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摘要：文章在智能电网分层的基础上，以变电站的一体化监控为基础进行研究，最后就整体智能电网一体化调度的应用进行总结，提出了基于智能变电站和智能配电网的一体化调度系统的研究，为智能电网的发展提供了相关的应用实例。
关键词：智能电网；智能变电站；一体化调度
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0134-03
随着科学技术的发展，变电站自动化系统经历了集中式RTU、分布式系统、基于网络的监控系统、数字化变电站到现在的智能变电站的发展历程。作为智能电网调度一体化的重要一环，变电站自动化水平的提高，成为一体化调度的核心。
本文从智能电网中的智能变电站开始介绍，然后从变电站的一体化监控为基础进行研究，最后就整体智能电网一体化调度的应用进行总结。
1 智能电网一体化调度系统地位
智能电网中主要包括智能变电站和输变电线路调度系统，其由一体化监控系统、输变电设备状态监测、GPS时对同步和电能计量等内容组成。一体化监控系统是电网调度自动化的核心部分，其分为纵向和横向，其中纵向的作用是贯通调度和生产等主站系统，横向的作用是连接变电站内的不同自动化设备。一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础，是备用调度体系建设的基础，是大运行体系建设的基础。
智能电网中，智能变电站的一体化调度系统是重要一环，按照智能化变电站数字化、网络化、共享化和标准化的要求，一体化调系统的形成是通过系统的集成优化开发实现的。通过具体的软件和硬件开发，最终实现电网信息的统一接入和存储，并通过统一的人机界面实现可视化，实现调度的运行监视、操作控制和数据分析等管理功能，并添加事故预警和其他辅助功能。
一体化调度系统直接采集智能电网中的相关运行信息和继电保护侧的状态信息，在软件和硬件的接入中，通过标准化接口与输变电设备状态相连，通过IEC61850的统一通讯规约实现最终的全景式数据采集处理，实现电网的监视控制。
2 智能电网一体化调度系统设计
智能电网一体化调度系统由监控主机、操作员站、工程师工作站、Ⅰ区数据通信网关机、Ⅱ区数据通信网关机、Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机及综合应用服务器等组成。各部分的功能如下：
（1）调度主机：负责电网中不同数据的采集和处理，实现电网变电站和输变电线路的运行监控，同时，集成了防误闭锁操作和继电保护信息的控制等功能。
（2）操作工作站：该工作站是电网调度人机交互界面的主要界面，整个界面对电网的一、二次设备实施实时监控和操作，该系统具有事件记录和事故报警的功能，同时实现对电网信息的状态显示和查询等。
（3）I区的数据通信网关：该网关具有直接采集网内数据的功能，通过统一的通讯信道上一级调度中心传送实时的数据信息，整个网关具有数据优化、报警信息的传送、接收调度操作命令和远程协助等功能。
（4）Ⅱ区数据通信网关机：实现Ⅱ区数据向调度（调控）中心的数据传输；具备调度（调控）中心对变电站Ⅱ区数据的远方查询和浏览功能。
（5）Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机：按照在线监测、辅助应用等功能模块划分；实现与PMS、输变电设备状态监测等其他主站系统的信息传输。
（6）数据服务器：满足变电站全景数据的分类处理和集中存储需求，并经由消息总线向主机、数据通信网关机和综合应用服务器提供数据的查询、更新、事务管理及多用户存取控制等服务。
（7）综合应用服务器：接收在线监测、计量、电源、消防、安防、环境监测等信息采集装置（系统）的数据，进行综合分析和统一展示，对外提供在线监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能。
智能电网一体化调度系统涵盖五类应用功能是运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用，具体的内容为：
（1）运行监视：通过二维或三维的可视化技术，实现对电网运行信息、继电保护保护信息、设备运行状态信息等数据的全景式展示。
（2）操作与控制：主要针对电网中智能变电站的就地和远方的操作。
（3）信息综合分析与智能告警：通过对智能变电站各项运行数据的综合分析处理，提供告警简报、故障诊断及故障报告等结果信息。包括站内数据辨识、故障综合分析以及智能告警。
（4）运行管理：通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备基础信息，实现一、二次设备运行、操作、检修、维护工作的规范化。包括源端维护、权限管理、设备管理和检修管理。
