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中圖分類號 TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0196-01
智能化變電站是以規(guī)范化信息平臺、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)來實現(xiàn)變電站與站外系統(tǒng)協(xié)同互動、自動運行控制、實時全景監(jiān)測等功能，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、運行控制自動化、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、兼容、自主、經(jīng)濟、可靠。在電力系統(tǒng)實現(xiàn)可靠、安全供電的同時，對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。在不同的運行方式下，各種數(shù)據(jù)流有不同的優(yōu)先級和傳輸響應(yīng)速度的要求。
1.1 功能要求
計算機網(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)行實時切換。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)，變電站綜合自動化通信的關(guān)鍵節(jié)點之一就是在于構(gòu)建一個可靠、即時、高效、穩(wěn)定的計算機網(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，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日益加大，對于網(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行的質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須有效地完成電壓自動對時和自動調(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
智能化變電站對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求，主要體現(xiàn)在實時性、開放性和可靠性三方面。
1.2.1 實時性
傳輸過程所特有的即時特點一般都是由數(shù)據(jù)測控、信號保護(hù)、遠(yuǎn)程命令等功能決定。變電站在正常運行過程中數(shù)據(jù)流較??；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)即時傳輸。而大量的數(shù)據(jù)即時傳輸又需要多個處理器在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行協(xié)調(diào)互動，只有這樣，才可以形成控制命、保護(hù)算法、
采集信息，因此，我們必須保障各個處理器的命令輸出和同步采樣都盡量地保持在一個高速狀態(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，我們往往都會采用現(xiàn)場總線的設(shè)計方法來進(jìn)行，但是這種方法只能滿足普通變電站的運行要求，而完全無法滿足智能化變電站系統(tǒng)對于速度的要求。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)點就是變電站，只有變電站安全、穩(wěn)定、可靠地運行，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)對于網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性的要求更高、依賴性更強。
1.2.3 開放性
電力調(diào)度智能化的一個重要的子系統(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)該使用國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，滿足國際接口標(biāo)準(zhǔn)的要求，適應(yīng)電力調(diào)度智能化的總體設(shè)計，且滿足智能變電站內(nèi)智能電子設(shè)備的擴展要求和接口要求。
2 加強智能化變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全管理的方法對策
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，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，如果不能實現(xiàn)安全管理，那么必然會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)在計算機病毒越來越高級，越來越復(fù)雜，嚴(yán)重威脅到計算機網(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)行實時防范，掃描出病毒所在位置，對計算機系統(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，從而保障計算機網(wǎng)絡(luò)的安全性。如360安全衛(wèi)士基于人工智能算法，獨具“自學(xué)習(xí)、自進(jìn)化”優(yōu)勢，秒殺新生木馬病毒，助力360殺毒獲得AV-C國際評測查殺率第一，實時捕捉病毒威脅，預(yù)防效果更出色。全新架構(gòu)進(jìn)一步減少對系統(tǒng)資源的占用，性能提升30%以上，電腦輕快不卡機。智能引擎調(diào)度技術(shù)升級，可選同時開啟小紅傘和BitDefender兩大知名反病毒引擎，雙劍合璧查殺監(jiān)控更凌厲。同時，隔離沙箱為用戶提供百毒不侵的安全體驗，運行風(fēng)險程序不感染真實系統(tǒng)，新增“斷網(wǎng)模式”保護(hù)隱私不側(cè)漏。
2.2 加強外聯(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，對計算機信息網(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)而實現(xiàn)訪問控制、數(shù)據(jù)加密。同時，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，并且使得二者實現(xiàn)聯(lián)動，促使實現(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)改造升級過程中，嚴(yán)格按要求實行管理網(wǎng)段與業(yè)務(wù)網(wǎng)段分離，杜絕業(yè)務(wù)用機上因特網(wǎng)。
三是局域網(wǎng)計算機上安裝防病毒軟件，建立了防病毒體系，同步升級，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)的性能好的計算機，確保不能因為計算機硬件的故障而出現(xiàn)重大事故。
五是全面安裝防火設(shè)備，在機房，安裝了防火報警器，購置了滅火器材，消除一切可能引發(fā)火災(zāi)等不安全隱患。
六是加強智能化變電站系統(tǒng)計算機應(yīng)用管理，按照“全行統(tǒng)一管理，分部門保管使用”的辦法，指定計算機負(fù)責(zé)人，并按權(quán)限設(shè)置了開機密碼與網(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
總之，在這個網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的時代，保證智能化變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)完全穩(wěn)定的運行是一項任重而道遠(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，使變電站的運行具有自動化、智能化的特點。智能變電站可以有效提高變電站和電力網(wǎng)絡(luò)運行中的穩(wěn)定性，提高運行問題的解決能力。智能變電站在運行過程中，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，自動對相關(guān)問題進(jìn)行修復(fù)和解決，或者提前向電力管理監(jiān)測單位發(fā)出預(yù)警信息，從而減少電力運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，無法做到及時有效。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，智能變電站的硬件設(shè)計越來越模型化、自動化和模塊化，這就使得變電站在進(jìn)行硬件設(shè)計時，可以針對不同板塊的技術(shù)要求，進(jìn)行模塊化的設(shè)計，從而分散信息數(shù)據(jù)處理過程中過于集中、低效的問題，使信息的處理和計算更加實時性，從而保障變電站信息處理和傳輸?shù)募皶r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，是保障電網(wǎng)信息傳輸和測量、控制的實時、迅速的有效手段。在設(shè)計過程中，針對變電站的發(fā)展需要和電力網(wǎng)絡(luò)的運行規(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，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，實現(xiàn)變電管理部門對電網(wǎng)運行中的問題進(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)，對相關(guān)問題進(jìn)行自我處理和修復(fù)，實現(xiàn)變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)等功能。
