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[摘 要]随着电力技术的发展，智能变电站逐渐的替代了传统变电站运作模式，智能监控系统在智能变电站操作运行中得到了普遍的运用。本文对110 kV变电站“三层两网”网络架构及智能监控系统的应用进行分析，同时提出了智能变电站监控系统应用中存在的问题和解决的办法。
[关键词]变电站 智能监控系统 程序化操作 应用分析
中图分类号：TD235 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0369-01
随着智能化变电站的发展，传统变电站被智能变电站的设备所取代，光缆、光信号、GOOSE连线成为智能变电站的主要标志，在智能化时代下，数据采集及命令执行的智能系统进入到户外机构箱内，合并单元集中组屏，提高了变电站的运行与监控效率。
1.智能变电站系统网络架构
智能化变电站应该有一个完整的网络监控系统框架，才能实现网络的稳定运行。变电站网络架构包括站控层、间隔层和过程层等。
1.1 站控层
站控层是智能化变电站的应用“表示层”，具有实时监测、人机交互、在线分析等功能，是运行人员了解、干预、分析变电站运行状态的平台。监控系统在站控层中的主要任务是：汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；输送数据信息；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态、在线修改参数等功能。
1.2 间隔层
间隔层是智能化变电站的逻辑功能运算部分，本层的保护装置实现逻辑运算，测控装置实现实时数据的采集及控制命令的处理，录波单元实现故障前后模拟量、开关量的采集及存储，间隔层设备多具有中央处理器（CPU）或数字信号处理器（DSP），可完成复杂的逻辑运算以及人机交互管理。
1.3 过程层
过程层是智能化变电站的数据采集、逻辑命令执行部分，典型设备有电子式互感器、智能终端、合并单元，其技术特点是设备采用了基于数据链路层通讯的GOOSE传输机制，利用快速重传方法，实现报文的可靠传输。
1.4 GOOSE网及MMS网
智能化变电站过程层、间隔层和站控层内部及各层之间采用高速以太网络通信。整个系统的通讯网络可以分为：站控层和间隔层之间的间隔层通讯网（MMS网）及间隔层和过程层之间的过程层通讯网（GOOSE网）。站控层网络、过程层GOOSE网络和模拟数据传送网络传输协议相互独立，分工明确。
2.智能变电站监控系统应用中发现的问题
2.1 变电站配置描述
SCD文件在IEC 61850标准中，SCD文件系统性的描述了一个智能化变电站内各个孤立的智能电子设备（IED），以及各IED间的逻辑联系，它完整的描述了各个孤立的IED是怎样整合成为一个功能完善的变电站自动化系统。SCD文件做为系统性配置描述文件，可同时提供给监控系统、远动系统、保护信息子站系统使用，保证了多个系统的配置一致性。
2.2 GOOSE及SV状态监测
在智能变电站网络构架的过程层中，光缆取代了电缆，GOOSE连线取代了电缆电气连接，光信号取代了电信号，传统的电气回路检测手段无法适用于光通讯，如何监测过程层的GOOSE及SV通讯状态，成为一个现实问题。OSI参考模型分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，基于数据链路层的GOOSE组播通讯方式，其GOOSE及SV通讯状态可由通讯的接收方进行判断，接收方再将通讯状态通过站控层网络传输至监控系统，监控系统以二维表的形式实现对GOOSE及SV采样状态的监测，技术人员或系统集成商是通过对GOOSE及SV状态图的制作和分析，来完成过程层实时显示过程层的通讯及监测的，通过GOOSE及SV状态可方便地对各IED之间的GOOSE链路状态进行监测。
2.3 程序化操作
程序化操作又名顺控，在设备性能的稳定性和可靠性满足顺控要求的情况下，按照预先定义好的操作任务，批量执行多项一次设备或二次设备的有关操作。比如现场用户倒闸操作票上的一系列操作，事先将这些操作内容定义成一张操作票，等到正常操作时，运行人员只需一个命令就可以将设备从当前状态，改变为新的状态（例如将10 kV 1号线由运行状态改变为线路检修状态，这个系列操作包括：拉开开关；拉开主刀；合上线路地刀。智能操作票的使用也是程序化操作实现的保障。
2.4 智能告警