（5）辅助应用：通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。包括电源监视、安全防护、环境监测、辅助控制等。
3 智能电网一体化调度的设计原则
智能变电站一体化调度系统基本技术原则为“告警直传，远程浏览，数据优化，认证安全”。这些也正是一体化调度系统的关键技术。
（1）报警远传：电网设备的事故报警信息是一体化调度系统的重要信息，应注重其完整性和可靠性。通过对电网事故的具体分析和综合分析，最终形成报警结果而传送到调度中心。在传送过程中，需要统一的数据处理标准，同时，生成统一的标准化报警文件。报警信息需要根据告警分类进行统一化管理。
（2）远程协助：一体化的调度系统提供数据的远程浏览和协助，实现智能电网全景式数据监控。调度人员若需要查阅相关的电网信息，可通过KVM、远方终端或图形网关等方式，浏览电网设备的二维图形和实时数据信息。
（3）数据的优化：及时、准确、可靠地对实时数据进行处理。将数据分为电网的运行数据、故障报警、设备数据三类，然后在三类数据的基础上从厂站端的远动工作站就开始实施直接的数据采集，同时关联主站的电网结构模型，最后时限实时数据库的优化，并直观地表现在人机交互界面中。 （4）通讯的认证与安全：通过统一的信息认证，实现控制命令的安全，在传输过程中增加认证编码。信息安全的认证过程包括人机交互界面、SCADA系统、模块功能和智能变电站、输变电线路等环节。具体的安全加密方式是主站与变电站之间的纵向加密传输方式。
4 智能配电典型应用
4.1 智能电网调度的需求
配电自动化是智能电网的重要基础之一，需要通过配电自动化系统采集尽可能多的配电信息，并向下延伸到低压用电信息的汇集，为智能电网一体化调度的实现提供
基础。
智能电网的推进离不开信息通信，从电力信息通信近20年的技术发展来看，电力业务的每一次飞跃都需要信息通信技术的转变，转变的核心是向标准化、网络化、IP化发展。配网综合自动化系统主要由主站系统、配变子站监控系统、通信系统、配电网现场监控单元（FTU/TTU等）组成。通信系统是建设智能电网的关键技术，通信系统的应用情况直接影响电网自动化系统的运行，现有电网的调度通讯中主要依靠有线传输，而随之发展的无线传输模式也为智能电网的一体化调度带来了新的机遇。表1为无线和有线通讯方式的区别。
从表1中可以看出，光纤通信与其他通信比较，从传输频带宽、通信容量、传输损耗等方面存在较大的应用优势，而光电隔离技术的普及减少了电磁的干扰，为智能电网的组件提供了更为方便和灵活的方式。在智能电网的配电自动化中，可以利用已建成的光纤网络进行数据传输，通过无源光网络（EPON）或光纤自愈环网当新型方式来进行具体的传输，该技术在许多区域电网中得到了成功应用，是未来配网自动化数据通信发展方向。
鉴于EPON无源光网络技术比工业交换机，在组网可靠性、带宽分配、维护成本低、网络可扩展性等方面均有优势，适于对可靠性要求较高的配用电接入应用。
4.2 应用实例
针对电力行业的需求，提供的基于EPON的配网自动化数据通信解决方案如图1所示：
（1）核心层建议采用环状结构：核心主站和子站组成主干环状结构，提高了核心网络的可靠性，降低单点故障。组成千兆IP主干自愈环，通过环网保护协议RRPP实现毫秒级的业务倒换。
（2）分支网（开闭所/环网柜至子站）采用EPON无源光网络技术：分支网采用EPON无源光网络技术，由于采用无源设备，任何一个终端设备故障都不影响到其他终端设备，设备故障率低，维护容易。每个开闭所/环网柜就近直接接入附近变电所，提高全网通信效率。国家电网公司目前正在制定《基于以太网方式的无源光网络（EPON）技术要求》，并将此技术要求作为国家电网公司的企业标准，用于国家电网公司的配用电通信系统的建设。H3C提供的EPON解决方案完全支持国网技术标准中的几种保护模式。
（3）网络安全：在应用中我们发现，智能电网的数据传输信道中，网络安全是事关整个电网安全的重要环节。为了保证整个智能网络的安全，需要确保网络硬件设备的安全，使用安全可靠的网络设备。过程层的设备采用较为高端的多品牌路由交换机，通过较高运算能力的芯片，提升路由交换机的转发性能和扩充能力。
参考文献
[1] 李岩松，周浩，刘君，王倩.自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法[J].电力系统自动化，2010，34（6）：75-78.
[2] 娄凤伟，王汝琳，王柏娜.光学高压电压互感器的设计[J].高电压技术，2010，36（7）：1737-1741.
[3] 王国利，郝艳捧，袁鹏，等.变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究[J].中国电机工程学报，2004，24（10）：115-120.