2.3信息的管理存儲技術(shù)
信息的儲存是進(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)計過程中，由于要考慮到各個硬件設(shè)計之間的獨立性和配合性，在實際建設(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立性。而為了保障信息采集傳輸?shù)陌踩行?，在軟件?gòu)建和硬件的設(shè)計上，又保障了各個模塊之間的緊密聯(lián)系和密切配合，從而使智能變電站既實現(xiàn)了各個硬件模塊之間的獨立高效運行，又使得智能化的結(jié)構(gòu)整體形成密切的配合關(guān)系，從而實現(xiàn)了設(shè)計的完善和緊湊，提高了運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、自動化的技術(shù)手段，往往采取定期檢測的保護(hù)措施，這種保護(hù)方式無法監(jiān)測到電網(wǎng)發(fā)展過程中的動態(tài)變化信息，對可能出現(xiàn)的問題無法進(jìn)行跟蹤檢測。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，對電網(wǎng)運行過程進(jìn)行實時監(jiān)控，對電網(wǎng)運行過程中的運行狀態(tài)進(jìn)行自動判斷，并根據(jù)評價結(jié)果采取自動調(diào)整的保護(hù)措施，從而使繼電保護(hù)動作更加實時快捷，并實現(xiàn)了對動態(tài)電網(wǎng)信息的實時檢測。
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)和計算機技術(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，升級智能設(shè)備的的性能和防護(hù)能力，實現(xiàn)對變電站網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的實時監(jiān)控和維護(hù)，并對網(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)等計算機網(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：TM711；TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0071-02
1 遠(yuǎn)動通道在線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及工作原理
運動通道在線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及工作原理，如圖1所示。
為遠(yuǎn)程對某個變電站的遠(yuǎn)動通道進(jìn)行全面遠(yuǎn)程監(jiān)測，主要采取對遠(yuǎn)動通道進(jìn)行實時在線監(jiān)聽為主的方式。對串行通道采用并聯(lián)監(jiān)聽，串口信號為單向，只是接收、測量電壓頻率和計算誤碼率等；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，檢測遠(yuǎn)動通道運行狀態(tài)，識別出是遠(yuǎn)動通道故障、主站故障還是遠(yuǎn)動設(shè)備故障；并將相關(guān)數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)以定時短信的經(jīng)濟方式匯總到供電局的服務(wù)器上，作為準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)保存；可由用戶用指定的帳號進(jìn)行訪問。
同時故障告警短信也可直接發(fā)到運行維護(hù)人員手機，或由運行維護(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)證手機號。
2 分站裝置安全分析
2.1 模擬和數(shù)字通道監(jiān)測安全性
遠(yuǎn)動通道在線監(jiān)測裝置在模擬和數(shù)字通道上進(jìn)行并聯(lián)監(jiān)聽，只是接收、測量電壓頻率和計算誤碼率等，不發(fā)送，不影響系統(tǒng)運行。系統(tǒng)工作原理，如圖2所示。
2.2 分站網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)測安全性分析
網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)測裝置不向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送任何數(shù)據(jù)包，不影響系統(tǒng)運行。網(wǎng)絡(luò)通道監(jiān)測裝置從變電站的智能網(wǎng)管交換機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對應(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是否正常工作，并計算數(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)動通道在線監(jiān)測裝置向預(yù)先設(shè)定的主站手機號轉(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)計算機實驗室的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） 要簡單得多，但有很強的抗差分分析能力，加密速度也比DES快得多，而且對64位數(shù)據(jù)加密的密鑰長達(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?；蛑袛嗟?，經(jīng)常會有相同的明文出現(xiàn)，從而出現(xiàn)相同的密文。對此系統(tǒng)在分組通訊碼中插入隨機碼，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5號令） 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立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)，在物理層面上實現(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5號令）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，簡單講是HTTP的安全版，提供了身份驗證與加密通訊方法。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?？梢宰詣拥耐瓿杀O(jiān)測、計量、控制、測量與信息采集等諸多功能。同時也可以支持電網(wǎng)的在線決策分析、智能調(diào)節(jié)、自動控制、互動協(xié)同等高級功能。進(jìn)而實現(xiàn)了一、二次設(shè)備的智能化，實現(xiàn)了自動化的運行管理。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，因為網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)與常規(guī)變電站有著較大的差異。本文就對二次電氣設(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)計的原則
1.1變電站自動化系統(tǒng)，應(yīng)該具備全站的避免錯誤操作的閉鎖功能。
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變電站自動化系統(tǒng)主站，與微機防誤系統(tǒng)信息、故障信息管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等信息資源具有共享性，同時信息應(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。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；計量裝置；測量控制裝置；合并單元與后臺監(jiān)控系統(tǒng)等?；ジ衅餍盘柕慕M織與分配由合并單元完成。計量裝置、后臺監(jiān)控系統(tǒng)、測量控制裝置與繼電保護(hù)裝置，將交換機與合并單元分配、組織的信號完成變電站的測量、控制、計量與保護(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。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行狀態(tài)，同時經(jīng)由高速同步光纖網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)定時向調(diào)度端上傳狀態(tài)信息的功能。同時完成遠(yuǎn)程動作指令的接收與轉(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，計量裝置；測控裝置；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進(jìn)行實現(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，間隔層的裝置經(jīng)過與過程層的信息交換，實現(xiàn)控制、測量邏輯與自我保護(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，同時依據(jù)GOOSE 協(xié)議交互變位命令與開關(guān)狀態(tài)。實現(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)行一對一的連接進(jìn)行實現(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)由光纖交換機通過以組網(wǎng)的形式實現(xiàn)。
