發布時間：2022-04-24 10:07:09
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇智能變電站論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1智能變電站無源光網絡設計
1．1網絡設計原則
變電站網絡設計涉及多種因素，其主要原則包括:
(1)數據業務分類。
變電站中各種數據業務通信要求不同，利用變電站數據業務分類的特性，組建不同特點的通信網絡，在多種信息混合的情況下保證實時信息傳遞的實時性和可靠性是網絡設計的基礎。信息多樣化和傳遞實時性是通信系統中的一對矛盾體，解決這個矛盾是選擇網絡通信方案的基本原則。
(2)網絡互通和隔離。
通信網絡應提供IED互聯的便利性、靈活性，為變電站自動化技術的發展預留空間;同時網絡應滿足各個系統間隔離的要求，以保證各個專業系統(保護、自動化)互不影響。互通和隔離是一對矛盾，構建變電站通信網絡應該妥善解決這個矛盾。
(3)通信系統的建設成本。
變電站通信系統的性能與成本是網絡設計中的另一對矛盾，較高的性能要求，往往導致較高的建設成本。降低成本的途徑一是采用合理的網絡結構設計，避免復雜的網絡結構，減少通信設備數量;二是采用標準、成熟、流行的技術;三是合理配置網絡資源，裕度考慮合理。
1．2“兩層一網”整體構架
本研究根據網絡設計原則，綜合考慮智能變電站網絡性能要求和建設成本，利用數據通信業務分類的特性，組建“兩層一網”通信網絡。“兩層一網”中，兩層指站控層、設備層，“一網”指全站MMS\GOOSE\SV合一網絡。在“兩層一網”兩層網絡方案中，筆者采用無源光網絡技術，組建統一通信網絡，。本研究通過采用面向連接、接近電路交換特點的交換技術(MPLS-TP)替代以太網技術，構建邏輯網絡。通過網絡互連使得變電站成為一個整體，變電站中任意兩個IED設備通過統一網絡可以直接實現通信，通過網絡互連使得變電站成為一個整體，便于發揮各種自動化保護、測控系統的整體效益;同時，可以充分利用網絡提供的廣播、組播技術實現保護、測控數據的一對多的跨間隔傳遞，大幅度提高通信的效率。
1．3無源光網絡的設計
本研究變電站通信網絡設計采用“兩層一網”結構，通過引入無源光網絡技術PON，將整個通信資源劃分為許多小時間片實現數據的傳輸和交換，其關鍵技術主要包括無源光網絡技術、分組交換技術、并行網絡技術和邏輯子網技術等。
(1)無源光網絡技術
智能變電站網絡引入了無源光網絡技術PON，PON技術將整個通信資源劃分為許多小時間片實現數據的傳輸和交換，多倍地增加通信資源數量;每一路數據占有一個專屬自己的時間片，各路數據之間不產生資源競爭。系統通過無源光網絡的應用提高設備集成度和網絡覆蓋能力，引入高精度時間同步技術以提供具有亞微秒精度的同步控制環境;通過采用多重路徑快速保護機制，提高數據傳遞可靠性，增強網絡的魯棒性和生存能力;通過采用專用業務網絡技術，提供傳遞高速同步控制為基本業務兼容信息網、多媒體數據業務的綜合通信平臺。
(2)分組交換技術
為克服以太網交換技術的不足，“兩層一網”網絡設計中采用面向連接、接近電路交換特點的分組交換技術(MPLS-TP)替代以太網技術作為實時交換機的基本技術體制。分組交換技術采用固定的分組連接，每一個連接固定分配一定的資源，基本保證連接的資源不受干擾;通信網絡可以為每兩個IED設備之間提供固定的連接和固定的帶寬。這種技術在數據傳遞前通過帶寬資源分配機制確定資源，在數據傳遞過程中固定不變，強調面向連接、嚴格控制、資源獨占和通信保障，因此該技術可以保證通信的可靠性，提供固定的通信時延。
(3)并行網絡技術
在統一物理網絡的基礎上，本研究采用并行網絡技術，實現IED設備由單點接入到雙網絡接入的轉變，提高系統的可靠性和穩定性。具體組網中，主備兩臺完全相同的交換機和接入網絡組成并行網絡，IED設備配置P模塊接口，采用標準的PRP方式(即雙路并發、主動放棄方式，IEC62439)，實現主備網絡無縫、無損的保護切換。全站設備以并行網絡保護方式接入，實現覆蓋全系統的N-1保護和全路徑端到端的1+1保護。
(4)邏輯子網技術
本研究根據數據業務的類型對通信網絡資源進行實質性的劃分，依據高級、緊急、快速業務資源專用，低級、慢速業務資源復用，各類業務之間資源占用互不影響的原則，利用可預配置時分復用交換技術，將一個物理網絡劃分成若干獨立的邏輯子網分別傳遞不同類型的業務。本研究通過資源劃分，將智能變電站典型業務分成GOOSE邏輯子網、SV邏輯子網和MMS邏輯子網3個邏輯平面，各業務之間邏輯隔離，互不影響，提高了數據傳輸可靠性。
2實驗結果與分析
以國網公司220-A1-1通用設計方案為例，變電站規模為主變3臺，220kV采用雙母線接線、出線6回，110kV單母線三分段接線、出線12回，35kV單母線分段接線、出線8回。本研究采用“三層兩網”組網方案，冗余雙網配置，全站需配置站控層中心交換機4臺、間隔層交換機8臺、過程層交換機39臺，合計51臺交換機，網絡設備投資約190萬元。筆者按本研究“兩層一網”組網方案，構建無源光網絡，冗余雙網配置，全站設A、B兩個網，A網優秀交換機冗余配置、雙主工作模式，主要接入主變間隔保護一、220kV間隔線路、母線保護一、110kV間隔和35kV間隔;B網優秀交換機冗余配置、雙主工作模式，主要接入主變間隔保護二、220kV間隔線路、母線保護二。全站共需配置4臺實時交換機。網絡設備投資約60萬元，較“三層兩網”方案，交換機數量減少47臺，投資減少130萬元。
3結束語
本研究介紹了采用面向連接的分組交換技術和無源光網絡組建的智能變電站“兩層一網”網絡構架，并將其應用于220kV變電站。結果表明，通過組建全站統一的無源光網絡，變電站中任意兩個IED設備都可以直接實現通信，減少交換機的中轉，提高了網絡性能;實現了全站間隔層與過程層的整合，全站交換機數量由51臺減少為4臺，網絡設備投資減少60%以上，經濟效益顯著。
作者：俞辰穎 高亞棟 尹康 徐俞音 潘國兵 單位：國網浙江省電力公司經濟技術研究院 浙江工業大學機械工程學院
1智能變電站二次系統配置方案
1.1保護配置
保護配置主要從變壓器保護、線路保護以及母線保護三個方面進行。在進行線路保護時要注意提高采樣值差量和暫態量的速度。在進行變壓器保護時要注意勵磁涌流的影響，通常會采用廣義瞬時功率保護原理來輔助差動保護。這兩點都是易于實現的主保護原理。廣域后備保護系統由于其具有智能決策功能，可以在進行后背保護在線整定時集中全網信息，利用最少的通信量最快的數據更新速度完成決策工作。智能變電站二次系統在進行保護時簡化了原來的布線，將主保護功能由原集控室下放到設備單元內，使通信網絡的負擔減輕。并利用集中式母線保護和具有主站的分布式差動來實現母線主保護。
1.2通信配置
在通信配置這一方面，智能變電站與傳統變電站的差別不大，但是就其發展而言，數據的更快速的傳播與數據量的加大會對通信配置提出更加安全可靠的要求。1.3計量配置采用三態數據為預處理數據的計量模塊，進行誤差量溯源實現現場檢驗和遠程檢驗。根據計量模塊所具有的通信優勢，促進變電站與大用戶之間的互動，進行信息采集與資源的優化配置，促進各個智能化電網環節的協調運行。
2智能變電站二次系統設計方案及應用
2.1系統構成
過程層、間隔層、站控層是變電站二次系統在功能邏輯方面的劃分。其中站控層對間隔層以及過程層起到一個全面監測與管理的作用。其主要構成是操作員站、主機、保護故障信息子站、遠動通信裝置、功能站。間隔層具有獨立運作的能力，能夠在沒有網絡的狀態下或是站控層失效的狀態下獨立完成監控，由測量、保護、錄波、相量測量等組成。過程層主要進行采集電氣量、監測設備運行狀態以及執行控制命令的工作，由合并單元、互感器、智能終端構成。
2.2網絡結構
過程網絡的組網標準是電壓等級。主要的網絡形式有雙星形、單星形、點對點等。通常要依據不同電壓等級和電氣一次主接線配置不同的網絡形式。單套配置的保護及安全自動裝置、測控裝置要采用相互獨立的數據接口控制器同時接入兩套不同的過程層網絡。雙重化配置的保護及安全自動裝置應分別接入不同的過程層網絡。單星形以太網絡適合用于110KV變電站站控層、間隔層網絡。雙重化星形以太網絡適合用于220KV及以上變電站站控層、間隔層網絡。考慮到變電站網絡安全方面以及運行維護。智能變電站，特別是高電壓等級、聯網運行的變電站，在兼顧網絡跳閘方式的同時仍保留直采直跳的方式。
2.3二次系統網絡設計原則
本文以220KV變電站為例，分析站控層設備的配置。遠動通信裝置與主機均采用雙套配置，無人值班變電站主機可兼操作員工作站和工程師站。保護及故障信息子站與變電站系統共享信息采集，無需獨立配置。
1）網絡通信設備配置需按一定原則進行。特別是交換機的端口數量一定要符合工程規模需求，端口規格在100M~1000M范圍內。兩臺智能電子設備所接的數據傳輸路由要控制在4個交換機以內。每臺交換機的光纖接入量要控制在16對以內。由于網絡式數據連接中交換機起到重要的作用，為保證智能變電站的安全運行，交換機必須保證安全穩定，避免故障的發生。
2）應對獨立配置的隔層設備測控裝置進行單套配置，采用保護測控一體化裝置對110KV及以下電壓等級進行配置，采用保護測控一體化裝置對繼電保護就地安裝的220KV電壓等級進行配置。繼電保護裝置的配置原則與常規變電站一致，220KV變電站故障錄波及網絡分析記錄裝置按照電壓等級分別配置，統一配置110KV及以下變電站，單獨配置主變壓器。
3）過程層的配置。對于110KV及以上主變壓器本體配置單套的智能終端，對于采用開關柜布置的66KV及以下配電裝置無需配置智能終端。在配電裝置場地智能組件柜中分散布置智能終端。
4）合并單元的配置。110KV及以下電壓等級各間隔單套配置，雙重化保護的主變各側冗余配置，同一間隔內電壓互感器和電流互感器合用一個合并單元。
3結束語
綜上所述，智能變電站的發展、變革以及建設是實現電網發展完善的基礎。智能變電站二次系統設計方法的不斷發展優化會促進智能變電站作用及優勢的更好的發揮。針對我國智能化變電站二次系統設計的實踐經驗及相關原則，其應用發展道路一定會更廣闊。
作者：黃蘭芝 單位：國網菏澤供電公司
1仿真的總體思路
1．1信息一體化平臺
信息一體化平臺采用一體化模式，集監控和五防功能于一體。一方面作為后臺監控系統軟件，模擬數據采集處理、運行監控、正常操作、事件和報警處理等，實現常規站監控系統功能，同時新增加智能變電站特有的高級應用功能:一鍵順序控制、告警信息分類、智能告警等;另一方面作為五防系統軟件，嵌入到信息一體化平臺中，不僅保留就地間隔內電氣設備的電氣聯鎖，同時還通過以太網實現相互通信，交換設備的狀態，實現智能變電站站控層、間隔層、過程層3級防誤閉鎖功能。
1．2智能化保護測控系統
