV/10.5kV：主变最终容量为3X180MVA，本期建设1X180MVA，220kV终期出线6回，本期建设4回；110kV终期出线14回，本期建设5回；10kV不出线，仅作为无功补偿和站用变用；10kV无功补偿装置最终容量为12X7500kvar,本期建设4X7500kvar。 所有电气设备安装结束后按GB50150-2006《电气设备交接试验标准》进行单体试验。特殊试验在行业要求适用范围内按业主要求进行。分部试运指从单体试验结束，经验收合格后至整套启动过程中所进行的控制、保护和测量功能试验。整组启动指完成对整个工程的各种参数的测试和使之处于安全、高效、可靠的运行状态。 2、工作准备 2.1 建立调试班组：组建一个有效、精干和确有技术保障的调试班组，包括高压、继保和仪表三个作业小组以及技术人员若干名，具体人数视设备的类型、数量和工期而定。以下是本公司调试骨干人员资料。
2.1．1调试主要负责人必须具有调试过多个变电站的调试经验，熟悉变电站的调试过程及技术标准，小组负责人也应具有一定的调试经验，能在主要负责人和技术员的指导下进行作业；一般工作人员也应了解电气一、二次设备的基本知识。 2.1.2工作前全体作业人员应对变电站设计图、设计说明书及作业指导书进行学习，使每个作业人员明确各项目的作业程序、分工及具体工作内容。 2.1.3参加调试的人员应通过安全规程的考试，具备一定的安全作业知识。2.1.4熟悉设计图及施工现场的环境，对设备的性能及操作相当了解；试验负责人员要有高度的责任心和相关资格，能独立带领试验人员进行对各项目的调试。 2.2 制定工作技术措施 2.2.1 编制调试作业指导书 2.2.2 作业指导书交底 2.2.3 调试作业必须做好安全围栏、警示标志，认真仔细检查试验接线，防止接线错误或误操作引起设备、人身安全事故。 2.3试验仪器：
网络分析仪在智能站中的应用 1.1 传统变电站向智能站的变革 随着IEC 61850 通信建模标准的分阶段颁布实施和电子式互感器技术、智能开关技术、计算机网络通信技术的发展，以及国家建设坚强智能电网的战略发展规划的快速推进。变电站综自技术进入了数字化、智能化时代。数字化变电站的建成投产也为电网数字化建设奠定了基础, 在变电站发展历程史上具有划时代的意义, 是一次变电技术的革命。智能变电站相对于传统变电站有众多明显优势： 1、高性能通信网络采用统一的通信规约IEC 61850 , 提高了设备之间的互操作性，不需要进行规约转换, 加快了通信速度, 降低了系统的复杂度和设计、调试和维护的难度, 提高了通信系统的性能。数字信号通过光缆传输避免了电缆带来的电磁干扰, 传输过程中无信号衰减、失真。无L 、C 滤波网络, 不产生谐振过电压。传输和处理过程中不再产生附加误差, 提升了保护、计量和测量系统的精度。光电互感器无磁饱和, 精度高, 暂态特性好。 2、高安全性光电互感器的应用, 避免了油和sF 6互感器的渗漏问题, 很大程度上减少了运行维护的工作量, 不再受渗漏油的困扰, 同时提高了安全性光电互感器高低压部分光电隔离, 使得电流互感器二次开路、电压互感器二次短路可能危及人身或设备等问题不复存在, 大大提高了安全性。光缆代替电缆, 避免了电缆端子接线松动、发热、开路和短路的危险, 提高了变电站整体安全运行水平。 3、高可靠性，设备自检功能强, 合并器收不到数据会判断通讯故障或互感器故障而发出告警, 既提高了运行的可靠性又减轻了运行人员的工作量。采集器的电源由能量线圈或激光电源提供, 两者自动切换, 互为备用。 4、高经济性采用光缆代替大量电缆, 降低成本。用光缆取代二次电缆, 简化了电缆沟、电缆层和电缆防火, 保护、自动化调试的工作量减少, 减少了运行维护成本。