作者简介：刘艳民（1980—），男，内蒙古人，佛山电力设计院有限公司发配电工程师，研究方向：电力
工程。
（责任编辑：周 琼）
关键词：智能电网；智能变电站；一体化调度
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0134-03
随着科学技术的发展，变电站自动化系统经历了集中式RTU、分布式系统、基于网络的监控系统、数字化变电站到现在的智能变电站的发展历程。作为智能电网调度一体化的重要一环，变电站自动化水平的提高，成为一体化调度的核心。
本文从智能电网中的智能变电站开始介绍，然后从变电站的一体化监控为基础进行研究，最后就整体智能电网一体化调度的应用进行总结。
1 智能电网一体化调度系统地位
智能电网中主要包括智能变电站和输变电线路调度系统，其由一体化监控系统、输变电设备状态监测、GPS时对同步和电能计量等内容组成。一体化监控系统是电网调度自动化的核心部分，其分为纵向和横向，其中纵向的作用是贯通调度和生产等主站系统，横向的作用是连接变电站内的不同自动化设备。一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础，是备用调度体系建设的基础，是大运行体系建设的基础。
智能电网中，智能变电站的一体化调度系统是重要一环，按照智能化变电站数字化、网络化、共享化和标准化的要求，一体化调系统的形成是通过系统的集成优化开发实现的。通过具体的软件和硬件开发，最终实现电网信息的统一接入和存储，并通过统一的人机界面实现可视化，实现调度的运行监视、操作控制和数据分析等管理功能，并添加事故预警和其他辅助功能。
一体化调度系统直接采集智能电网中的相关运行信息和继电保护侧的状态信息，在软件和硬件的接入中，通过标准化接口与输变电设备状态相连，通过IEC61850的统一通讯规约实现最终的全景式数据采集处理，实现电网的监视控制。
2 智能电网一体化调度系统设计
智能电网一体化调度系统由监控主机、操作员站、工程师工作站、Ⅰ区数据通信网关机、Ⅱ区数据通信网关机、Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机及综合应用服务器等组成。各部分的功能如下：
（1）调度主机：负责电网中不同数据的采集和处理，实现电网变电站和输变电线路的运行监控，同时，集成了防误闭锁操作和继电保护信息的控制等功能。
（2）操作工作站：该工作站是电网调度人机交互界面的主要界面，整个界面对电网的一、二次设备实施实时监控和操作，该系统具有事件记录和事故报警的功能，同时实现对电网信息的状态显示和查询等。
（3）I区的数据通信网关：该网关具有直接采集网内数据的功能，通过统一的通讯信道上一级调度中心传送实时的数据信息，整个网关具有数据优化、报警信息的传送、接收调度操作命令和远程协助等功能。
（4）Ⅱ区数据通信网关机：实现Ⅱ区数据向调度（调控）中心的数据传输；具备调度（调控）中心对变电站Ⅱ区数据的远方查询和浏览功能。
（5）Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机：按照在线监测、辅助应用等功能模块划分；实现与PMS、输变电设备状态监测等其他主站系统的信息传输。
（6）数据服务器：满足变电站全景数据的分类处理和集中存储需求，并经由消息总线向主机、数据通信网关机和综合应用服务器提供数据的查询、更新、事务管理及多用户存取控制等服务。
（7）综合应用服务器：接收在线监测、计量、电源、消防、安防、环境监测等信息采集装置（系统）的数据，进行综合分析和统一展示，对外提供在线监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能。
智能电网一体化调度系统涵盖五类应用功能是运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用，具体的内容为：
（1）运行监视：通过二维或三维的可视化技术，实现对电网运行信息、继电保护保护信息、设备运行状态信息等数据的全景式展示。
（2）操作与控制：主要针对电网中智能变电站的就地和远方的操作。
（3）信息综合分析与智能告警：通过对智能变电站各项运行数据的综合分析处理，提供告警简报、故障诊断及故障报告等结果信息。包括站内数据辨识、故障综合分析以及智能告警。
（4）运行管理：通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备基础信息，实现一、二次设备运行、操作、检修、维护工作的规范化。包括源端维护、权限管理、设备管理和检修管理。
（5）辅助应用：通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。包括电源监视、安全防护、环境监测、辅助控制等。