智能化保護測控系統按照保護測控裝置的物理原理建立數學模型，采用定值驅動法，當故障發生后計算的故障電流結果到達定值要求時自動啟動保護測控裝置，按照其工作原理進行判別，相關保護動作，報出故障信息報文，有關指示燈點亮，與變電站真實設備保持一致。
2系統功能
智能變電站高級應用功能的仿真是以智能變電站仿真系統為基礎，將智能站高級應用集成于信息一體化平臺中，實現了智能變電站特有的一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障綜合分析決策功能的仿真。該系統從其功能上可以作為培訓和測試的平臺。
1)培訓功能。智能變電站高級應用功能是智能站特有的新應用，對運行人員來說是全新的知識，需要進行培訓學習。該系統真實再現了智能變電站場景，可以為運行人員提供一種有效的培訓手段，使運行人員能夠學習智能變電站中的新知識、新技術，提升專業素質。該系統已經投入培訓使用，系統運行穩定，人機界面友好，培訓功能完善，培訓效果逼真。
2)測試平臺功能。智能變電站高級應用功能的仿真還可以為高級應用功能的研究提供測試平臺。由于電力系統的特殊性，不能在真實運行設備上進行任意操作，而該仿真系統通過為其他系統或軟件提供開放的數據接口，可以反復進行操作和設置故障，對被測系統或軟件運行情況進行測試，通過與某公司合作，能夠正確地實現測試功能，為研究智能站高級應用功能提供了一種有效的測試平臺。
3智能告警信息分類的仿真
通過建立故障信息的邏輯推理模型，對故障告警信息分類過濾，并對變電站運行狀態進行實時在線分析推理，能夠實現智能告警功能，可以自動報告站內異常狀態，并根據需求提供分層分類的故障告警信息。智能變電站各種運行告警信息量非常大，包括3類:
1)提示性信息。這類信息不需要特別關注;
2)告警信號。這類信息雖然沒有直接引發事故跳閘，但實際隱含著可能的故障，若不進行綜合分析，消除異常，持續發展會導致事故發生，需要給予重點關注;
3)事故信息。事故信號產生一般都會有保護動作、開關跳閘，要求在盡可能短的時間判斷故障原因，以便上報，并依據調度指導進行故障隔離和恢復操作。因此，需要對故障告警信息進行過濾，提供分層分類的告警信息，以方便運行人員工作。智能告警信息分類的仿真包括以下幾個方面:
1)圖形界面仿真。智能告警信息分類通過信息一體化平臺進行展示，信息告警圖形界面是信息分類結果的直觀展現。在進行仿真開發時，按照智能變電站信息分類的原則，根據告警信號重要性，告警實時顯示窗口由多個頁面組成，包括:全部告警、嚴重保護事件、一般保護事件、SOE、開關刀閘動作和智能告警6類，所示同時還會根據告警信息的級別，通過聲音的方式發出告警。
2)數據庫仿真。智能告警信息量非常大，其仿真時所需的數據量也很多。仿真時全站采集信息采用統一的命名格式。變量命名格式包括:變量名、變量描述、變量單位、變量標識、變量數據指向。變量名是信息的代表，當變量為1時，其變量描述才有意義，該描述會在智能告警圖形界面中顯示出來;變量單位的作用是區分告警信息變量的間隔，是實現變量篩選分類的基礎;變量標識的作用是區分告警信息變量的重要程度，以便于告警信息的分類;變量數據指向主要用于數據通信。
3)告警信息篩選分類功能。由于告警信息總量很大，為滿足不同的關注需求，在告警顯示窗口設置信息篩選的功能，在窗口中選擇某一設備間隔，根據告警信息變量的標識，可以在告警窗口各頁面中自動顯示出有關該間隔的所有信息，將不關注的信息屏蔽。可以通過左上角下拉列表選擇變電站間隔來顯示不同間隔的告警信息，使運行人員更有針對性地查看所需的信息。
4故障綜合分析決策的仿真
故障綜合分析決策是指在故障情況下對事件順序記錄、保護裝置動作及信號、故障錄波數據等進行深入挖掘，通過多專業綜合分析，并將變電站故障分析結果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。通常當變電站發生異常或事故時，其處理過程是運行人員按照現場情況、規程及經驗進行判斷處理，這種方式不僅要求值班員非常熟悉變電運行規程、規范及設備運行要求，而且需要較長的分析判斷時間。故障綜合分析決策功能可自動為運行人員提供一個或多個可能的事故分析報告，便于迅速確定事故原因和應采取的措施。
4．1故障仿真
故障仿真是進行故障綜合分析決策仿真的基礎，該仿真系統中對真實系統中可能發生的故障類型進行了分析總結，可實現真實系統中常見故障的仿真。在仿真中故障類型，分為4類，一百多個故障:
1)一次設備故障及異常，包括線路、母線、主變壓器、電容器、所用變、斷路器操作機構、SF6泄露等;
2)保護與測控裝置故障;
3)智能組件故障，包括智能終端、合并單元、網絡故障;
4)低壓交直流故障。其中，一次故障可以進行故障相別、故障距離、故障性質(瞬時/永久)進行分別設置。在仿真中既可以單獨設置一次、二次故障或網絡故障，也可組合一次、二次故障和網絡故障。故障仿真范圍全面，效果逼真。通過仿真系統在培訓中的應用，該系統能夠在故障和異常發生時，能夠真實反應故障現象和保護動作情況，故障信息詳細，為故障綜合分析決策提供分析依據。
4．2故障綜合分析決策仿真的基本結構
故障綜合分析決策仿真的基本結構，以仿真支撐系統為服務器，進行故障模擬、采集信息、建立推理知識庫、故障綜合分析推理，并將分析結果以可視化的形式在信息一體化平臺中展示出來。信息采集是對設備實際狀態信息和故障信息的采集，在仿真時通過支撐系統完成數據的采集;推理知識庫存放專家提供的告警及故障分析知識，推理機完成故障信息的綜合分析，給出推理結果，推理知識庫和推理機以數學模型的形式存放于支撐系統中;推理結果展示是將推理結果以一條條報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中。
4．3建立推理知識庫
推理知識庫的知識源自變電運行規程、規范及運行人員的經驗總結，通過分類歸納總結，形成一定的知識規則，在仿真過程中其規則內容包括設備名稱、事件、原因、推理相關信息等。它采用統一建模方式，可以通過修改、完善知識庫中的推理邏輯來提高綜合分析決策的功能。
4．4推理機
推理機是利用類似專家解決問題的思維方式，通過推理機來實現知識庫的價值。在故障發生后，推理機將采集到的告警信息、設備狀態信息與知識庫中的推理建立起關聯關系，采用正向推理策略，按照推理規則進行反復匹配和判斷，最終給出一個或多個合理的推理結果以供參考。
4．5推理結果展示
推理結果展示既是將推理結果以報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中，告警窗口“推理信息”頁面提供簡單的故障分析結果報文信息，包括故障發生時間、設備名稱及簡單推理結論，通過雙擊該報文信息調用具體故障分析報告的展示窗口，分析報告顯示的內容包括故障發生的時間和間隔、動作事件、故障原因、故障相關信息分析的結果。通過推理結果展示，可以直觀的看到故障綜合分析決策的結果。
5結束語
本文介紹了實現智能變電站高級應用功能仿真的總體思路，并對一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障信息綜合分析決策功能的仿真進行了詳細闡述，該智能變電站高級應用功能的仿真為既為高級應用功能的研究提供了測試平臺，同時也為運行人員提供了培訓平臺，有較好的推廣意義。
作者：張洪波 劉國宏 徐巖 單位：國網河南省電力公司技能培訓中心
1智能變電站自動化的特點
在電網的建設中，智能變電站是非常重要的組成部分，主要是傳輸和分配電能，并且進行監測、控制和管理。變電站綜合自動化系統具有的特征包括這些方面，首先是功能綜合化，指的是結合變電站自動化系統的運行要求，綜合考慮二次系統的功能，優化組合設計，以便促使繼電保護和監控系統達到統一。其次是構成模塊化，模塊化和數字化保護、控制和測量裝置，這樣就可以利用通信網絡來連接各個功能模塊，以便有效的共享信息。再次是運行管理智能化，變電站綜合自動化的實現，可以促使無人值班、人機對話得到實現，并且操作屏幕化、制表、打印以及越限監視等功能也可以實現，對實時數據庫和歷史數據庫進行構建。在變電站自動化技術中，非常重要的一個組成部分就是變電站自動化、智能化，需要實現的功能有很多；對電網故障進行檢測，以便對故障部分盡快隔離；對變電站運行實時信息進行采集，監視、計量和控制變電站運行情況；對一次設備狀態數據進行采集，以便更好的維護一次設備；促使當地后備控制和緊急控制得到實現。主要有這些表現，在微機保護方面，保護站內所有的電氣設備，如母線保護、變壓器保護、電容器保護以及其他的安全自動裝置，如低頻減載、設備自投等等。其次是數據采集，在狀態量方面，斷路器狀態、隔離開關狀態以及變壓器分接頭信號等都屬于這個方面的內容；各段的母線電壓、線路電壓以及電流和功率值等則屬于模擬量；脈沖電度表的輸出脈沖是脈沖量，促使電能測量得到實現。
2智能變電站自動化技術的調試
智能變電站自動化技術需要進行調試，主要調試的內容在于：第一，進行站內網絡調試，站內網絡主要由交換機以及通信介質構成，需要對外部、通信廣聯、通信銅纜進行檢查。第二，對計算及監控體系進行調試，對設備的外部進行檢查，進行絕緣實驗以及上電檢查，檢查遙信、遙調、遙控等功能，檢查無功控制、定值管理、主備切換等功能。第三，調試繼電保護，主要包含的是絕緣試驗、上電檢查、單體與整組調試、調試繼電保護的信息管理系統等。第四，調試電站中的不間斷電源，實時監測網絡狀態，主要是對網絡報文記錄系統以及網絡通信檢測設備進行調試。第五，對采樣值系統進行調試，主要包含的是過程層的合并單元調試與電子互感器的電子采集調試等。上述調試試驗的主要目的在于保證智能變電站的安全、穩定運行，減少工程建設的試驗時間，從而為變電站的自動化技術奠定堅實的基礎。
3智能變電站自動化的建立
3.1建設單元管理模式單元管理模式主要是依照物理層、網絡層等實行隔離管理，對一些數量較多的元器件應當采用“點對點”的形式進行監控，每一個元器件都需要有一個代碼進行相應的信息存儲與信息管理，而且還可以借助GPS等形式，提高電力管理效率。
3.2建立應急系統智能變電站無法解決所有的問題，因此可以在原有的基礎上設置應急系統，此系統平時不會參與電氣運行，但是需要定期對其進行檢查，因為如果出現了相應的電力故障，應急系統由于自身原因無法及時投入使用，那么將會造成不可預計的損失。一般情況下，可以對一二次設備以及通信網絡進行合理分配，主保護與備用保護要分開，方便設備運行時的保護與運行后的維護。
4結語
綜上所述，文章已經對智能變電站的安裝施工要點進行了系統的分析。智能變電站可以提高電力系統的自動化運行，減少相應的人為工作量，這正是我國電力系統自動化發展的重要趨勢，但是在實際的安裝施工過程中，需要對每一個要點進行系統的分析，每一個安裝的步驟都要嚴格進行把控，爭取保證智能變電站的正常運行，為我國電力系統的發展提供堅實的保障。
作者：何祥單位：達州供電公司
1時間性能要求