同时, 缩短工程周期, 减少通道重复建设和投资。实现信息共享, 兼容性高, 便于新增功能和扩展规模, 减少变电站投资成本。光电互感器采用固体绝缘, 无渗漏问题, 减少了停运检修成本。?数字化变电站技术含量高, 电缆等耗材节约, 具有节能、环保、节约社会资源的多重功效。 1.2 以太网技术在智能站的应用 IEC 61850使用以太网作为基本通信网络，变电站层与远方控制中心之间、变电站层与间隔层之间、间隔层与过程层之间分别通过基于以太网的远动网络、站级网络和过程网络交互信息。使测量、保护、控制、监测等不同专业真正实现信息共享。使不同功能可以方便地得到协调和集成，形成信息高度共享的变电站自动化系统。即基于以太网的变电站自动化系统。由于以太网具有标准化、灵活性、价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，在变电站自动化系统中，为各种特定功能构建的各自独立的专用网络将被全开放的以太网取代。以以太网技术为基础的新一代数字变电站已经成为发展中的新亮点。
智能变电站综合监控系统解决方案 变电站作为电网“大动脉”的枢纽，在国家电网中具有举足轻重的作用。保证变电站的安全、可靠、稳定运行，实行对智能变电站的高效管理，对于打造坚如磐石、固若金汤的“坚强智电网”具有重要的意义。为了提升电力调度自动化以及电力生产安全管理水平，继遥测、遥信、遥控、遥调之后，遥视系统与其他安防技术的整合应用成为智能变电站建设的热点，并成为智能变电站智能辅助系统的重要组成部分。为了满足智能变电站电力调度自动化、安全管理的应用需求，朗驰推出了具有先进性、实用性、智能性、兼容性、可扩展性等特点的智能变电站综合监控系统解决方案。 变电站视频监控需求分析 变电站监控系统所承担的任务主要有两个方面：一是安全防范;二是保障变电站设备的正常运行。安全防范方面，主要是通过在围墙、大门等区域安装摄像机、防盗探测器来防止非法闯入，保障变电站空间范围内的建筑、设备的安全，防盗、防火。在重点部位，摄像机实现24小时不间断全天候录像，并与报警系统、消防系统等实现联动。变电站设备运行保障主要是通过摄像机、灯光联动来监视主变压器等重要设备，监视场地和高压配电间设备的运行状态，通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作。同时，监控系统对主控室设备仪表盘、操作刀闸等设备进行监控，并配合其他系统(如变电站综合自动化系统等)的工作。在发生突发事件之后，通过与主站的双向音视频交流而进行事件应急处理。 变电站综合监控系统解决方案 变电站综合监控系统主要由视频监控系统、安全防范系统、综合监管平台、网络传输系统等构成。根据变电站综合监控系统的硬件组成，同时结合变电站综合监控应用的实际需求与特点，我们将整个变电站综合监控系统分为4个系统层次，既前端设备层、传输网络层、系统控制层与系统应用层，同时层与层之间采用标准的TCP/IP协议进行通讯，不受网络平台的限制。其系统结构如图一所示。 图一变电站综合监控系统架构图 1、视频监控子系统 在每个前端变电站根据现场需要，在变电站室外和门口处安装相应高速球型摄像机(保证报警时能快速响应进行联动录像)，实现对变电站区域内场景情况的远程监视、监听。 在变电站室内(主要是主变室、高压室、地压室等)，根据实际情况，可选定点彩色一体化摄像机用于对进出变电站人员进行监视;可根据远程管理人员的命令改变摄像机镜头的方位、角度、焦距等，用于对变电站内设备运行情况、现场环境进行监视。通过摄像机、拾音器采集来的音视频模拟信号接入网络视频编码器，网络视频编码器将摄像机采集的视频信号转化成数字格式的压缩码流后，通过以太网口接入其专用的网络进行传输。前端编码采用目