传统变电站监控系统告警是以系统收到事件报文的先后顺序依次告警。当变电站发生事故时，由于事件数量多，运行、保护人员无法清晰、直观的了解事故发生时事件的先后顺序，而智能告警实现了按间隔或按间隔主设备（断路器），从众多事件中检索出相关的本间隔信息，并按时间先后顺序排序，同时根据事件类型，将保护和测控信息分开，方便不同专业的人员查看，通过智能告警程序，运行人员只要通过简单的菜单操作，即可以清晰、直观地初步了解事故发生时事件的前后逻辑关系。
2.5 软压板状态检修
在保护人员对运行的保护装置检修期间，保护装置的软压板状态可能被修改，检修完毕，除了人工核对软压板状态外，如何通过技术手段对软压板状态进行校核，以确保软压板状态的正确性，为此提出了软压板状态检修功能。即，在监控系统的软压板状态显示界面加入软压板状态校核值，该值在正常运行期间与实时值保持一致，监控监控系统在智能变电站的应用系统relay_mmi程序定时检测实时值与校核值。当两值不一致时，产生告警信息，当保护人员对保护装置检修完毕，只需人工触发一次状态自检，即可了解保护装置软压板状态与检修前软压板状态是否一致，从而在技术上实现了软压板状态检修。
2.6 网络管理
智能化变电站的站控层通讯及过程层通讯都是基于网络通讯，网络通讯的关键环节就是交换机。交换机是否正常工作，关系到变电站运行的安全稳定性。目前工程应用中的交换机，对于支持SNMP协议的带网管功能交换机，在智能变电站监控系统中增加了交换机网络管理模块，通过SNMP协议，可获取交换机中的端口在线状态、数据流量以及告警等信息，监控系统将这些数据实时反映在画面及声光告警中，可供运行人员监测使用。
3.结论
智能变电站监控系统的应用是建立在常规变电站自动化技术发展的基础之上的，智能变电站监控系统各种支撑技术对于变电站信息传输、应用模式带来的变化是全方位的。这种变化所体现的特征将更利于实现信息的综合应用，提高变电站的智能化程度，同时也将对二次系统设计、实验、运行带来深刻的影响。智能变电站监控系统的应用技术实现了常规变电站自动化技术的发展与突破，具有明显的技术特征，智能变电站监控系统的应用体现了网络通信技术的特点，因此可以获得更高的可靠性和冗余性。
参考文献
[1]黄华勇，游步新.通信在线监视分析系统在智能变电站中的应用[J].电力自动化设备，2011（4）：78-79.
[2]杨贵，王文龙.千兆交换机在智能变电站的应用探讨[J].电气技术，2010（8）：58-59.
[3]冯航英.智能变电站的视频监控系统[J].中国新通信，2013（6）：67-68.
[关键词]变电站 智能监控系统 程序化操作 应用分析
中图分类号：TD235 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0369-01
随着智能化变电站的发展，传统变电站被智能变电站的设备所取代，光缆、光信号、GOOSE连线成为智能变电站的主要标志，在智能化时代下，数据采集及命令执行的智能系统进入到户外机构箱内，合并单元集中组屏，提高了变电站的运行与监控效率。
1.智能变电站系统网络架构
智能化变电站应该有一个完整的网络监控系统框架，才能实现网络的稳定运行。变电站网络架构包括站控层、间隔层和过程层等。
1.1 站控层
站控层是智能化变电站的应用“表示层”，具有实时监测、人机交互、在线分析等功能，是运行人员了解、干预、分析变电站运行状态的平台。监控系统在站控层中的主要任务是：汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；输送数据信息；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态、在线修改参数等功能。
1.2 间隔层
间隔层是智能化变电站的逻辑功能运算部分，本层的保护装置实现逻辑运算，测控装置实现实时数据的采集及控制命令的处理，录波单元实现故障前后模拟量、开关量的采集及存储，间隔层设备多具有中央处理器（CPU）或数字信号处理器（DSP），可完成复杂的逻辑运算以及人机交互管理。
1.3 过程层
过程层是智能化变电站的数据采集、逻辑命令执行部分，典型设备有电子式互感器、智能终端、合并单元，其技术特点是设备采用了基于数据链路层通讯的GOOSE传输机制，利用快速重传方法，实现报文的可靠传输。
1.4 GOOSE网及MMS网
智能化变电站过程层、间隔层和站控层内部及各层之间采用高速以太网络通信。整个系统的通讯网络可以分为：站控层和间隔层之间的间隔层通讯网（MMS网）及间隔层和过程层之间的过程层通讯网（GOOSE网）。站控层网络、过程层GOOSE网络和模拟数据传送网络传输协议相互独立，分工明确。