不同的時間信號有著不同的傳輸介質，時間信號的準確度也決定著智能變電站的時間性能，目前一般要求的時間信號準確度如表1所示。DL/T860標準根據通信信息片通信要求的不同，在整個智能變電站需要多種聯絡傳輸報文協調通信信息片的屬性，不同的報文類型規定不同的性能要求。DL/T860標準定義了7種報文類型，其屬性范圍由性能類建立，每種報文對應不同性能類具有不同的時間性能要求。對于控制和保護性能類定義為P1/P2/P3，P1一般用于配電線間隔或者其他要求較低的間隔，P2一般用于輸電線間隔或用戶未另外規定的地方，P3一般用于輸電線間隔，具備滿足同步和斷路器分合時間差的最好性能。對于計量和電能質量性能類定義為M1/M2/M3，M1用于具有0.5級和0.2級精度計費計量，最高5次諧波，M2用于具有0.2級和0.1級精度計費計量，最高13次諧波，M3用于電能質量計量，最高40次諧波。智能變電站應用數據的時間性能要求在DL/T860標準中也有所體現，主要參數如表2所示。時間性能包括時間準確度和傳輸時間兩個方面，既然定義了不同的參數指標，對設備是否符合規范的時間性能定義，只有通過測試才能明確檢測和分析。因此目前時間測試不能只停留在時間準確度的測試上，必須要深入到傳輸時間的測試內。時間的準確度只能說明設備的時間是可靠的，但智能變電站是一個設備與設備協調工作的整體，設備和設備之間傳輸時間的變化將直接影響到智能變電站的穩定性，畢竟變電站的安全穩定運行才是電力系統的重點，因此時間準確度是基石，而傳輸時間是系統工作的保障。
2時間性能測試
通過對智能變電站數據報文傳輸延遲測試技術的研究和分析，目的在于如何在智能變電站的測試和日常維護中為智能變電站的穩定運行提供有力的測試設備和依據，解決電力用戶對智能變電站數字化信息的準確把握。電力系統分為發電、輸電、變電、配電、用電等五大環節。變電站是變電環節的重要部分，它實質是一個轉換電壓的樞紐，實現不同電壓等級的電力轉換。所有變電站的一次設備的工作狀況都是通過二次設備之間的通信網絡來完成。二次設備利用自身設備的功能實現測控、保護、計量等工作，然后通過通信網絡將變電站的數據信息送到本地或遠程監控系統實現電力系統的數據采集和監控。通信是一個基于信號的交流渠道，為了增加變電站通信交互雙方對信號的識別能力，變電站內的各個設備都必須工作在同一時刻，也就是說需要在變電站內設置時間同步系統來完成設備的時間同步，確保設備時標一致，信息識別度能清晰，應用處理能簡約化，其中對傳輸延遲的測試是必不可少的部分。電力系統的快速發展，對時間同步的要求也越來越高。任何一個變電站都需要準確、安全、可靠的時鐘源，為電力系統各類運行設備提供精確的時間基準。高性能的時鐘源可以為電力系統變電站提供統一的時間基準，滿足變電站各種系統（監控系統、能量管理系統、調度自動化系統）和設備（繼電保護裝置、智能電子設備、時間順序記錄SOE、廠站自動化故障測距、安全穩定控制裝置、故障錄波器）對時間系統的要求[8]，確保實時數據采集時間一致性，提高系統運行的準確性，從而提高電網運行效率和可靠性。國內智能變電站完全遵循DL/T860標準的設計規范。DL/T860標準覆蓋變電站通信網絡與系統，其中智能設備中各個邏輯節點之間的通信由數千個獨立的通信信息片進行描述，而通信信息片主要完成邏輯節點之間對于給定通信屬性的信息交換，包括對它們的性能要求。如何保證基本功能的正常運行以及支撐通信系統的性能要求的關鍵是數據交換的最大允許時間，即傳輸時間。
傳輸時間是智能變電站的系統要求，其定義如圖2所示。一個報文的完成傳輸過程包括收發端必要的處理。傳輸時間計時從發送方把數據內容置于其傳輸棧頂時刻開始，直到接收方從其傳輸棧中取走數據時刻結束[10]。圖中定義了完整傳輸鏈的時間要求。在物理裝置PD1中，功能f1把數據發送到位于物理裝置PD2中功能f2。傳輸時間將包括各自通信處理器時間加上網絡時間，其中有等待時間、路由器與其他網絡設備所耗費的時間。由于物理裝置和網絡設備可能來自不同的廠商，故對總傳輸時間的任何測試和驗證都必須在現場驗收測試時進行。智能變電站報文數據傳輸延遲屬于性能測試的應用范疇。傳輸時間的定義的間隔中，tb時間間隔取決于網絡底層結構，不屬于智能電子設備的范疇，從智能電子設備的角度出發，只有輸出和輸入延遲可以被測量。標準中規定時間性能的測試方法[11]如圖3所示。對于傳輸時間的輸入輸出延遲測量值應不大于DL/T860標準中所規定的相應報文類型的總的傳輸時間的40%。圖3方法中定義了回環測試環境，被測設備的輸入信息與輸出信息都與測試系統建立連接，當測試系統產生被測設備需要的物理輸入信號或者報文信號后，測試系統通過接收被測設備產生的報文或者物理的輸出信號來檢驗輸入輸出時間性能。有了以上測試方法之后便可以對實際的設備進行測試。以下是對某變電站中一臺時鐘源的測試，該時鐘源的PTP同步報文經過一層交換機如圖4所示，交換機為TC模式，測試儀器對經過交換機以后的PTP報文進行測試。有效數據共測試60次，時鐘源的準確度和路徑傳輸延遲測試結果如表3所示。使用上述的測試方法可以測試時鐘源同步信號經過兩層或者兩層以上交換機時的準確度和路徑傳輸延遲，同時也適用于GOOSE、SV9-2報文傳輸延遲的測試。
3結語
目前電力系統從國網、南網到每個省的電科院都設置了關于時間的工作組，相關的測試標準也已經具備，但是國內專業的測試機構只對規約報文的一致性進行分析和測試，不針對時間性能做檢測，沒有制定詳細可操作的方法或者手段。綜上所述，智能變電站時間性能的分析研究和檢測對于智能變電站的實施和投運后的安全運行將有很大幫助，因此我們每一個從事電力事業的工作人員都需要清楚地認識時間性能的概念，它全面覆蓋整個智能變電站時間的準確度和智能變電站應用信息的傳輸時間定義。希望在電力行業所有工作人員的共同努力下，盡快成立針對時間性能檢測的專業的機構，并制定詳細的可操作方法和手段。推動智能變電站健康穩定的發展，為我們的國家和社會做出更多的貢獻。
作者：高吉普徐長寶張道農黃兵趙旭陽王小勇單位：貴州電力試驗研究院華北電力設計院工程有限公司上海遠景數字信息技術有限公司
1智能變電站站內光纖通信系統設計
1.1設計原則
巍山變電站是110kV智能變電站，因此在智能變電站的光纖通信系統建立時，需要從總體上考慮光纖系統的可行性和可實現性，在保證傳輸安全的前提下保證數據傳輸的效率，即可靠性。智能變電站光纜的選擇要符合施工的實際情況，光纖的接口應該盡量統一，在施工中要盡量采用新技術。方案的設計要盡可能節約光纜的使用量，提高光纖的利用率，同時要在設計中明確施工目標，從而保證施工效率。在進行光纜的鋪設時要注意光纜的保護等。
1.2光纜的選擇
在智能變電站中，光纜產品的性能決定了智能變電站的通信效率，因此光纜的選擇是其在設計時需要優先考慮的，在實際的工作中要根據實際情況進行光纜的選擇。在智能變電站內數據的傳輸距離長，通常選用單模光纜，以確保數據的準確傳輸；站內各LED之間的通信，則要選用漸變性多模光纜。在進行戶外配電裝置的選用時，對光纜的抗磨損性要求較高，因此大多選用鎧裝型光纜。在光纜的選擇之后，還要進行光纜連接器的選擇，即接入光模塊的光纖接頭。根據使用的光纜塊不同，光纜連接器的選擇也有不同。該變電站采用光纖代替了二次電纜技術，并且通過智能終端使各項數據可以共享。
2智能光纖通信系統的主要實施手段
2.1光纜線路設計
在進行信息數據傳輸時，為了保證傳輸的穩定性和可靠性，使光纖在各種環境下都能夠進行長期使用，需要將光纖制作成光纜。在進行光纜設計時要對光纜進行足夠的保護，保證光纖不受外界因素的損壞，光纜的材質要選擇重量較輕、便于施工和維護的材料。針對不同的傳輸環境，選擇不同結構的光纜，從而將傳輸的線路進行優化處理。在進行光纜的安裝時，要對光纜之間的擠壓、磨損、扭轉等進行規范操作，清除光纜附近的障礙物，進行電場強度控制，使其感應電場不超過規定值。由于110kV巍山智能變電站光纜的安裝是在高電壓的環境下進行安裝，因此要格外注意人身安全和安裝設備安全，在安裝時要進行安全措施防護，保持作業的安全。要注意施工的環境，在施工結束后要在附近懸掛警示牌和設立相關的標志，及時進行光纜的維護等。
2.2通信系統設計
110kV巍山智能變電站的通信系統主要由傳輸設備、接入設備和電源設備組成，SDH傳輸設備是光纖系統的優秀，所有的控制信號都要通過SDH進行轉換才能進行數據的傳輸。PCM接入設備將傳輸設備中的2M信號轉換為可控制傳輸的64K信號，而電源設備是通信系統正常運行的重要保證，只有電源提供穩定的電源，才能保證數據傳輸的可實現性和準確性。在進行通信設備施工時，要對施工人員進行大地放電，消除人體靜電，以防止通信設備的損壞。通信設備對周圍環境的要求很高，要設置專門的通信機房，安裝防靜電地板，同時要保證機房的溫度和濕度恒定，將通信電池和設備相分隔開，以防止火災的發生。巍山智能變電站的設計中采用了全封閉式的組合電器，具有很強的抗干擾功能，智能化遠程遙控可以大大減少人為操縱的風險。
3現階段變電站中光纖通信系統存在的問題
3.1光纜施工安全隱患
在智能變電站建設中，光纖通信作為其主要通信介質發揮出了極大的作用，但是在施工建設中容易出現一系列問題，導致變電站通信質量受到損壞。在導入光纖時接口密封不嚴，使保護鋼管中容易出現積水，造成冬天積水無法排除結冰膨脹，從而造成光纖被積壓，不僅降低了傳輸效率，同時也影響了光纜的安全性。在進行光纜材料的選用時沒有固定的標準，捆綁材料也達不到標準，使光纜在固定時不穩定，余纜容易出現散落的現象，從而造成安全隱患。光纜的材料選用不足，也會造成施工工藝的差異，產品的質量達不到統一的標準，導致同一個智能變電站中出現不同施工工藝的現象。在進行光纜的固定和安裝時，其固定架間隔之間縫隙存在著質量問題，部分型號的光纜固定架間隙不足，導致傳輸的質量和速率下降，固定架和光配機架上下距離不夠充足，使光纜在固定保護套管彎曲過大，使館內光纖造成積壓，從而降低傳輸速率。
3.2材料選擇不規范
智能變電站光纖通信系統涉及到多個專業，施工需要采購的設備數量多，型號也分為很多種類，因此在進行設備采購時針對光纜固定架、配線單元、保護套管等材料的配備要符合施工的要求。但是從巍山智能變電站光纖通信系統的材料選購上看，設備進行采購時常常出現遺漏的現象，設備材料的供應商數目眾多，其產品型號難以統一，給材料的配置帶來了很多的困難。不同型號進行的施工工藝也不相同，造成工程的工藝不規范。
3.3施工人員素質不強
智能變電站光纖通信系統的構建是一個非常復雜的施工工程，施工規模大，項目多，作業環境危險，這就需要施工人員增強安全意識和專業技能，但是現階段很多施工人員不注重技能的提升，不能夠及時掌握新技術，在進行高電壓作業時防護措施不到位，高空作業時沒有配備相應的安全設施，造成人身安全隱患。在進行通信設備的建設時沒有進行大地放電，身上的靜電造成通信設備的損壞等。
4加強變電站站內光纖通信的有效措施
4.1進行變電站初期研究