3 智能电网一体化调度的设计原则
智能变电站一体化调度系统基本技术原则为“告警直传，远程浏览，数据优化，认证安全”。这些也正是一体化调度系统的关键技术。
（1）报警远传：电网设备的事故报警信息是一体化调度系统的重要信息，应注重其完整性和可靠性。通过对电网事故的具体分析和综合分析，最终形成报警结果而传送到调度中心。在传送过程中，需要统一的数据处理标准，同时，生成统一的标准化报警文件。报警信息需要根据告警分类进行统一化管理。
（2）远程协助：一体化的调度系统提供数据的远程浏览和协助，实现智能电网全景式数据监控。调度人员若需要查阅相关的电网信息，可通过KVM、远方终端或图形网关等方式，浏览电网设备的二维图形和实时数据信息。
（3）数据的优化：及时、准确、可靠地对实时数据进行处理。将数据分为电网的运行数据、故障报警、设备数据三类，然后在三类数据的基础上从厂站端的远动工作站就开始实施直接的数据采集，同时关联主站的电网结构模型，最后时限实时数据库的优化，并直观地表现在人机交互界面中。 （4）通讯的认证与安全：通过统一的信息认证，实现控制命令的安全，在传输过程中增加认证编码。信息安全的认证过程包括人机交互界面、SCADA系统、模块功能和智能变电站、输变电线路等环节。具体的安全加密方式是主站与变电站之间的纵向加密传输方式。
4 智能配电典型应用
4.1 智能电网调度的需求
配电自动化是智能电网的重要基础之一，需要通过配电自动化系统采集尽可能多的配电信息，并向下延伸到低压用电信息的汇集，为智能电网一体化调度的实现提供
基础。
智能电网的推进离不开信息通信，从电力信息通信近20年的技术发展来看，电力业务的每一次飞跃都需要信息通信技术的转变，转变的核心是向标准化、网络化、IP化发展。配网综合自动化系统主要由主站系统、配变子站监控系统、通信系统、配电网现场监控单元（FTU/TTU等）组成。通信系统是建设智能电网的关键技术，通信系统的应用情况直接影响电网自动化系统的运行，现有电网的调度通讯中主要依靠有线传输，而随之发展的无线传输模式也为智能电网的一体化调度带来了新的机遇。表1为无线和有线通讯方式的区别。
从表1中可以看出，光纤通信与其他通信比较，从传输频带宽、通信容量、传输损耗等方面存在较大的应用优势，而光电隔离技术的普及减少了电磁的干扰，为智能电网的组件提供了更为方便和灵活的方式。在智能电网的配电自动化中，可以利用已建成的光纤网络进行数据传输，通过无源光网络（EPON）或光纤自愈环网当新型方式来进行具体的传输，该技术在许多区域电网中得到了成功应用，是未来配网自动化数据通信发展方向。
鉴于EPON无源光网络技术比工业交换机，在组网可靠性、带宽分配、维护成本低、网络可扩展性等方面均有优势，适于对可靠性要求较高的配用电接入应用。
4.2 应用实例
针对电力行业的需求，提供的基于EPON的配网自动化数据通信解决方案如图1所示：
（1）核心层建议采用环状结构：核心主站和子站组成主干环状结构，提高了核心网络的可靠性，降低单点故障。组成千兆IP主干自愈环，通过环网保护协议RRPP实现毫秒级的业务倒换。
（2）分支网（开闭所/环网柜至子站）采用EPON无源光网络技术：分支网采用EPON无源光网络技术，由于采用无源设备，任何一个终端设备故障都不影响到其他终端设备，设备故障率低，维护容易。每个开闭所/环网柜就近直接接入附近变电所，提高全网通信效率。国家电网公司目前正在制定《基于以太网方式的无源光网络（EPON）技术要求》，并将此技术要求作为国家电网公司的企业标准，用于国家电网公司的配用电通信系统的建设。H3C提供的EPON解决方案完全支持国网技术标准中的几种保护模式。
（3）网络安全：在应用中我们发现，智能电网的数据传输信道中，网络安全是事关整个电网安全的重要环节。为了保证整个智能网络的安全，需要确保网络硬件设备的安全，使用安全可靠的网络设备。过程层的设备采用较为高端的多品牌路由交换机，通过较高运算能力的芯片，提升路由交换机的转发性能和扩充能力。
参考文献
[1] 李岩松，周浩，刘君，王倩.自适应光学电流互感器的光学传感微弱信号检测方法[J].电力系统自动化，2010，34（6）：75-78.
[2] 娄凤伟，王汝琳，王柏娜.光学高压电压互感器的设计[J].高电压技术，2010，36（7）：1737-1741.
[3] 王国利，郝艳捧，袁鹏，等.变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究[J].中国电机工程学报，2004，24（10）：115-120.
作者简介：刘艳民（1980—），男，内蒙古人，佛山电力设计院有限公司发配电工程师，研究方向：电力
工程。
（责任编辑：周 琼）