4結(jié)語
在實際建設(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。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)、運行、檢修、與維護(hù)功能變得更加高效、經(jīng)濟。因此，對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、高速運行。
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中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0221-02
當(dāng)前，我國電網(wǎng)建設(shè)在全國范圍內(nèi)展開，無論從規(guī)模還是技術(shù)性能上都在不斷擴大，為對電網(wǎng)的運行情況進(jìn)行實時的監(jiān)控和掌握，從而確保電網(wǎng)運行安全以及供電的穩(wěn)定可靠，需要對變電站進(jìn)行進(jìn)行統(tǒng)一的改革，引進(jìn)數(shù)字化自動技術(shù)，不僅能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測電網(wǎng)數(shù)據(jù)，也可以更好地加強電網(wǎng)可控性。數(shù)字自動化技術(shù)的引進(jìn)，代表著變電站二次系統(tǒng)在測量、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)功能的實用性。整合后的變電站二次系統(tǒng)可以更好地將各項應(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，實現(xiàn)信息的統(tǒng)一，為變電站自動化系統(tǒng)統(tǒng)一語義空間的構(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)字化變電站的特點與優(yōu)勢
1.1 數(shù)字化變電站的特點
（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)計和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，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）運行管理系統(tǒng)自動化
當(dāng)數(shù)字自動化技術(shù)引入變電站后，系統(tǒng)就能夠?qū)﹄娬具M(jìn)行自主檢測，程序化控制等，一旦變電站出現(xiàn)運行故障，自動化數(shù)字系統(tǒng)就能夠?qū)收线M(jìn)行及時的分析，提供相關(guān)報告，將故障原因分析出來，從而為變電站正常運行的恢復(fù)提供便利條件。
1.2 數(shù)字化變電站的優(yōu)勢
（1）有利于變電站擴展規(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)模擴展，新功能的增添時，只要將新設(shè)備增加到通信網(wǎng)絡(luò)上即可，不必對原有設(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）信息平臺的統(tǒng)一、共享得以實現(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，實現(xiàn)了變電站的測量、遠(yuǎn)動、保護(hù)和計量等系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)平臺的統(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。
（3）測量精度得到了提高
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)、測量和計量系統(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
由于計算機通信技術(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）信號傳輸可靠性得到了提升
計算機通信技術(shù)使得數(shù)字化變電站有效實現(xiàn)了信號的可靠傳輸，在傳輸信息同時進(jìn)行通信自檢信息和信息效驗碼的傳輸，從而有效防止信息誤傳，保證通信系統(tǒng)完好運行，有利于對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)備間運用，數(shù)字化變電站徹底解決了抗干擾問題，同時杜絕了二次回路兩點接地情況的發(fā)生。
2 數(shù)字化變電站應(yīng)用缺陷
（1）技術(shù)問題
數(shù)字化變電站自動化的實現(xiàn)并不是一個簡單的問題，這是一個系統(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；而且高電壓等級的電子互感器存在變化較大的情況，難以確保正常運行要求，還有如何進(jìn)行互感器安裝位置的確定、差動保護(hù)采樣數(shù)據(jù)同步的實現(xiàn)、合并單元的配置方案制定、二次設(shè)備的數(shù)字信號共享問題、數(shù)字化過程層設(shè)備的測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)字化的實現(xiàn)造成合并器增加，而合并器數(shù)據(jù)的頻繁交換，會導(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，也會出現(xiàn)誤碼、保護(hù)動作延時增加等情況；第三，受到電子式互感器自身結(jié)構(gòu)及其工作方式影響，會難以現(xiàn)場試驗互感器的角差和比差，甚至無法開展極性試驗，接線的準(zhǔn)確性只能在設(shè)備投入運行后方可進(jìn)行檢驗。
（3）保護(hù)問題
當(dāng)數(shù)字化變電站處于運行狀態(tài)時，進(jìn)行保護(hù)校驗難度較大，難以開展部分間隔保護(hù)校驗工作，這是因為要完成試驗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)校驗裝置，但是當(dāng)前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗裝置不同于合并器，無法提供電流量和電壓量，因此要實現(xiàn)保護(hù)校驗變得十分困難。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，有可能會對變電站的保護(hù)造成影響，使變電站難以穩(wěn)定可靠運行。同時對于變電站網(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)議具有較強的開放性，標(biāo)準(zhǔn)要求的具有一定彈性，這也會給變電站保護(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)備運行經(jīng)驗
對用于數(shù)字化變電站的設(shè)備，110KV及以下電壓等級的設(shè)備僅僅有3-5a的運行年限，其性能會逐漸趨于穩(wěn)定；而對220KV及以上電壓等級的設(shè)備則欠缺較為豐富的運行經(jīng)驗，不少以單問隔掛網(wǎng)進(jìn)行運行。
3.2 交換機性能
出于 GOOSE網(wǎng)方式實現(xiàn)這一目標(biāo)，數(shù)字化變電站大量采用交換機，并且發(fā)揮著重要的作用，因此需要對其進(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，互感器型號較少，現(xiàn)場運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，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及以上電壓等級數(shù)字化變電站進(jìn)行保護(hù)校驗的難度較大，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
本文對于數(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)備校驗工作，大大減少系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)所需要花費的時間，減少建設(shè)成本，提升互感器的安全性能，保證整個數(shù)字化變電站系統(tǒng)的安全運行。數(shù)字化變電站的建設(shè)和投入運行，對于勞動生產(chǎn)率的提高，人為操作失誤的減少，信息共享的實現(xiàn)以及電網(wǎng)技術(shù)、管理水平的提高都有著積極作用，能夠使得電力運行得到更可靠的保障，實現(xiàn)經(jīng)濟與社會效益的更大化。智能變電站自動化系統(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，實現(xiàn)信息共享，建設(shè)統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，推進(jìn)變電站通信的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和自由化。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號：TM411+.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