在進行智能變電站光纖通信系統的構建時，要與相關部門進行溝通，確定系統的可實現性，要對光纜通信建設的目標進行明確，同時優化設計方案，將設備材料的選購、光纜設計數量、安裝方式和投入使用等各界環節進行預算和估量，在設計時要嚴格審核期設備的選用，人員的調配和施工技術的應用也要符合相關的規定。要選擇專業的設備廠家進行設備材料的選購，保證設備的型號一致，將安全隱患在初期研究階段降到最低。110kV巍山變電站的順利實施和政府的支持緊密相連，其各項施工也符合國家的施工要求。
4.2規范施工中的各項操作
在進行光纜的安裝和調試運行時，施工人員要嚴格按照相關的規定進行規范操作，在進行光纜施工時，要以光纜數據傳輸效率最大化和傳輸安全為標準進行光纜的安裝。結合巍山當地的氣候特點，對于施工中出現的客觀因素如天氣原因等要進行及時的調整工期，保證施工的進度和工期。及時將新技術應用到施工建設中，從而讓通信建筑更好地發揮其作用。在建筑中明確責任人和監督人，監督施工按照相關規定操作，保證施工的安全。
4.3加強施工人員的培訓
在進行光纜通信建設時，施工人員的操作是保證系統順利運行的關鍵。要加強對施工人員的技能培訓和綜合素質的提高，不斷提升員工的專業技能水平，讓新技術運用到光纖通信建設中。增強員工的安全意識，在員工進行危險環境作業時，要讓員工配備相應的安全工具，如安全帽等，在進行通信設備建設時，要注意對員工進行大地放電，減少通信設備的損害。建筑單位要及時對光纜進行維護，防止光纜的損壞造成極大的損失。
5結語
隨著我國電力產業的發展，國家供電量需要大幅度的增加，國家電網建設越來越重要。在電網建筑中，最重要的部分就是變電站的建設，其可以有效的進行數據信息的傳輸，保證了供電系統的完整性。在進行智能變電站光纖通信系統的構建時要依照其設計原則進行設計，在施工時要注意施工安全和施工細節。提升員工的專業技能和安全意識，對于會影響到通信傳輸的各項因素進行及時的處理，發現問題時要進行及時的處理，防止損失的進一步增加。要大力發展智能變電站光纖通信系統的構建，讓我國的電站通信更好的發展。
作者：洪健明單位：云南電網公司大理供電局
1我國智能變電站一體化裝置架構
智能變電站自動化系統，由一體化監控、輸變電設備的狀態監測以及輔助設備等部分構成。一體化監控系統縱向貫穿于調度、生產等系統，橫向對變電站內部的各個自動化設備進行聯通，是智能變電站自動化的一個重要組成部分。該系統能對電站內部的電網和二次設備的運行信息進行直接的采集，通過標準的接口、輸變電設備狀態監測以及輔助應用等信息進行交互，實現對變電站的數據采集、處理以及監督控制[1]。智能變電站一體化監控由安全Ⅰ區和Ⅱ區兩個部分組成，安全Ⅰ區的監控是對智能變電站各種設備的運行狀況參數進行采集，并且對整個電網系統的運行狀況信息進行采集，以及對信息數據進行綜合的分析，最后將這些信息數據上傳到系統服務器上。與此同時該區域的運行信息是通過直接采集和傳送的方式，經過安全Ⅰ區通信網絡，將其與智能變電站一體化監控系統中的調控中心進行實時信息交互。此外要想確保這些信息的可讀性，對于所采集到的數據信息要對其進行規范化的處理，生成可讀性比較高的標準文本格式。安全Ⅱ區是對智能變電站的環境進行監測、采集和處理安防和消防等方面的信息。通過對變電站輸變電設備的狀況進行監測，并且實施與其他輔助設備、綜合應用服務器進行信息交互。此外對于采集到的這些信息要對其進行規范化的處理和分析，隨后將其上傳到調控中心[2]。
2智能變電站一體化裝置系統功能和系統設計
2.1智能變電站一體化裝置系統功能。功能：①運行監視功能，采用可視化技術，對電網運行信息、保護信息、一次和二次設備的運行狀況等信息進行監視和展示，包括對運行的狀況進行監視，對設備狀況進行監測，利用遠程進行瀏覽；②操作和控制功能，對變電站設備的就地和遠方操作進行控制，包括對順序、無功優化等進行控制、防誤閉鎖操作等。調控中心主要通過數據和圖形通信進行調度控制和遠程瀏覽；③信息分析與智能告警功能，對智能變電站的各項運行數據進行分析和處理，并且為變電站提供分類告警以及故障分析報告等結果信息；④運行管理功能，通過人工方式進行錄入和系統交互等，建立智能變電站設備的基礎信息，并且對一次和二次設備的運行、操作以及檢修維護工作進行規范化，以權限、設備以及檢修等方面的管理為主。2.2智能變電站一體化裝置系統設計。1）硬件配置。站控層是重要的組成部分，該設備的作用主要是對變電站的數據進行處理、集中監控以及數據通信，主要包括監控主機，數據通信網關機以及數據服務器等。綜合應用服務器也是一個重要的設備，包括接收站內部一次設備在線監測數據，設備基礎信息等，對其進行集中處理和分析。數據服務器也是一個重要的硬件配置，其主要是對變電站全景數據進行集中存儲，并且為站控層設備和應用提供數據訪問服務。此外還包括監控主機雙套、數據服務器單套配置等[3]。2）系統軟件配置：①操作系統，關于智能變電站一體化應該采用LINUX/UNIX操作系統；②歷史數據庫，該配置主要是采用比較成熟，且商用的數據庫，能對數據庫管理和軟件開發工具進行維護和更新；③實時數據庫，對系統提供安全和高效率的數據存取，還支持多應用并發訪問和實時同步更新；④標準數據總線與接口，該配置主要是進行信息交換，對信息與信息之間的不同應用的和傳送提供依據。
3結束語
綜上所述，在當今社會對電力需要越來越高的情況下，確保智能變電站能夠得到高效率和穩定的運行是非常重要的。雖然在智能化變電站的建設過程中取得了很大的進步，并且在智能變電站的運行與維護方面取得了一定的成績。但我們必須承認的是在智能變電站一體化裝置構建的過程中，我們還有很多方面的技術有待加強。因此，作為相關的設計人員，需要不斷學習和借鑒國外的先進技術，并與實際設計過程中所存在的問題相結合，進而保證智能化變電站的一體化系統設計更加完善，以促進我國社會更好的發展。
作者:姚金玲 單位:河北省電力勘測設計研究院
1.智能變電站設計的特殊性
首先，電路回路接入。對于常規變電站而言，設計電流、電壓電路時，通常選擇次級對應方式進行接入，設置錄播與測控設備，通過各個設備、裝置，實現了交流采樣，通過A/D轉換器，對數字量進行處理、識別。使用雙重化保護裝置，通過互感器，產生二次繞組。若一次設備未達到設計次級數量，通過電流互感器，將同一次級繞組向不同保護裝置接入，利用串聯方式接入。而智能變電站，對一次系統開關量、模擬量，實現就地數字化，再通過光學互感器，實現光纖輸出，直接輸出數字信息，不產生電流開路、多點接地、電壓短路等問題。通過單元合并，對采集器信號進行采集，按照不同裝置，例如計量、測控、保護等裝置，組織、分配相關數字。然后通過不同回路，向二次設備傳輸不同熟悉信號，利用光纖多收信息、多發信號，進而提升現場接線穩定性、安全性。所以，通過智能變電站，其電壓、電流等數字信息，由電流互感器出口開始計算，通過單元合并，實現數字采樣，在一個通道上，實現不同次級電壓量與電流量的同步發送。對于常規變電站而言，由A/D設備裝置轉換開始計算數據，在裝置內實現采樣，但一個次級無法與其他次級進行合并傳輸。對于智能化電流與電壓，與常規站回路比較，實現采樣更簡捷、更安全，且具備極強可操作性。其次，新型二次接線方式及特點。對于常規變電站，回路、設備共同確定功能，使設備更具特定功能，而廠家定義了外部輸出、輸入等接口，利用已設定電纜回路，與各設備裝置鏈接，滿足變電站功能需求，而各方施工需按照設計圖紙執行。對于智能變電站，對數字化技術進行優化整合，實現了緊湊型功能、二次回路的設計。通過常規站，實現二次電纜的分散鏈接，確保二次回路的信息規范整合、數據集中分配。對于常規線路設計，嚴格電纜裝置、接地屏蔽裝置、保護裝置等要求，必須考慮施工重點、二次設計因素。對于智能變電站，通過光纜實現信息傳輸，具有極強抗電磁干擾性能、帶寬較高等特點，防止電纜電磁兼容、交流誤碰、電壓接地等問題，防止出現繼電拒動、誤動行為，消除各類干擾源，利用控制電纜，實現二次設備耦合，進而保證保護裝置正確操作，降低設備損壞率。另外，在各層級之間，選擇相關數據傳輸，具有更高可靠性、穩定性，進而確保設備的穩定運行。第三，虛端子、虛回路運用。對于常規變電站而言，利用直流接點、電壓信號、交流信號等，通過硬電纜，傳輸相關模擬信號。而智能變電站，利用直觀感知，消除電纜接線硬件回路，使二次系統設計不再使用。由于硬電纜回路被取消，可生產虛回路體系，實現網絡信息共享。根據IEC61850標準，明確定義了GOOSE、采樣值傳輸的兩種抽象模型。通過GOOSE模型，為變電站提供快速傳輸數據，確保遙信量、跳閘命令、合閘命令的傳輸。IEC61850標準作為虛回路基礎，具有網絡工程實施、回路表達方式，利用系列工具軟件、網絡自動配置，使智能變電站的回路檢驗、運用問題得以解決。同時，對于IEC61850標準而言，構建虛回路體系，滿足建模基本要求，需確保各邏輯接點的輸出信號、輸入信號，在SCD文件中，實現全站信號關聯，為GOOSE參數訂閱、數據采樣提供充足信息。保證這些信息之后，通過SCD文件，將二次圖紙作為變電站的設計條件、數據表達。而系統高度集成、設計融合，使全站模型文件向廠商導入數據，減少為對照圖紙，人為輸入信息的差錯率、重復率。對于采樣值傳輸與GOOSE兩種模型的輸出信號，屬于網絡傳遞變量，和傳統屏柜相比，端子具有對應關系，而邏輯連接點就是虛端子，通常采取CAD文件表達虛端子圖。在具體運用中，采取EXECL表達表達采樣值傳輸與GOOSE兩種模型，標注各邏輯節點數據屬性與名稱，確定裝置名稱、虛端子標號。以序號11為例，信息欄內容為：GIS信號為信息類別，跳閘動作為發送裝置信息，而接收信息委跳閘動作，信息傳輸采取點對點方式，信息裝置欄顯示為110kV智能終端，RPIT／ProtInGGIO為數據集屬性。訂閱裝置欄：110kv保護裝置為裝置名稱，而PI2／CKGOINGGIO1＄ST＄SPCSO6＄stVal為數據集屬性。采取這種數據顯示方式，若按照原有設計圖紙，增加了二次施工調試難度。而智能變電站是以間隔設計為基礎，通過間隔設計一套圖紙，利用二次設備進行聯系圖組網，對GOOSE示意圖、虛端子表、過程圖信息進行表達，提高檢修人員、調試人員、整合人員的圖紙易懂性，主要為背板接線圖與屏后接線圖。
2.220kV智能變電站中自動化系統的可靠性分析
首先，對于智能變電站而言，其自動化系統是否可靠，需對自動化系統可靠性進行分析。在系統具體運作過程中，可滿足電力用戶的通信需求。需評價系統可靠性，評價、分析的基本思路為：以平均無障礙時間、平均障礙時間參數，評估網絡基本元素安全性、可靠性。另外，通過全面功能，以降級功能可靠度、效能指標，評價系統安全性、可靠性，按照系統拓撲結構，對系統可靠性、安全性進行評估與分析。其次，智能變電站的可靠度、智能組件、模型分析等，主要為電子器件，通常屬于典型性組件，顯示故障率曲線。隨著時間變化，故障率也隨之改變。若故障率屬于常數，正常壽命處于II區。若故障率處于I區或III區時，故障率較高，主要由于設備生產時間延長，機械設備逐漸老化所致。