2.智能变电站监控系统应用中发现的问题
2.1 变电站配置描述
SCD文件在IEC 61850标准中，SCD文件系统性的描述了一个智能化变电站内各个孤立的智能电子设备（IED），以及各IED间的逻辑联系，它完整的描述了各个孤立的IED是怎样整合成为一个功能完善的变电站自动化系统。SCD文件做为系统性配置描述文件，可同时提供给监控系统、远动系统、保护信息子站系统使用，保证了多个系统的配置一致性。
2.2 GOOSE及SV状态监测
在智能变电站网络构架的过程层中，光缆取代了电缆，GOOSE连线取代了电缆电气连接，光信号取代了电信号，传统的电气回路检测手段无法适用于光通讯，如何监测过程层的GOOSE及SV通讯状态，成为一个现实问题。OSI参考模型分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，基于数据链路层的GOOSE组播通讯方式，其GOOSE及SV通讯状态可由通讯的接收方进行判断，接收方再将通讯状态通过站控层网络传输至监控系统，监控系统以二维表的形式实现对GOOSE及SV采样状态的监测，技术人员或系统集成商是通过对GOOSE及SV状态图的制作和分析，来完成过程层实时显示过程层的通讯及监测的，通过GOOSE及SV状态可方便地对各IED之间的GOOSE链路状态进行监测。
2.3 程序化操作
程序化操作又名顺控，在设备性能的稳定性和可靠性满足顺控要求的情况下，按照预先定义好的操作任务，批量执行多项一次设备或二次设备的有关操作。比如现场用户倒闸操作票上的一系列操作，事先将这些操作内容定义成一张操作票，等到正常操作时，运行人员只需一个命令就可以将设备从当前状态，改变为新的状态（例如将10 kV 1号线由运行状态改变为线路检修状态，这个系列操作包括：拉开开关；拉开主刀；合上线路地刀。智能操作票的使用也是程序化操作实现的保障。
2.4 智能告警
传统变电站监控系统告警是以系统收到事件报文的先后顺序依次告警。当变电站发生事故时，由于事件数量多，运行、保护人员无法清晰、直观的了解事故发生时事件的先后顺序，而智能告警实现了按间隔或按间隔主设备（断路器），从众多事件中检索出相关的本间隔信息，并按时间先后顺序排序，同时根据事件类型，将保护和测控信息分开，方便不同专业的人员查看，通过智能告警程序，运行人员只要通过简单的菜单操作，即可以清晰、直观地初步了解事故发生时事件的前后逻辑关系。
2.5 软压板状态检修
在保护人员对运行的保护装置检修期间，保护装置的软压板状态可能被修改，检修完毕，除了人工核对软压板状态外，如何通过技术手段对软压板状态进行校核，以确保软压板状态的正确性，为此提出了软压板状态检修功能。即，在监控系统的软压板状态显示界面加入软压板状态校核值，该值在正常运行期间与实时值保持一致，监控监控系统在智能变电站的应用系统relay_mmi程序定时检测实时值与校核值。当两值不一致时，产生告警信息，当保护人员对保护装置检修完毕，只需人工触发一次状态自检，即可了解保护装置软压板状态与检修前软压板状态是否一致，从而在技术上实现了软压板状态检修。
2.6 网络管理
智能化变电站的站控层通讯及过程层通讯都是基于网络通讯，网络通讯的关键环节就是交换机。交换机是否正常工作，关系到变电站运行的安全稳定性。目前工程应用中的交换机，对于支持SNMP协议的带网管功能交换机，在智能变电站监控系统中增加了交换机网络管理模块，通过SNMP协议，可获取交换机中的端口在线状态、数据流量以及告警等信息，监控系统将这些数据实时反映在画面及声光告警中，可供运行人员监测使用。
3.结论
智能变电站监控系统的应用是建立在常规变电站自动化技术发展的基础之上的，智能变电站监控系统各种支撑技术对于变电站信息传输、应用模式带来的变化是全方位的。这种变化所体现的特征将更利于实现信息的综合应用，提高变电站的智能化程度，同时也将对二次系统设计、实验、运行带来深刻的影响。智能变电站监控系统的应用技术实现了常规变电站自动化技术的发展与突破，具有明显的技术特征，智能变电站监控系统的应用体现了网络通信技术的特点，因此可以获得更高的可靠性和冗余性。
参考文献
[1]黄华勇，游步新.通信在线监视分析系统在智能变电站中的应用[J].电力自动化设备，2011（4）：78-79.
[2]杨贵，王文龙.千兆交换机在智能变电站的应用探讨[J].电气技术，2010（8）：58-59.
[3]冯航英.智能变电站的视频监控系统[J].中国新通信，2013（6）：67-68.