引言：
目前,綜合自動化技術(shù)已經(jīng)在我國得到廣泛的應(yīng)用,但是,綜合自動化技術(shù)的運用還存在一些技術(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,電壓等級越來越高,對系統(tǒng)運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用化,以及計算機高速網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)實時網(wǎng)絡(luò)中的開發(fā)應(yīng)用,數(shù)字化技術(shù)開始在我國逐步得到應(yīng)用。數(shù)字化變電技術(shù)代表著自動化技術(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)從源頭實現(xiàn)數(shù)字化,真正實現(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)字化電氣測量系統(tǒng),如光電/電子式互感器,實現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化應(yīng)用,并為實現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變,為實現(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、量測與計量等幾乎都是功能單一、相互獨立的裝置的模式,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)字化對象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為基礎(chǔ)，通過對數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實現(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化發(fā)展過程中的一個階段，數(shù)字化將貫穿變電站自動化的始終，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、運行管理系統(tǒng)自動化、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、功能擴展、電磁兼容、提高測量精度和信息傳輸可靠性等方面具有獨特的優(yōu)勢。
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是國際電工委員會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變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分層、功能定義和對象建模，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)和項目管理、一致性測試等方面內(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單、體積小、重量輕、安全、線性度好、輸出信號可直接與數(shù)字化二次設(shè)備接口等優(yōu)點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。
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、壓力泵起動時間累計等。
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)主要包括以下幾個方面。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊,數(shù)字化電氣量監(jiān)測系統(tǒng)具有體積小、重量輕等特點,可以有效地集成在智能開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中,按變電站機電一體化設(shè)計理念進(jìn)行功能優(yōu)化組合和設(shè)備布置。
系統(tǒng)建模實現(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,實現(xiàn)智能設(shè)備的互操作,實現(xiàn)變電站信息共享。對一、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現(xiàn)了無縫通信,從而簡化系統(tǒng)維護(hù)、配置和工程實施IEC61850標(biāo)準(zhǔn)就概念而言,IEC61850標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞以下3個方面展開:
(1)功能建模。從變電站自動化通信系統(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/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型(PartT-3/4)。
(3)變電站自動化系統(tǒng)工程和一致性測試。定義了基于XML(Extensible Make up Language)的結(jié)構(gòu)化語言(Part6),描述變電站和自動化系統(tǒng)的拓?fù)湟约癐ED結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
設(shè)備實現(xiàn)廣泛在線監(jiān)測,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)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種智能電子裝置IED(Intelligent ElectronicDevice)的故障和動作信息及信號回路狀態(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)特點和工作方式,導(dǎo)致互感器的角差、比差現(xiàn)場試驗難以進(jìn)行,甚至極性試驗也無法開展,只能等到設(shè)備投運帶電后,才能檢驗接線的準(zhǔn)確性。另外,光電/電子式互感器的局放試驗、伏安特性試驗的試驗方法和標(biāo)準(zhǔn)也與常規(guī)設(shè)備有很大的區(qū)別,這都需要設(shè)備廠家和運行主管單位專門制定。
數(shù)字化變電站保護(hù)校驗相對復(fù)雜,在變電站運行的條件下對部分間隔保護(hù)校驗的難度很大,目前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗裝置無法提供數(shù)字化保護(hù)所需的電流量和電壓量,因為電流量和電壓量必須經(jīng)過合并器才能進(jìn)入保護(hù)裝置,而要完成試驗必須自帶合并器提供模擬試驗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)校驗便顯得尤為困難。
IEC61850通信協(xié)議本身并未對變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性做任何規(guī)定,同時協(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)的效果仍有待時間的考驗。
5.結(jié)束語
數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展過程中可以實現(xiàn)對常規(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)有變電站自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(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，這是變電站自動化系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展的總的趨勢。廠站自動化技術(shù)在結(jié)構(gòu)方面，一方面需要鞏固和強化變電站自動化系統(tǒng)的功能，另一方面提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性、擴展性和靈活性，進(jìn)而在一定程度上不斷降低投資的數(shù)量，同時對設(shè)備的維護(hù)維修進(jìn)行簡化等。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)對分層分布式變電站結(jié)構(gòu)的特點進(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)共享等得以真正實現(xiàn)，并且對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模。在IEC 61850中，對電力系統(tǒng)的建模標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了明確，同時在信息模型和信息交換模型方面，對變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，對智能設(shè)備的互操作和變電站的信息，在一定程度上實現(xiàn)了共享。利用統(tǒng)一建模對一、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)則完成對資源的管理，通過無縫通信的方式對變電站內(nèi)、變電站與監(jiān)控中心之間建立了聯(lián)系，系統(tǒng)維護(hù)、配置和工程實施等在一定程度上得到了大大的簡化。