3.結語
綜上所述，隨著智能變電站的推廣和應用，新的規程規范需要更好地完善和補充，同時也需要大力推進智能變電站的電氣二次典型設計工作。
作者:陳世永宋麗娜單位:許繼電氣股份有限公司
《電氣技術雜志》2014年第七期
13D場景顯示開發環境的比較及選擇
在計算機領域有多種成熟的三維圖形顯示技術可以選擇。常用的3D開發軟件主要有Unity3D，HTML5等。Unity3D能輕松創建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等類型互動內容的多平臺綜合型游戲開發工具，是一個全面整合的專業游戲引擎，具有優越的效果和很高的擴展空間[5]；在網絡方面，Unity3D提供了很強大的可視化編輯器和語言層面的網絡類，支持重載和命名空間。HTML5是基于SVG、Canvas、WebGL和CSS3的3D功能的開發工具，在瀏覽器中能達到驚人的3D顯示效果，HTML5在支持跨平臺進行使用的同時，還提供數據與應用接入開放接口，使外部應用程序可以直接與瀏覽器內部數據直接相連，例如視頻影音。Unity3D相對于其他開發環境，其優勢在于：可以輕松的創建三維視頻，并且可以使用AssetBundle動態載入外部模型，或者使用3dsMax正常制作三維模型，導入生成FBX文件，載入Unity3D中構建，最后進行交互操作。盡管HTML5也可是創作模擬出三維場景，但HTML5存在漏洞，產生的數據垃圾會對用戶進行轟炸，甚至會在短時間將硬盤塞滿。綜合各方面因素，選用Unity3D進行三維場景的模擬在技術層而言相對穩定，并且易于操作。此外，Unity3D對于同一項目，在不需要修改的前提下，可以通過菜單到各種平臺，市場空間很大。
2實現的關鍵技術
2.1三維模型建立首先是進行數據采集，包括地理信息、建筑物紋理等，在變電站中根據現實需求設置多個傳感器，通過傳感器獲取設備或周邊環境情況的信息，如圖1所示。對信息進行采集，包括錄像、信息、建筑物紋理等。在變電站中不同的位置設置攝像機，對實時情況進行錄像，通過3dsMAX根據采集的信息進行三維模型建立。在三維模型空間中，設置一個攝像機的點，通過設置攝像機的角度，依據現場攝像機所提供的實際的參數轉換為三維界面中攝像機的模擬參數，形成逼真、生動的現場效果模擬3D圖像。設想有一個任意方向、任意位置的物體，我們要把它渲染到任意方向、任意位置的攝像機中。為了做到這一點，必須將物體的所有頂點從物體坐標系變換到世界坐標系，接著再從世界坐標系變換到攝像機坐標系。其中的數學變換總結如下：這樣就能在渲染的循環外先將所有矩陣組合起來，使循環內作矩陣乘法的時候只需要和一個矩陣相乘即可（物體有很多頂點，省一次矩陣乘法就會提高不少效率），如下：通過攝像機和傳感器完成對信息的采集之后，存儲到相應的數據庫中，利用三維制作軟件3dsMAX根據已經采集的信息進行三維模型的建立。下面將比較動態貼圖技術和使用Unity3D軟件進行3D場景顯示的兩種方式。
2.2動態貼圖技術動態貼圖技術利用在三維模型的不同面以動態貼圖的方式，從不同角度看到的視頻角度不同，在視覺上初步實現3D視頻顯示。未經過動態貼圖的三維模型為灰色，通過攝像機獲取監控視頻的畫面，將視頻畫面截取為一幀一幀的圖片，利用已經截取的圖片對已經建立的三維模型動態貼圖。通過在模型不同的面，間隔時間段的進行貼圖，如圖2所示。通過視頻播放控件與GUI界面中的視頻窗口疊加，視頻截圖不間斷的替換出現，從而實現對視頻的播放。但是，通過在三維模型上動態貼圖的方式實現3D視頻顯示的同時也存在一些缺陷。由于三維模型的分辨率較低，將分辨率高于三維模型的視頻截圖動態貼入三維模型時，視頻截圖的分辨率也會隨之降低。背離了3D視頻顯示清晰、真實的技術要求。
2.3Unity3D軟件實現3D場景顯示對建立的變電站的三維模型進行透視投影原理進行模型渲染，至Web，通過視頻播放插件與GUI界面預設視頻窗口疊加，實現3D場景顯示。1）模型建立各個點的攝像機獲取的場景和設備紋理以及傳感器獲得的各種信息，通過程控放大器、A/D數模轉換以及邏輯控制，傳送到服務器的數據庫中。利用三維軟件3dsMAX，根據計算機存放的數據庫采集的變電站現場的信息進行模型的建立，將建立的模型進行場景的拼接，模擬出變電站現實場景相對應虛擬現實的初步三維模型。利用Unity3D可以導入外部模型的特性，將已經建立的虛擬現實的初步三維模型導入Unity3D中進行模型的透視投影和渲染等。2）透視投影的實現對于透視投影的標準模型，視平面的坐標模型如圖3所示，它的坐標原點位于視平面的中心，x軸正向水平向右，y軸正向垂直向上。要把透視投影的結果在計算機屏幕上顯示的話，需要對透視圖進行坐標變換，將其從視平面坐標系轉換到屏幕坐標系。3）載入3D模型在3dsMAX中，已經根據現場所采集的信息，包括設備、建筑等按照視頻需求比例進行了三維模型建立；使用MattFairfax實現的Model_3DS類支持3DS模型文件的載入。并對已經導入的變電站的三維模型進行視圖變換、透視變換和屏幕變換。4）視圖變換為表示透視投影的模型，實現了KCamera類，除保存視點的位置和姿態，還保存視圖變換矩陣m_kmView，隨著視點位置和姿態的變化，視圖矩陣也不斷更新。對于世界坐標系中的任何一點v(x,y,z)，通過v=m_kmView×v將其變換到透視投影的標準模型坐標系，通過KCamera::Transform函數實現。5）透視變換經過視圖變換之后，利用KFrustum類用來對透視投影的模型進行建模，其成員包括視平面的尺寸大小，以及近截面和遠截面的z軸坐標。KFrustum通過Project函數將視圖變換的結果變換為透視坐標。代碼實現如下：6）屏幕變換實現視圖變換和投影變換之后，需要將其轉換為適合屏幕大小的模型，繼而需要進行屏幕變換；屏幕變換的算法通過宏實現，代碼如下。7）三維模型的渲染將已經導入經過投影變換的變電站的電力系統以及變電站周邊環境的三維模型進行渲染，渲染使用軟件來實現，沒有使用任何第三方圖形庫，主代碼在KCamera::Render函數中，它接收兩次參數：Model_3DS和KSurface，對Model_3DS中的頂點進行透視投影。渲染代碼如下：7）三維模型的渲染將已經導入經過投影變換的變電站的電力系統以及變電站周邊環境的三維模型進行渲染，渲染使用軟件來實現，沒有使用任何第三方圖形庫，主代碼在KCamera::Render函數中，它接收兩次參數：Model_3DS和KSurface，對Model_3DS中的頂點進行透視投影。渲染代碼如下：8）視頻疊加重合三維模型渲染結束之后，將其至Web上，在GUI客戶端界面的設計過程中，預留的配置了Web瀏覽器的視頻播放窗口，將Unity3D虛擬視頻與預先定義的視頻窗口進行疊加重合，實現3D視頻的播放功能，從而達到理想中的3D場景顯示的效果，如圖5所示。
2.4試點應用上述兩種方式均能實現3D視頻的顯示，但通過實際模型對比得出第二種方式實現3D場景顯示的效果優于第一種方式。因此采用第二種方式在220kV武侯變電站上試點建設一套3D顯示系統來展現變電站場景及站端輔助系統。用戶可以通過客戶端訪問系統，客戶端所采用的通信協議，具有很強的開放性和兼容性，完全能融合在電力系統現有網絡中。通過標準的客戶端，相關負責人和管理人員可根據不同的權限對系統進行配置及監控，操作界面全部為中文可視化界面，使用非常方便。此系統將獲取的真實站端動環數據，如環境溫濕度、風度、風向等環境量以及門禁，集成到3D場景顯示系統中。在此3D顯示界面上，管理人員可以根據3D虛擬現實視頻中得到的實時數據的模擬數據，判斷設備周邊環境和設備運行情況。圖6所示為設備周邊環境，能真實地反映出周邊環境溫濕度、風度、風向等環境量以及門禁等的變化。圖7所示為設備運行情況，根據3D虛擬現實視頻中的實時數據，立體、形象、真實地反映了變電站各個設備的細節和特征以及運行情況，讓管理人員和技術人員可以更直觀地了解設備的運行情況。試點表明利用透視原理，使用Unity3D軟件可以很好的展現生成變電站3D場景，并能把輔助系統的相關數據都融合到這個界面上，對變電站的全景數據進行有效的展示。
3結論
目前，3D視頻顯示技術雖然已經應用于眾多領域，但在電力企業的信息化建設中應用并不普遍，武侯變電站的試點結果表明，在電網的信息化建設中，采用3D場景顯示技術呈現變電站設備的空間關系以及環境數據的實時變化，既可以縱覽全局，也可以觀察局部詳細信息，為變電站的智能化管理提供了直觀、準確并且真實的監控管理方式。利用3D場景顯示技術進行有效的監控和管理，能更好的滿足生產運維、安防應急的需求，同時也有利于工程人員進行擴建項目的分析和設計，將大大提高管理的可操作性并提升了電網信息化的管理和決策水平。
作者：馬玫楊鴻昌白丁單位：國網四川省電力公司信息通信公司
《軟件工程師雜志》2015年第三期
1信息分級及子站端實現(Informationclsification)
電力調度分級劃分為國調、網調、省調、地調、縣調和集控，一般按照電壓等級對變電站內不同設備信息進行分級采集，如圖2所示。子站端遠動系統采集變電站的一次設備、過程層設備、間隔層設備及站控層設備的實時測控信息，通過實時數據庫(db)與內置調度分級系統，根據不同調度需求和信息分類規則，生成各級調度轉發數據庫(zfdb)，按調度規定的相應規約把站內信息送至各級調度中心。信息分類一般規則按一次設備(開關、刀閘、機構、測量等)、過程層設(OSE鏈路狀態、SMV鏈路狀態等)、間隔層設備(保護動作、保護告警、壓板、裝置告警、通信狀態等)、站控層設備系統信息(通信狀態、系統故障、系統告警等)進行劃分。
2子站端信息分級模塊及映射研究(Modelmapping)
根據智能變電站信息分級和各級調度采集規則，利用智能化信息分級遠傳軟件系統實現信息分級以及遠傳功能。子站端軟件主要包含五個模塊：(1)智能信息分類功能模塊；(2)全站信息建模功能模塊；(3)遠傳分級建模功能模塊；(4)IEC61970模型映射功能模塊；(5)IEC104遠傳通信模塊。各功能模塊關系如圖3所示。智能化信息分類模塊根據關鍵詞和相關定義建立分類規則庫，在全站信息建模時按分類規則自動實現全站信息的分類，并生成智能分類后的全站信息數據庫(db)，由遠程分級模塊對信息進行遠程信息分級，通過IEC104遠傳通信模塊及IEC61970模型映射功能模塊把分級后的信息送至主站。子站各模塊關系如圖3所示。
2.1子站端遠傳規約選擇變電站子站與調控主站間的通信協議采用電力系統實時數據通信應用層協議IEC104。104規約應用服務數據單元(DU)結構一般結構如表1所示，由數據單元標識，一個或多個信息體和應用服務數據單元的公共時標所組成[4]。為實現信息分級及控制功能IEC104規約擴充了兩個DU：信息分級傳送文件(DU54)和信息分級文件(DU127)。擴充DU的基本原則是不改變IEC104協議的幀結構和通訊流程。