通過在線方式對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，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，同時對變電站設(shè)備在一定程度上實現(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)備之間實現(xiàn)了信息共享，以及互操作。對于數(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)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，國際電工委員會TC57工作組制定的唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)，在IEC 61850中對測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)，同時在一定程度上對數(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)議對變電站內(nèi)的IED，測控單元和繼電保護(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。通常情況下，在微機保護(hù)、電子式計量等設(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)和測量方面能夠同時滿足應(yīng)用。另外，良好的絕緣性能、較強的抗電磁干擾能力、測量頻帶寬等也是光電及電子式互感器具備的特點。
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、安全自動裝置、測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，同時在一定程度上在二次設(shè)備中不會存在常規(guī)功能裝置中重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，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方面：①實時檢測運行電力的電氣量進(jìn)行，其主要的檢測對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檢測運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，通過在線的方式，對運行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在一定程度上進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測與統(tǒng)計，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，檢測內(nèi)容主要涉及溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性等。③操作控制執(zhí)行與驅(qū)動，一般情況下，主要包括對變壓器分接頭的調(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 對于間隔層來說，對本間隔過程層的實時數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的匯總處理，同時保護(hù)一次設(shè)備，以及在一定程度上對本間隔操作閉鎖、操作同期等；對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令按照優(yōu)先級別進(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：對全站的實時數(shù)據(jù)信息，通過采用兩級高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)的匯總處理，并且對實時數(shù)據(jù)庫在一定程度上進(jìn)行相應(yīng)的刷新處理，同時對歷史數(shù)據(jù)庫按時進(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)的報送；對調(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、報警、圖像、聲音等人機聯(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。對于自動化廠家來說，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)而在一定程度上對這些技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮和完善。目前，雖然對已投運的變電站通過采用防火墻、分層分區(qū)隔離等，對其進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)，但是，在一定程度上需要時間來考驗防護(hù)效果。
保護(hù)校驗數(shù)字化變電站在變電站運行的條件下相對比較復(fù)雜，通常情況下，對部分間隔保護(hù)校驗的難度更大。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)校驗裝置來實現(xiàn)，這是因為，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，對于模擬試驗中的電流量和電壓量，通過自帶數(shù)字化輸出的試驗儀提供后才能完成相應(yīng)的試驗，對于需要大量電流電壓量的保護(hù)校驗的母差保護(hù)難度更大。
數(shù)字化變電站監(jiān)控系統(tǒng)對遙測精度要求較高，如南瑞繼保公司的監(jiān)控系統(tǒng)遙測值要求對應(yīng)遙測數(shù)據(jù)變化較大才能識別，且線路負(fù)荷達(dá)到額定的20%時，遙測顯示數(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，監(jiān)控后臺顯示遙測值為固定值且無變化，易給運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。光纖線芯對比電纜芯較為脆弱，受拔插次數(shù)、運行環(huán)境溫度、灰塵等因素影響較大。這就要求基建施工時對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)裝置運行帶來隱患。
5 結(jié)束語
在全國范圍內(nèi)，數(shù)字化變電站如雨后春筍在各地不斷興建和投運，運行時間已有一段時間，從總體的運行效果來看，設(shè)備運行比較平穩(wěn)，各類數(shù)據(jù)采集及時、傳輸準(zhǔn)確無誤，保護(hù)和自動裝置正常動作，進(jìn)而在一定程度上滿足了安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)運行要求。但隨著數(shù)字化變電站經(jīng)過更長時間的運行，有待各專業(yè)機構(gòu)進(jìn)行研究和解決。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊奇遜.變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].電力系統(tǒng)自動化，1995.
中圖分類號：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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、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。隨著計算機技術(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，直接推動了數(shù)字化變電站的發(fā)展。國內(nèi)對此也十分重視，目前已建立且正式運行的數(shù)字化變電站有200多座，不過與國外相比，還有很大差距，當(dāng)前主要出現(xiàn)的問題包括評估體系不健全；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，都對變電站產(chǎn)生了不同程度的影響，不利于電網(wǎng)安全運行。
在經(jīng)濟技術(shù)的推動下，出現(xiàn)了風(fēng)電、光伏等新能源電力，為保證電網(wǎng)正常運行，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性提出了更高的要求，同時對作為智能電網(wǎng)支撐節(jié)點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)通的實現(xiàn)，資源配置要更優(yōu)化，提高客戶調(diào)度的效率，加強與相鄰變電站電源之間的協(xié)調(diào)互動等.另外，計算機信息與通信技術(shù)的大發(fā)展，促使變電站自動化領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展同樣迅速，國外先進(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)提供強大支撐。變電站自動化領(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)化和自動化的基礎(chǔ)上，能夠?qū)ψ冸娬镜倪\行情況進(jìn)行自動監(jiān)控，采集相關(guān)信息，并加以計量控制，以保護(hù)變電站的安全，同時，智能變電站還具備智能調(diào)節(jié)、在線分析及協(xié)同互動等功能，作為智能電網(wǎng)中的重要節(jié)點，智能發(fā)電站需不斷優(yōu)化，及時完成程序的更新工作，從而有效降低運行的危險系數(shù)。智能變電站二次系統(tǒng)是由測控裝置、保護(hù)裝置以及智能終端、合并單元等設(shè)備組成，對一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，實現(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)可分為三個層次：①過程層，該層負(fù)主要責(zé)電能的變換、輸送、測量及狀態(tài)監(jiān)測等工作，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，為了完成能夠同時測量并控制多項設(shè)施以及整個變電站的目的，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)、自動化子系統(tǒng)以及對時系統(tǒng)等。
變電站涉及諸多方面，設(shè)備較多，要加強其間的信息交流，實現(xiàn)信息資源共享，需要得到兩個要素的支持：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用性，又兼顧有技術(shù)性，以計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制等技術(shù)為基礎(chǔ)，配合程序化控制，實現(xiàn)在線監(jiān)控，將當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動進(jìn)行良好的連接，以促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。
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，通常是由一個或幾個負(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量的量，供給測量儀器、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，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立安裝的互感器，同樣由兩組相互獨立的傳感器和傳感模塊組成。傳感器則由一個空芯線圈、一個低功率鐵芯線圈以及一個電容分壓器組成。③低功率互感器。在購置電子式互感器時，經(jīng)常要對其性能和經(jīng)濟性做綜合考慮，而這些因素與電壓等級密切相關(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)濟的。此時，考慮到經(jīng)濟和現(xiàn)實因素，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。簡單來說，智能開關(guān)就是實現(xiàn)開關(guān)的智能化，是對普通開關(guān)設(shè)備的改進(jìn)升級，除了基本功能，還具有一些特殊性能，主要通過監(jiān)測與診斷體現(xiàn)出來。其具體功能主要有兩點：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，可將機械儲能轉(zhuǎn)換電容儲能，將機械傳動轉(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)提到我國在2009年實施智能變電站標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但這個標(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的老路，應(yīng)盡快推出具有全國指導(dǎo)意義的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國標(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對等模式，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 我國智能變電站的未來發(fā)展趨勢
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，將會走非人工智能化道路，而機器人技術(shù)的發(fā)展也將會大大促進(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。同時低碳生態(tài)的提出與實施，促使我國智能變電站也要與生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，據(jù)我國相關(guān)報道稱，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、一體化供貨、一體化調(diào)試模式，實現(xiàn)“占地少、造價省、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)會使變電站自動化大幅提高，同時減少測控保護(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
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)備來實現(xiàn)的，因而智能變電站系統(tǒng)還需要不斷完善。
隨著“大運行”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“大運行”體系的各項要求，扎實貫徹電力生產(chǎn)“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，積極推進(jìn)自動化各項工作，確?！按筮\行”體系在縣公司穩(wěn)固落地并得到有力深化。現(xiàn)結(jié)合縣公司調(diào)度自動化安全管理的現(xiàn)狀對“大運行”體系下縣級自動化系統(tǒng)安全管理進(jìn)行探討。
1 縣公司自動化現(xiàn)狀
目前，縣公司電力調(diào)度控制分中心所轄自動變化設(shè)備主要包括：調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。調(diào)度自動化系統(tǒng)主要對電網(wǎng)10kV及以上電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，配電自動化系統(tǒng)對具有配電自動化功能的10kV及以下電壓等級的電網(wǎng)進(jìn)行管理，兩者通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)對變電站10kV一次設(shè)備的管理。
2 縣級自動化安全管理
自動化管理不僅是對設(shè)備的管理，同時也是對人員的管理，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 強化調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全，提升網(wǎng)絡(luò)運監(jiān)水平
縣級調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)主要承載變電站實時、非實時、應(yīng)急等業(yè)務(wù)，在縣公司建設(shè)時間不長，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)運行安全，可通過“抓培訓(xùn)、重過程、看實效”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“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)會上級安全精神，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，提高運維人員技能水平，強化人員安全意識。
（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)及配置備份并及時歸檔。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時，本著“先遠(yuǎn)程、再現(xiàn)場；先主站、再分站；先分析、再動手”的原則，逐個環(huán)節(jié)分析，逐臺設(shè)備分析，縮小故障查找范圍，盡快鎖定故障點，以便于及時消除，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)暢通。
（3）重實效。在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中，要借助變電站改造契機，對變電站的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行改造，實現(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)備單獨停運不影響該站網(wǎng)絡(luò)傳輸，為搶修贏得時間；配合地調(diào)實現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)地縣一體化管控，在縣級部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)管工作站，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、實時告警、報表瀏覽等功能實時監(jiān)測全部調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的運行情況，消除調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)監(jiān)控盲區(qū)，提升縣級調(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、饋線自動化成功率等，確保配電自動化管理更安全、更可靠。