2.2子站端電網模型(IEC61850)與遠動實時數據庫的映射研究子站端電網模型(IEC61850)不對具體的通信技術和采用的通信協議做出限定，滿足技術需要并能傳輸標準的信息模型，就可以使用該通信技術和協議，需要解釋該通信技術和協議如何承載標準的信息模型，既映射問題[6]。子站端電網模型(IEC61850)與遠動實時數據庫(db)的關聯關系，映射研究內容包括：(1)站內IED與實時數據庫IED地址的映射；(2)遙測類的映射；(3)遙信類的映射；(4)遙控類的映射；(5)遙脈類的映射；(6)定值類的映射。如下：(1)站內IED與實時遠動數據庫IED地址的映射選擇一個SCD文件查找到其中的IED名稱進行IED映射，給每個IED分配IED地址。網關的名稱命名為IED名稱。如表2所示。(2)遙測類的映射遙測類的映射CDC類型：MV、CMVBSC、WYE、DEL等。如表3所示。(3)遙信類的映射CDC類型：SPS、DPS、SPC、DPC、INS、ACT、ACD。如表4所示。(4)遙控類的映射CDC類型：SPC、DPC、INC、BSC(遙調)、ISC(遙調)、APC等。如表5所示。(5)遙脈類的映射CDC類型：BCR，如表6所示。(6)定值類的映射映射定值數據集，是為了配合國內實施規范。如表7所示。
3工程應用(Application)
在變電站子站端遠動系統調試界面中增加調度分級配置功能，可以方便配置信息分級，如圖4所示。在某地區實際工程中，應用具備信息分級功能的子站遠動系統后，減少子站運維人天數27人/天，大幅度降低了變電站子站端和調控主站端信息接入聯調的工作量，提高了子站端信息遠傳的調試工作質量和效率，節約了運行維護的成本。
4結論(Conclusion)
本文在目前智能變電站數量和調度信息量激增的情況下，根據不同調度主站端職能和對智能變電站信息遠傳的要求，提出了一種在子站端進行信息分級和遠傳方案。通過進行子站端電網模型(IEC61850)與實時數據庫(db)映射研究，分析了站內IED與實時數據庫IED地址、遙測類的映射、遙信類、遙控類、遙脈類、定值類的映射；子站端開發相應軟件模塊，實現基于調度信息分級規則、IEC104擴展協議的子站端調度信息的自動分級處理及遠傳。
作者：劉寶江段運鑫劉建勇魏勇單位：許繼電氣股份有限公司河南龍源許繼科技發展股份有限公司
1交換機狀態評估
1.1評價因素權重的確定模糊綜合評價方法中，各因素權重對評價結果有很大的影響。如何確定權重是模糊評判中的重點和難點之一。本文采用層次分析法[11-12]，構建的判斷矩陣。
1.2模糊關系矩陣的隸屬度模糊關系矩陣的關鍵是建立符合實際的隸屬度函數。隸屬函數的指派要反映這些元素對集合的隸屬程度。如何確定一個模糊集的隸屬函數至今還是尚未解決的問題[13]。目前作為隸屬函數的分布函數類型比較多，常用的分布函數有：拋物型、正態型、柯西型、嶺型等。每種分布函數又可分為偏小、偏大、中間型。嶺型分布函數具有主值區間寬、過渡平緩的特點[13]，能較好地反映交換機狀態的模糊關系，因此本文用嶺型函數來計算隸屬度。嶺型分布函數表示。在建立隸屬函數具體表達式的過程中，遵從最模糊原則和最清晰原則，即表1中區間的端點處于最模糊狀態，隸屬度屬于相鄰兩級指標狀態的值均為0.5，在區間中點其類別是最清晰的，隸屬度屬于該級的值為1。根據交換機各評價指標的參數范圍，把各指標數值代入式(3)~式(5)中相應公式，即可得出它們相對于評價集的隸屬函數。需要說明的是，交換機有多個不等數量的端口，交換機狀態與每個端口有關的指標有：流量、端口接收光強、端口發送光強、端口誤碼率。每個端口都單獨采集，取劣化程度最大的作為交換機狀態評價的輸入值。
1.3模糊綜合評價根據各個指標的值，代入該指標對應的隸屬函數，即可得到模糊關系矩陣。保護、測控裝置等二次設備的狀態評價都可以采用同樣的方法來評價其狀態，但評價因素集要根據具體設備選定。
2智能組件跳閘回路定檢
為防止保護出口跳閘回路觸點粘連、失效、忘投壓板等問題，設計后臺監控系統與智能組件配合，實現跳閘觸點定檢的智能告警。充分利用智能終端操作回路硬件軟件化的特點，對傳統操作箱功能改進，實現跳閘回路(包含觸點及壓板)的在線監測和離線定檢功能。開關處于合位時，智能終端可實現跳閘回路在線監測，及時發現、定位跳閘回路存在的異常。開關處于分位時，智能終端可接收系統命令進行分閘回路離線定檢、實現合閘預置功能，避免忘投壓板等人為疏忽。定檢實現原理：如圖1所示。保護出口驅動電路上串接TZ1、TZ2觸點，兩觸點中間至正、負電間各串接一個用于檢測的光耦(監測1、監測2)。智能終端接收保護裝置定檢命令后，首先閉合保護觸點TZ1，正電經保護觸點TZ1、監測2光耦回路導通，監測2光耦反饋檢測結果，完成保護觸點TZ1的檢測；然后閉合保護觸點TZ2，正電經監測1光耦、觸點TZ2、TBJ繼電器、壓板回路導通，監測1光耦反饋檢測結果，完成保護觸點TZ2、壓板、TBJ繼電器的檢測。同樣，可以在分閘回路上實現相同的定檢功能。
3過程層通信故障診斷
智能變電站中，間隔層與過程層用網絡通信代替了信號電纜，之間用SV、GOOSE傳送信息[14]。當SV、GOOSE收發異常時，需要及時診斷是間隔層裝置、還是智能組件故障。本文提出一種不依賴網絡報文分析儀[15]的診斷方法。分析SV、GOOSE的傳輸機制和特性，可采用接收端是否接收到相應的發送端信號來確定發送端的通信狀態，而不是直接監測發送端的狀態。間隔層裝置發送GOOSE到智能組件，智能組件把接收到該GOOSE的狀態用另外一個GOOSE送給間隔層裝置，間隔層裝置再把該狀態值送到監控后臺，完成一個間隔層裝置GOOSE發送、智能組件GOOSE接收的狀態上送，如圖2所示。間隔層裝置接收GOOSE的狀態可以直接用來判斷智能組件發送、間隔層裝置接收的狀態。一個智能組件可以把SV、GOOSE發送至多個間隔層裝置，同樣也可以接收多個間隔層裝置下發的控制GOOSE，數據接收、發送是多對多的關系。如圖3所示。故障診斷原理：根據所轄的發送端口和接收端口判斷。當有任意一路發送端口或任意一路接收端口通信正常，則認為網口正常。如果所有的發送端口和接收端口都異常，才判定為網口故障。為此監控后臺設計的過程層網絡監測模型如圖4所示。
4運行實例
基于上述原理的綜合智能告警在貴州都勻泉東110kV數字化變電站投運。某一時刻采集到某交換機的一個狀態數據(選用劣化程度最大的端口值)，12345u,u,u,u,u的值為(35,20.8,16.7,28.5,0.65)，得到模糊關系矩陣為。
5結語
設備狀態監測是狀態檢修的基礎，是二次設備檢修的發展方向。針對智能變電站自動化系統的技術特點，交換機是智能變電站自動化系統的優秀關鍵設備。研究了交換機狀態監測信息采集，在此基礎上提出了用模糊綜合評價方法對交換機進行狀態評價；為防止保護出口跳閘回路觸點粘連、失效、忘投壓板等問題，設計了智能組件跳合閘定檢回路進行監測；根據SV、GOOSE的傳輸機制和特性，當SV、GOOSE收發異常時，提出了一種不依賴于網絡報文分析儀，及時診斷是間隔層裝置、還是智能組件故障的方法。本文提出的模型、方法在實際變電站運行中得到了驗證。
作者：徐長寶莊晨蔣宏圖單位：貴州電力試驗研究院上海思源弘瑞自動化有限公司
1概述
隨著我國經濟發展和科技進步的速度越來越快，各行業對電力能源的需求不斷增加，給國家電網的生產運行帶來了前所未有的挑戰。提高供電質量一直是我國電力系統的主要工作目標，為實現這一目標，滿足社會發展的需求，國家提倡并大力建設智能電網。變電站作為電網中的重要組成部分，也加快了智能化建設，不僅實現了生產效率的提高，還降低了能源消耗，符合我國節能減排的發展政策。在變電站智能化建設過程中，對電氣設備技術也有了更高的要求，光電傳輸、數字通信以及計算機技術等都融入到變電站建設中，簡化了變電站的業務流程，提高了電力系統整體的運行效率。
2變電站電氣設備介紹
智能化變電站電氣設備是對數字化變電站技術的進一步發展和升級，與數字化變電站既有聯系，也存在一定的差異。
2.1數字化變電站數字化變電站是按照國際標準建立的一種現代化變電站，其電氣設備結構由過程層、間隔層和站控層三部分構成，能夠實現變電站內各電氣設備之間的共享和交互操作。數字化變電站的電氣技術就是將變電站中所采集的信息進行傳輸、存儲、分析和輸出等，這一系列工作均是通過數據和信息的形式進行，通過相應的通信網絡和系統實現各項功能。數字化變電站電氣設備技術的突出特點是所有作業均是以數字化的形式實現，變電站自動化系統的一次設備智能化、高級應用和智能電網的支撐功能都有了很大進步。數字化變電站為建設智能變電站奠定了基礎，而智能化變電站的建設是對原有變電站的進一步改進和升級，也是未來變電站發展的主要趨勢。
2.2智能化變電站智能化變電站電氣設備結構與數字化變電站有一定區別，主要由設備層、間隔層和控制層三部分組成，一次智能電氣設備組成了設備層；檢測和繼電保護設備等二次設備組成了間隔層，這層主要采用分散型方式連接大部分母線應用；服務器、人機設備、路由器和站級計算機組成了控制層。該層利用光纖介質實現與間隔層的通信聯系，并設置了計算機監控系統，以實現對變電站電氣設備的實施檢測、遠程控制，并能在設備發生故障時，及時做出反應，保護電網系統免受更大損失。
3智能化變電站電氣設備技術分析
3.1計算機終端與控制終端的結合智能化變電站將計算機終端與站內電氣設備技術中的控制終端相結合，這就相當于在變電站中加入計算機系統，利用該系統可實現對站內運行信息和數據的采集、存儲、分析，根據數據分析結果做出相應的指令，然后通過通信技術傳輸給各個電氣控制終端。計算機終端還能對變電站系統的運行情況進行全程監測，根據設備運行情況做出準確判斷，并采取有效的解決措施，這就能有效的降低電網運行故障處理不及時帶來的經濟損失。
3.2分布式控制技術的應用智能變電站電氣設備分級控制是通過在變電站系統中采用了分布式控制技術，該技術具有獨立控制性和自主調控性，這就能有效的將變電站中各類潛在風險進行分散和減弱，提高智能變電站運行的安全性和可靠性。分布式控制下的系統運行過程中若某一層出現故障，并不會影響其他層的正常運行，這種功能極大的提高了變電站的運行效率，降低了相關電氣設備的負荷。
3.3光纖技術的應用光纖技術的應用，提升了智能變電站各層的通信速度和信息質量，實現了不同設備、系統之間的信息采集和傳輸高效化，這就為局域網管理功能的提升奠定了基礎。控制層和設備之間的信息傳輸主要通過光線技術實現，該技術具有快速、準確、抗干擾能力強等優點，提升了整個變電站的運行效率。
3.4通信系統軟交換的應用智能化變電站在很大程度上實現了電力通信的靈活性和便利性，其主要原因是在通信系統中應用了軟交換，這不僅降低了后期的設備投資，還簡化了設備維護工作，降低了變電站電氣設備的維護成本。
4智能化變電站電氣設備技術問題分析