（1）加強終端與通道管理。通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)配網(wǎng)直采，消除原有調(diào)度自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)給配電自動化系統(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。對于發(fā)生異動的配電自動化終端，必須加密并通過公鑰驗證，經(jīng)配電運檢工區(qū)等部門現(xiàn)場共同驗收，方可投運并入網(wǎng)。
（2）建立配網(wǎng)設(shè)備“異動”常態(tài)管理機制。編制《配網(wǎng)設(shè)備異動管理辦法》、《配網(wǎng)設(shè)備異動流程管理考核辦法》等制度辦法，理順作業(yè)流程、規(guī)范作業(yè)行為，從異動申請、審核、作業(yè)、驗收、停送電申請、投退備案等環(huán)節(jié)逐級入手，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、實時監(jiān)控、綜合智能分析與告警、網(wǎng)絡(luò)分析、自動電壓控制、調(diào)度員仿真培訓(xùn)等功能，實現(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，緊密配合上級開展應(yīng)急演練，提高縣級自動化人員的應(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、潮流計算、仿真模擬等操作，落實一體化管控，實現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)有計劃性、過程性、目的性。
（2）加強系統(tǒng)操作管理。
（3）管理手段精細(xì)化。通過組建地縣級“自動化專業(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，展開技術(shù)交流，工作隨時布置，完成后隨時匯報，大家在同一平臺上就自動化方面的技術(shù)問題、計劃制定、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
縣級電力二次系統(tǒng)的安全防護(hù)對象主要包括電力監(jiān)控系統(tǒng)（D5000、配電自動化等）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)備運行狀況，確保這些設(shè)備在控。通過加強日常安全管理制度，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)安全評估及加固。建立電力二次系統(tǒng)安全評估制度，做好信息安全等級保護(hù)測評。安全評估時，應(yīng)提前做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，嚴(yán)格控制實施風(fēng)險，實施過程應(yīng)符合電力二次安全防護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定。測評后，根據(jù)評估結(jié)果，通過安全配置、系統(tǒng)補丁、主機加固、數(shù)據(jù)庫加固等措施，查漏補缺，進(jìn)一步強化網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)安全。
除了以上各系統(tǒng)的管理，還要強化機房環(huán)境監(jiān)控管理，保持機房恒溫恒濕、良好通風(fēng)，定期檢查消防系統(tǒng)，確保機房環(huán)境可控、在控，為關(guān)鍵設(shè)備及運維人員提供一個良好的運行、工作環(huán)境。
3 結(jié)束語
1.引言
本文提出的電能量遠(yuǎn)程計量系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理、儲存及技術(shù)，實現(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)等計量點數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動采集；同時與負(fù)荷控制系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)（DMS）、電力營銷系統(tǒng)（SG186）、能量管理系統(tǒng)（EMS）等實現(xiàn)互聯(lián)互通；在數(shù)據(jù)中心平臺上通過處理和挖掘數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電能量的自動統(tǒng)計、數(shù)據(jù)共享、考核結(jié)算、全網(wǎng)網(wǎng)損計算與分析、用電監(jiān)查、防竊電、營銷決策支持、營銷自動化技術(shù)支持等應(yīng)用功能。
2.電能量遠(yuǎn)程計量系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
遠(yuǎn)程計量系統(tǒng)可采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，由主站、計量點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、全球移動通信系統(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上報方式。
2.2 系統(tǒng)主站
2.2.1 硬件平臺 主站包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、前置機、工作站和網(wǎng)關(guān)機。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用冗余雙機集群互為熱備用工作方式，前置機采用雙機平衡工作方式。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 系統(tǒng)軟件按三層瀏覽器/服務(wù)器及客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、模塊化、分布式設(shè)計，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分離。底層包括支持平臺及服務(wù)器模塊；中間層具有訪問底層的統(tǒng)一接口；應(yīng)用層通過中間層對底層進(jìn)行訪問。系統(tǒng)模塊采用跨平臺設(shè)計，其中對重要模塊實現(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、控制臺模塊、前置通信模塊、Web 應(yīng)用模塊、事項管理模塊、線損計算與分析模塊、負(fù)荷分析模塊、配變監(jiān)測模塊、圖形化人機會話模塊、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)計算機的訪問，同時也能訪問其它系統(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)計方面。系統(tǒng)有完備的用戶權(quán)限管理功能，為每一個功能設(shè)置一個權(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，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)用程序自動生成登錄事件記錄，包括登錄的用戶名、登錄時間、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、存儲電能表的數(shù)據(jù)；事項記錄；系統(tǒng)自檢和自恢復(fù)；校時；維護(hù)；監(jiān)測系統(tǒng)運營狀況等。
3.電能量遠(yuǎn)程計量系統(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)主要包括多費率的窗口值、電流、電壓、功率、最大需求量、電表運行事項等。變電站采集終端根據(jù)需求對表計的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇地采集并按指定采集電表數(shù)據(jù)及實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，如電壓合格率、供電可靠性的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、日最大、最小值統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。
3.2 網(wǎng)損的自動生成與分析
系統(tǒng)可設(shè)為以下幾個主要功能：
（1）數(shù)據(jù)輸入方式。實現(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)理論線損計算。包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計、潮流計算、線損計算。（3）配電網(wǎng)理論線損計算。可采用等值電阻法、計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)理論線損計算?？刹捎门_區(qū)損失法、電壓損失法等。（5）理論線損與統(tǒng)計線損的比較。按電壓等級分別列出變壓器、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)計分析