我國變電站電氣設備技術發展迅速，極大的提升了我國電力系統的運行質量，但仍存在一些不足需要進一步改進。如設備仍采用定期維護檢修的狀態、設備操作和監控仍需要人工完成等。為進一步提高我國變電站的智能化水平，應加大對以下問題的研究力度：
4.1電氣設備檢修智能化變電站中的所有電氣設備都應該按照相關工作要求，科學合理的實施檢修，在檢修過程中，必須嚴格遵守設備配套的安全措施卡中的操作要求，防止意外事故的發生。為減少定期檢修引起的停電，企業應積極加快在線檢修技術的推廣和應用，通過安全保護設備的配備，操作人員專業水平的提升確保在線檢修的安全性，減少檢修停電引起的各項損失。
4.2實時監控為提高智能變電站設備的運行質量，應進一步加強實時監控技術的應用，這樣就能隨時了解電氣設備運行過程中的性能狀態，通過各項監測數據的分析，對設備的運行狀態進行判斷，然后制定合適的養護措施。為確保實時監測功能的實現，應在變電站內建立統一的信息共享平臺，利用該平臺規范、統一各個系統的數據信息，提高信息傳輸速度，縮短系統反應時間。
5結語
智能化變電站是在數字化變電站基礎上發展起來的一種新型運行形式，變電站的智能化是通過傳統變電站技術與各類新技術結合實現的，目前尚處于起步階段，還有一系列急需解決的問題需要我們進一步研究和實踐。變電站智能化是我國構建堅強智能電網的關鍵環節，各部門應該積極配合，不斷學習先進的管理理念和專業操作技能，確保變電站運行的安全性和可靠性。
作者：田召庚 單位：國網山東桓臺縣供電公司
摘要：智能電網建設目前已成為我國重要發展項目之一，作為智能電網建設中的關鍵和重頭戲，智能變電站的建設改造任務顯得尤為重要，智能變電站的建立在某種程度上可以推動我國電網智能化的出現。所以本文立足于我國現階段通信系統和通信網絡的現狀，指出其中的特點和不足，并提出相應解決措施，矢志為我國智能變電站的建設和電網智能化的實現提供實際有效的理論依據，推動電網智能化在我國的開展落實。
關鍵詞：智能變電站；通信網絡
0引言
隨著社會進步和繁榮，我國各行各業對電力的需求也在逐步提升，更多的需求也為智能電網建設帶來更多挑戰，智能變電站在用電、送電、配電和調度方面，都起著至關重要的作用，其聯系各個環節，是使各個環節環環相扣的重要支撐，起著重要的紐帶作用，在電網運行過程中起著不可替代的重要作用。然而，現在的智能變電站的網絡系統較為僵化死板，仍然存在著重要的現實問題，所以，如何進一步加強智能變電站的技術研究，是我國當前智能電網項目中的重要課題。
1發展現狀
近年來，隨著我國經濟實力的不斷提升，現代科學技術也在不斷發展，這也促使我國的變電站更多的趨向于智能方向發展，尤其是在“互聯網+”的大環境的沖擊下，我國智能變電站的通信網絡技術也得到了較大的發展。通常情況下，電力通信網絡運行的整個過程中，變電站是網絡通信得以順利實行的重要節點，變電站的合理推行，能夠維護通信網的安全穩定，促進電力系統的平穩運行，提高運行效率和運行速度。在實際工作過程中，電力通信網絡一般會分為兩部分，一部分是骨干通信網，一部分是中低壓通信網。這兩部分的劃分依據是電網通信的覆蓋范圍。
（1）骨干通信網
隨著電力行業的不斷發展，當前，我國的電力與傳統的電力系統有了較大的區別。我國電力部門將通信網絡劃分為四個層次，由點到面，按照區域行政規劃的方式進行區分，骨干通信網是指在四個層級中，覆蓋可達到110（66）kV以上電壓地區的部門，骨干通信網在整體電力通信網絡中，起到調度控制的作用。目前來看，我國社會深度發展，電力系統的運用也更加完善，各個層級電力系統互相協調，相互作用，共同促進我國電力系統的完善和發展，人們生活水平不斷提高，用電需求增加，也對電力系統的進一步發展提出更多挑戰。目前，我國電纜使用狀況良好，電纜使用總長度已經達到59.24萬km，覆蓋范圍較廣，覆蓋深度強[1]。隨著社會進一步發展，城市化規模越來越大，通信系統的發展總體來說是機遇和挑戰并存的。現階段，我國省級、跨區級、縣級通信網絡的傳輸率逐漸趨于每秒2.5Gbit和每秒10Gbit，速度加快，信號傳輸穩定，傳輸內容損失率低，在經濟發展較快的城市，甚至已經出現波分復用技術，這一技術隨著我國科技進步和需求增大，將在國內得到更大范圍內的使用。但由于我國在通信系統方面起步晚，發展時間短，因此，在承載超大容量數據這一塊，我國的骨干通信網絡已經呈現出頹態，逐漸暴露一些缺陷和弱點，需要科技工作者進一步加強與完善[2]。
（2）中低壓接入網
骨干通信網主要指覆蓋范圍在110（66）kV以上的地區和用戶，與之相對應的，中低壓接入網的覆蓋范圍即為110（66）kV以下的地區和用戶，和骨干通信網的作用類似，中低壓接入網主要起調度的作用，是一個場站、地區甚至個人的調度場所。一般來說，在進行中低壓接入網端口連接時，需要注意以下幾點：1）首先，在電力通信網絡工作運行時，中低壓接入網可以承載配電自動化、中壓電力線載波等情況，另一方面，可以承接無線公網的運用，適用范圍較廣泛，使用場所也更加多元；2）其次，在電力通信網絡合理運行的過程中，難免會出現收集用戶用電信息等業務工作，為了滿足這一需求，在遠程通道中，科技工作者經常采用光纖、無線公網等方式進行信息收集；而本地服務則一般采用短距無線的方式進行信息采集。目前，我國在中低壓通信網方面投入較大，投入成本較高，耗費了大量資金和人力物力，但是由于中低壓通信網絡可以覆蓋更大范圍，更適合社會化需求，因此短期內必須繼續采用這一方法。我國在中低壓通信網的網絡管理方面仍存在漏洞和缺憾，缺少一套行之有效的管理措施，管理體制僵化，急需改革，這些都對電力通信網絡的發展起到不利影響，甚至在一定程度上拖慢了我國電網設施的完善和發展。
2應用研究
（1）中低壓接入網通信技術應用研究
我國電網系統中，中低壓接入系統由于涉及范圍廣，覆蓋面較大，因此，分管的位置相對來說較為分散，給通信技術的管理和應用帶來一些阻礙，針對這一情況，我國科技人員計劃從以下幾個方面入手進行管理：從當前我國的運用現狀來看，中低壓接入網的通信技術主要包括PON技術、TD-LTE技術以及PLC技術三種，其中，PLC技術是當中最為主要的關鍵，在各級傳輸信號網絡中都會運用。這種技術以電纜為媒，搭載波長，主要輸送數據和語音信號。這種傳輸方式運用簡單，操作無負擔，對一些行業來說，采用這一方式進行操作工作，能夠提升電網搭載信息的使用效率，完善電力線性道在電網工作中的基本目標和基本要求，提高數據傳輸能力，增強傳輸質量，降低傳輸過程遺漏或數據缺失的可能[3]。
（2）骨干通信網技術應用研究
在我國的通訊網絡技術中，需要注意的是骨干通信網絡是我國電力通信網絡中極為重要的一環，不可或缺，不可忽視。為了進一步加強骨干通信網在我國電力部門的具體運用和實施，筆者根據當前實際情況提出一些方案供參考：骨干組網方案。ONT技術是光轉網中一項新的技術，目前正在進入投入使用的過程中，這一技術方案與原有的傳輸技術相比，具備DWDM和SDH技術的優勢，使用過后，整個骨干組網絡的操作更加簡便，極大提高網絡的使用效率，加快實現數據傳輸無障礙的目標，對于一些大容量數據來說，使用這一技術，已經有效降低數據的損耗程度和損耗率，因此，ONT技術正不斷被推行和應用[4]。另一方面，為了提高整個網絡的實用性和適配性，在ONT技術實施的基礎上，增加PTN+OTN+SDH的模式，滿足區域內各行業的實際需要。在保證大容量數據的傳輸安全和傳輸效率的同時，確保簡單容量的數據在傳輸過程中不遺失，提高工作質量和業務水平。例如，在骨干通信網中，有的業務工作對時間延長有要求，因此，使用SDH技術可以在不耽誤時間延長的基礎上進行工作管理；對于區域內覆蓋來說，可以使用PTN這一技術進行優化改革，確保簡單的信息容量在傳輸過程中可以保持高度精準。采用層級分明，規劃恰當的管理措施，是解決區域內數據信息不安全的重要手段之一。在這一狀態下，骨干通信網內的各級技術得到大幅發展，業務的收斂和匯聚作用都得到有效體現[5]。采用這一方法，能夠有效發揮各層級的作用，提高網絡的利用率，還可以提升整體網絡的靈活性和輸送能力，推動骨干通信的科學合理有序發展。
3結束語
我國是發展中國家，人口眾多，因此，對于基礎設施的需求也就相對于發達國家更大一些，隨著現代社會的不斷發展，電力成為了人民日常生活中不可或缺的一部分，不得不說，電力始終是一個國家經濟發展和社會穩定的重要保證，當前我國進入改革開放新時期，社會各行各業對電力發展抱有充分信心和極大期待，與此同時，我國電力部門也相應面臨嚴肅的挑戰。作為我國支柱性能源，電網建設尤其是智能電網的建設在國內的發展更需要提到重要層面，智能電網的有效實施，能夠在一定情況下促進經濟發展和科學水平的提高。所以，必須進一步加強變電站的通信應用技術和網絡技術，進行項目改進和創新，不斷提高項目的總體效果和綜合實力，嚴格按照國家法律法規和相關規章制度進行工作，促進電網智能化水平的提高，推動變電站通信網絡服務的質量提升，為我國帶來更大的經濟效益和社會效益。
作者：劉文杰 單位：許繼電氣電網保護自動化系統公司
摘要：智能電網建設目前已成為我國重要發展項目之一，作為智能電網建設中的關鍵和重頭戲，智能變電站的建設改造任務顯得尤為重要，智能變電站的建立在某種程度上可以推動我國電網智能化的出現。所以本文立足于我國現階段通信系統和通信網絡的現狀，指出其中的特點和不足，并提出相應解決措施，矢志為我國智能變電站的建設和電網智能化的實現提供實際有效的理論依據，推動電網智能化在我國的開展落實。
關鍵詞：智能變電站；通信網絡
0引言
隨著社會進步和繁榮，我國各行各業對電力的需求也在逐步提升，更多的需求也為智能電網建設帶來更多挑戰，智能變電站在用電、送電、配電和調度方面，都起著至關重要的作用，其聯系各個環節，是使各個環節環環相扣的重要支撐，起著重要的紐帶作用，在電網運行過程中起著不可替代的重要作用。然而，現在的智能變電站的網絡系統較為僵化死板，仍然存在著重要的現實問題，所以，如何進一步加強智能變電站的技術研究，是我國當前智能電網項目中的重要課題。
1發展現狀
近年來，隨著我國經濟實力的不斷提升，現代科學技術也在不斷發展，這也促使我國的變電站更多的趨向于智能方向發展，尤其是在“互聯網+”的大環境的沖擊下，我國智能變電站的通信網絡技術也得到了較大的發展。通常情況下，電力通信網絡運行的整個過程中，變電站是網絡通信得以順利實行的重要節點，變電站的合理推行，能夠維護通信網的安全穩定，促進電力系統的平穩運行，提高運行效率和運行速度。在實際工作過程中，電力通信網絡一般會分為兩部分，一部分是骨干通信網，一部分是中低壓通信網。這兩部分的劃分依據是電網通信的覆蓋范圍。
（1）骨干通信網