通過采集變電站母線上計量點、考核點的電表數(shù)據(jù)，按照母線運行情況計算母線輸入電量、輸出電量和不平衡電量，進(jìn)而計算母線的不平衡率。
3.4 負(fù)荷管理
（1）配變管理。通過對安裝于公用配電變壓器上的終端設(shè)備，實現(xiàn)了對變壓器的實時監(jiān)測管理，以及時發(fā)現(xiàn)變壓器的異?；虿缓侠?、不經(jīng)濟的運行現(xiàn)象。（2）并網(wǎng)點管理。并網(wǎng)點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)測并網(wǎng)點用戶的發(fā)電、上網(wǎng)、下網(wǎng)等計量點的負(fù)荷、電量數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)的負(fù)荷、電量曲線，及時了解其實時的供用電情況，并根據(jù)電力企業(yè)的實際需求，依據(jù)有關(guān)規(guī)定或協(xié)定，對其進(jìn)行合理監(jiān)控。（3）計量監(jiān)察和查、防竊電。包括客戶計量裝置運行狀況的監(jiān)測、人為竊電行為的監(jiān)測及異常信息報警。（4）供電質(zhì)量監(jiān)測與分析。包括電壓合格率統(tǒng)計分析、功率因數(shù)統(tǒng)計分析及供電可靠性統(tǒng)計分析。（5）負(fù)荷統(tǒng)計分析與預(yù)測。包括負(fù)荷統(tǒng)計分析、負(fù)荷預(yù)測、行業(yè)用電分析及歷史日數(shù)據(jù)分析。（6）電費管理。包括電費催收、預(yù)購電控制等。
3.5 營銷決策支持
（1）統(tǒng)計報表生成。設(shè)計特定條件，提取合成客戶服務(wù)層和營銷業(yè)務(wù)層的原始及處理信息，利用報表設(shè)計工具形成自助報表。（2）綜合查詢。查詢業(yè)擴報裝情況；電費應(yīng)收、實收和欠費情況；電價執(zhí)行情況和均價水平；客戶的電量、電費和電價情況；供電合同的簽約和執(zhí)行情況；電能計量管理情況等。（3）用電需求預(yù)測。根據(jù)預(yù)測對象和預(yù)測期的長短確定預(yù)測的內(nèi)容、范圍和時間，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)念A(yù)測方法和模型；對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正校核，對用數(shù)學(xué)模型求得的值與實際值進(jìn)行比較，算出誤差，對誤差值較大的找出原因并進(jìn)行修正。（4）營銷分析。包括銷售分析、市場分析、客戶分析等。
3.6 電力市場支持
（1）根據(jù)各計量點的電能量數(shù)據(jù)，對發(fā)電廠的發(fā)電計劃的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計算欠發(fā)電量、過發(fā)電量；考核各時段的發(fā)電計劃曲線的執(zhí)行情況，根據(jù)考核規(guī)則計算獎勵電量和懲罰電量等。（2）根據(jù)各計量點的電能量數(shù)據(jù)，對下屬各供電公司的購電計劃執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計算獎勵電量和懲罰電量以及補償電量等。（3）根據(jù)關(guān)口點的電能量數(shù)據(jù)，對全公司供電量計劃的執(zhí)行情況進(jìn)行考核，計算獎勵電量、懲罰電量以及補償電量等。
3.7 檔案管理
【分類號】：TM73
一、智能配用電網(wǎng)通信系統(tǒng)作用
電能從產(chǎn)生到消費主要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個環(huán)節(jié)，配用電網(wǎng)處于電網(wǎng)的末端，實現(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)主要承載配電自動化、電能質(zhì)量監(jiān)測、配電運行監(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、控制、互動等業(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)）是一種采用點到多點結(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。
（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)方式運行安全性高等優(yōu)點。缺點是由于傳輸頻帶受限，傳輸容量相對較小，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)屬性可分為運營商公網(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。運營商公網(wǎng)具有投資費用低、建設(shè)方便、維護(hù)簡單等優(yōu)點，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，通信速率和實時性也不能得到保證。電力無線專網(wǎng)安全性、實時性和可靠性高，能納入綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，但具有建設(shè)成本高，運維壓力大等缺點。
（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)點組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)。優(yōu)點是組網(wǎng)靈活，密度高、功耗低，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間可自組織通信，但也存在帶寬低、傳輸距離短等缺點。
（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)是一個開放的網(wǎng)絡(luò)，大量的終端設(shè)備可以隨時要求接入這個網(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。利用安全測試評估技術(shù)、安全存儲技術(shù)、主動實施防護(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)、可信計算平臺技術(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）高級配電自動化系統(tǒng)
1、基于以太網(wǎng)技術(shù)的高級配電自動化業(yè)務(wù)系統(tǒng)
配電自動化系統(tǒng)是配電網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)，實現(xiàn)現(xiàn)場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)，目前基本實現(xiàn)站層級的Internet 標(biāo)準(zhǔn)。
建立基于以太網(wǎng)技術(shù)的高級配電自動化業(yè)務(wù)系統(tǒng)是新時期自動化業(yè)務(wù)實現(xiàn)的有效方式。經(jīng)過大量的建設(shè)實踐和交換式以太網(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)的實時性和可靠性是最好的。推廣IEC 60870-5-104 在配電網(wǎng)中的應(yīng)用能滿足自動化業(yè)務(wù)的實時性、通道帶寬、通信節(jié)點數(shù)量、新型配電業(yè)務(wù)等需求，有效實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的配電自動化和調(diào)度自動化綜合管理功能。
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。
這個方案的主要優(yōu)點是建網(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，其通信通道獨立于電力線，具有高可靠、易維護(hù)的優(yōu)點，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。這個方案的主要缺點是寬帶受到PLC 的限制，不能提供互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻語音傳輸?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)朝著全自動化、全預(yù)付費、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)簡單；問題是GPRS 設(shè)備在線率低、不能實現(xiàn)實時電價和及時響應(yīng)用戶側(cè)需求，同時網(wǎng)絡(luò)租賃費用高。
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。
（三）用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)
用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是實現(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)傳輸至用戶的表計和用戶終端。
（四）視頻/環(huán)境輔助監(jiān)測網(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)場維修安全監(jiān)視、事故搶修現(xiàn)場分析等。電力公司監(jiān)控中心可以對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)