隨著電力行業的不斷發展，當前，我國的電力與傳統的電力系統有了較大的區別。我國電力部門將通信網絡劃分為四個層次，由點到面，按照區域行政規劃的方式進行區分，骨干通信網是指在四個層級中，覆蓋可達到110（66）kV以上電壓地區的部門，骨干通信網在整體電力通信網絡中，起到調度控制的作用。目前來看，我國社會深度發展，電力系統的運用也更加完善，各個層級電力系統互相協調，相互作用，共同促進我國電力系統的完善和發展，人們生活水平不斷提高，用電需求增加，也對電力系統的進一步發展提出更多挑戰。目前，我國電纜使用狀況良好，電纜使用總長度已經達到59.24萬km，覆蓋范圍較廣，覆蓋深度強[1]。隨著社會進一步發展，城市化規模越來越大，通信系統的發展總體來說是機遇和挑戰并存的。現階段，我國省級、跨區級、縣級通信網絡的傳輸率逐漸趨于每秒2.5Gbit和每秒10Gbit，速度加快，信號傳輸穩定，傳輸內容損失率低，在經濟發展較快的城市，甚至已經出現波分復用技術，這一技術隨著我國科技進步和需求增大，將在國內得到更大范圍內的使用。但由于我國在通信系統方面起步晚，發展時間短，因此，在承載超大容量數據這一塊，我國的骨干通信網絡已經呈現出頹態，逐漸暴露一些缺陷和弱點，需要科技工作者進一步加強與完善[2]。
（2）中低壓接入網骨干通信網主要指覆蓋范圍
在110（66）kV以上的地區和用戶，與之相對應的，中低壓接入網的覆蓋范圍即為110（66）kV以下的地區和用戶，和骨干通信網的作用類似，中低壓接入網主要起調度的作用，是一個場站、地區甚至個人的調度場所。一般來說，在進行中低壓接入網端口連接時，需要注意以下幾點：1）首先，在電力通信網絡工作運行時，中低壓接入網可以承載配電自動化、中壓電力線載波等情況，另一方面，可以承接無線公網的運用，適用范圍較廣泛，使用場所也更加多元；2）其次，在電力通信網絡合理運行的過程中，難免會出現收集用戶用電信息等業務工作，為了滿足這一需求，在遠程通道中，科技工作者經常采用光纖、無線公網等方式進行信息收集；而本地服務則一般采用短距無線的方式進行信息采集。目前，我國在中低壓通信網方面投入較大，投入成本較高，耗費了大量資金和人力物力，但是由于中低壓通信網絡可以覆蓋更大范圍，更適合社會化需求，因此短期內必須繼續采用這一方法。我國在中低壓通信網的網絡管理方面仍存在漏洞和缺憾，缺少一套行之有效的管理措施，管理體制僵化，急需改革，這些都對電力通信網絡的發展起到不利影響，甚至在一定程度上拖慢了我國電網設施的完善和發展。
2應用研究
（1）中低壓接入網通信技術應用研究
我國電網系統中，中低壓接入系統由于涉及范圍廣，覆蓋面較大，因此，分管的位置相對來說較為分散，給通信技術的管理和應用帶來一些阻礙，針對這一情況，我國科技人員計劃從以下幾個方面入手進行管理：從當前我國的運用現狀來看，中低壓接入網的通信技術主要包括PON技術、TD-LTE技術以及PLC技術三種，其中，PLC技術是當中最為主要的關鍵，在各級傳輸信號網絡中都會運用。這種技術以電纜為媒，搭載波長，主要輸送數據和語音信號。這種傳輸方式運用簡單，操作無負擔，對一些行業來說，采用這一方式進行操作工作，能夠提升電網搭載信息的使用效率，完善電力線性道在電網工作中的基本目標和基本要求，提高數據傳輸能力，增強傳輸質量，降低傳輸過程遺漏或數據缺失的可能[3]。
（2）骨干通信網技術應用研究
在我國的通訊網絡技術中，需要注意的是骨干通信網絡是我國電力通信網絡中極為重要的一環，不可或缺，不可忽視。為了進一步加強骨干通信網在我國電力部門的具體運用和實施，筆者根據當前實際情況提出一些方案供參考：骨干組網方案。ONT技術是光轉網中一項新的技術，目前正在進入投入使用的過程中，這一技術方案與原有的傳輸技術相比，具備DWDM和SDH技術的優勢，使用過后，整個骨干組網絡的操作更加簡便，極大提高網絡的使用效率，加快實現數據傳輸無障礙的目標，對于一些大容量數據來說，使用這一技術，已經有效降低數據的損耗程度和損耗率，因此，ONT技術正不斷被推行和應用[4]。另一方面，為了提高整個網絡的實用性和適配性，在ONT技術實施的基礎上，增加PTN+OTN+SDH的模式，滿足區域內各行業的實際需要。
在保證大容量數據的傳輸安全和傳輸效率的同時，確保簡單容量的數據在傳輸過程中不遺失，提高工作質量和業務水平。例如，在骨干通信網中，有的業務工作對時間延長有要求，因此，使用SDH技術可以在不耽誤時間延長的基礎上進行工作管理；對于區域內覆蓋來說，可以使用PTN這一技術進行優化改革，確保簡單的信息容量在傳輸過程中可以保持高度精準。采用層級分明，規劃恰當的管理措施，是解決區域內數據信息不安全的重要手段之一。在這一狀態下，骨干通信網內的各級技術得到大幅發展，業務的收斂和匯聚作用都得到有效體現[5]。采用這一方法，能夠有效發揮各層級的作用，提高網絡的利用率，還可以提升整體網絡的靈活性和輸送能力，推動骨干通信的科學合理有序發展。
3結束語
我國是發展中國家，人口眾多，因此，對于基礎設施的需求也就相對于發達國家更大一些，隨著現代社會的不斷發展，電力成為了人民日常生活中不可或缺的一部分，不得不說，電力始終是一個國家經濟發展和社會穩定的重要保證，當前我國進入改革開放新時期，社會各行各業對電力發展抱有充分信心和極大期待，與此同時，我國電力部門也相應面臨嚴肅的挑戰。作為我國支柱性能源，電網建設尤其是智能電網的建設在國內的發展更需要提到重要層面，智能電網的有效實施，能夠在一定情況下促進經濟發展和科學水平的提高。所以，必須進一步加強變電站的通信應用技術和網絡技術，進行項目改進和創新，不斷提高項目的總體效果和綜合實力，嚴格按照國家法律法規和相關規章制度進行工作，促進電網智能化水平的提高，推動變電站通信網絡服務的質量提升，為我國帶來更大的經濟效益和社會效益。
作者：劉文杰 單位：許繼電氣電網保護自動化系統公司
1智能變電站的網絡通信技術
智能變電站中使用的網絡通信技術使用的是以IEC61850標準為優秀的基本結構，這種結構可以分為過程層、間隔層和站控曾。這種基本結構的結構圖如圖1所示。站控層中使用的設備的功能是使用全站的信息對整個變電站的設備進行控制和檢測，并和遠方的控制中心進行通信。間隔層中使用的設備的功能是采集間隔設備的信號并對這些設備進行控制和跳閘等控制動作，然后將相關的信息發送到站控層的設備并接收來自站控層設備的命令。過程層中使用的設備的功能是實現所有的和一次設備有接口的功能，并把直流的狀態信號和交流的采樣信號直接轉換成數字信號，可以將其看作是一次設備的智能化和數字化的接口。這三層設備是通過網絡通信來實現信息共享和數據的交換的，在間隔層和過程層設備中的網絡叫做過程層網絡，之間的通信內容包括交流的采樣信號SV、直流的狀態信號GOOSE以及硬對時信號1588。在站控層和間隔層設備之間的網絡叫做站控層網絡，之間的通信內容包括全站的保護信息和所有需要監控的信息。智能變電站中網絡結構和傳統的變電站的結構的不同就在智能變電站的繼電保護裝置是通過點對點的通信模式來實現采樣和直接跳閘的，這就保證了繼電保護裝置的獨立，極大的提升了繼電保護裝置的安全和可靠。在智能變電站中網絡結構的各個層次的網絡通信協議如表1所示。
1.1SV
由IEC61850標準的規定可知，SV是映射到以太網的數據鏈路層和物理層的，通過組播的方式進行傳送，其傳輸網絡可以分成點對點直接網絡和通過交換設備的網絡。采樣值若通過交換設備進行傳輸，則裝置和合并單元都是鏈接到網絡的交換設備上的，所有的信息是共網傳輸的，數據的流向是通過組播的地址、VLAN的信息和APPID的信息來確定的。
1.2GOOSE
GOOSE的原理和SV是類似的，都是映射到以太網的數據鏈路層和物理層的，都是通過組播的方式進行傳送的，傳送的網絡都是分成點對點的直接網絡和通過交換設備的網絡，但是，GOOSE使用的是一種重發的機制來確保跳閘等相關的重要信息能夠可靠的進行傳輸。在正常的情況下，GOOSE按照一定的時間發送報文來保證通信鏈路的完好，若是有事件發生，換一種時間間隔連續兩幀發送事件報文，然后再換時間間隔發送事件報文，最后或輔導初始狀態下的時間間隔。
2智能變電站的數據通信
因為變電站系統之間的通信在新型的智能變電站中占有十分重要的位置，所以，變電站自動化系統的優秀就是要建一個安全可靠的數據通信鏈路，又因為變電站具有一定的特殊性，其數據通信要求具有以下能力：①變電站自動化系統中的數據信息在傳輸網中要快速準確的傳輸，要保證其傳送的實時性；②變電站是一個電磁干擾很嚴重的特殊環境，通信中信道本身的通道就較為復雜，在惡劣的通信環境中要擁有一個優秀的兼容性能；③在變電站的系統設計中若是出現失誤或者錯誤，將會對設備甚至是人身造成極大的損害。
2.1智能變電站中常用到的通信接口
智能變電站中常用的通信接口就是RS-485接口，它的優點是多數的智能單元的接口方便，同時它的接口十分的標準規范，RS-485的接口是通過RS-232串口通信發展起來的，它采用差分的方式進行總線式的通信，具有良好的抗干擾能力，其傳輸的速率和距離都有了明顯的提高，又因為總顯示的通信方式可以在接口上進行，構建起通信網絡來很方便。RS-485總線有兩種連接方式可以選擇，即半雙工和全雙工，常用的為半雙工的方式，其網絡拓撲圖如圖2所示。
2.2在智能電站中常用的設備通信協議
在智能變電站中使用比較廣泛的和智能設備通信接口相匹配的協議有以下幾種：①Modbus協議，這種協議時采用的客戶端/服務器通信模式的一種基于串行鏈路的應用層協議，它的結構較為簡單，在實際中應用也比較廣泛，通常情況下，變電站和斷路器設備中都是廣泛的使用基于RS-485接口的此種協議；②TCP/IP協議，是由傳輸層的TCP/UDP協議和網絡層的IP協議組成，是目前應用最為廣泛的網絡基礎協議；③TCP/UDP協議，這種協議是完全以網絡層為基礎的通信協議，其中TCP的特點是向用戶提供一種可靠的面向連接的字節流服務，UDP和TCP不同，它是基于傳輸層的協議，面向的是數據報文。
3實用分析
某智能電網系統的變電站的自動化系統中使用開放式的分層分布式的系統，由過程層、間隔層和站控層組成，站中的二次設備按照標準建模進行統一組網，實現信息共享。同時，變電站配備了通信記錄監視系統，能夠對整個電站的通信狀態和信息進行時間和記錄，該通信記錄監視系統配備了兩臺監聽裝置和一臺監視終端，其中一個監視裝置負責采樣值和GOOSE信息的監聽和記錄分析，另外一個監聽裝置負責對網絡通信信息和另一個網的采樣值以及GOOSE信息的記錄，而監視終端通過交換機和兩臺監聽裝置相連，顯示監聽和分析的結果。在上述過程中，操作人員隨時可以對系統中信號的變化、異常和傳輸中的異常狀態燈進行監聽，能夠及時高效的對各種異常進行處理。在通信報文的記錄文件到錄波文件的轉換過程中，同時采用了采樣值按采樣序號對其和按記錄時間對其兩種方式，這樣，操作人員就可以通過兩種方式的結果對比等到更為貼近實際的結果了。
4結束語
智能電網的建設關系到我國經濟的發展和社會的進步步伐，而智能變電站在技術和功能上都與傳統中的變電站發生了極大的變化，變電站中的運行信息需要以網絡通信的方式進行交換和傳輸才能很好的滿足智能化的要求，所以只有做好智能變電站的網絡通信和信息處理的技術的研發工作和普及工作才能很好地做好智能電網的建設工作，才能更好地讓電網為人民服務。
作者：陳敏 單位：國網湖北省電力公司孝感供電公司
