鋼鐵企業(yè)智能變電站研究

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1智能變電站概述

智能變電站是集合了當前多項高新技術的產物，較傳統(tǒng)變電站而言，智能變電站依靠先進可靠的硬件設備和智能集成的軟件系統(tǒng)構成。智能變電站實現了“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化，借助智能設備及智能網絡平臺可自動完成信息的測量、采集、保護、控制、監(jiān)測等基本功能，不僅能夠對電網實時運行狀態(tài)進行自動檢測控制，還能結合設備當前的運行狀態(tài)提供供配電系統(tǒng)的在線運行分析，協(xié)助調度員對系統(tǒng)做出決策導向控制等功能。智能變電站以IEC61850標準為支撐，其主要特征是信息傳輸媒介使用了光纖傳導技術手段，較常規(guī)變電站節(jié)約了70%左右的控制電纜，測量設備使用了大量的電子式電壓、電流互感器，提高了電壓、電流測量精度。IEC61850通信規(guī)約的使用，使智能變電站的網絡化通信平臺形成了“三層兩網”結構。實現了不同廠家二次設備的直接通訊與全面對接，設備間的信息傳遞效率大幅提升，解決了設備的后期維護難題。

2智能變電站基本結構

目前，智能變電站的建設基于IEC61850標準，在建設過程中一般采用“三層兩網”的結構，將變電站系統(tǒng)分為三層，最底層為過程層，中間層為間隔層和位于最上層的站控層。位于過程層和間隔層之間的為過程層網絡，位于間隔層和站控層之間的為站控層網絡。智能變電站的“三層兩網”體系中各層之間通信采用光纖組網方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜連接方式，傳輸數據量更大，傳輸速率更高。

2.1IEC61850標準

變電站建設過程中會采用多個廠家的設備，以前不同廠家都有自己相應的私有協(xié)議，這樣造成了變電站不同設備之間的信息交互需要經過規(guī)約轉換才能實現。為了解決站內設備的通信及兼容性問題，國際電工委員會頒布了應用于變電站通信網絡和系統(tǒng)的IEC61850標準。IEC61850標準是變電站自動化系統(tǒng)的一種通信標準，此標準的制定參考了多種電力通信標準，是目前電力系統(tǒng)的唯一國際標準。

2.2“三層兩網”構架

按照智能變電站的設計，變電站通信平臺采用開放、分層分布。智能變電站的網絡構架在物理上由站控層、間隔層、過程層組成，層與層之間通過站控層網絡和過程層網絡通信連接。過程層處于“三層兩網”結構的最底部，該層主要包括一次設備及其配套智能裝置，一般有斷路器、電壓/電流互感器、智能終端、合并單元等設備。在過程層不僅能夠實現對一次設備運行數據的采集與狀態(tài)監(jiān)測，還能夠執(zhí)行對刀閘斷路器等設備的分合閘控制。該層將采集到的信息轉換成數字量通過過程層網絡發(fā)送給間隔層，并執(zhí)行間隔層下達的控制命令。間隔層位于三層的中間位置，主要設備包括有網絡記錄分析、計量、保護、測控、故障錄波等裝置組成。該層接收過程層上傳的信息，并完成對變電站系統(tǒng)及設備的運行狀態(tài)診斷。同時，該層還通過站控層網絡接收站控層信息，執(zhí)行站控層下達的操作指令。站控層為三層的最上層，主要設備有監(jiān)控主機、服務器、數據通信遠動裝置、繼電保護故障分析系統(tǒng)、管理終端等。該層主要實現的是人機交互作用，該層還對過程層、間隔層的數據信息進行存儲，以便隨時調閱。

2.3智能設備

智能設備是智能變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的最顯見之處，這些設備是智能變電站高級與智能的基礎。通常所說的智能設備主要是指合并單元、智能終端、保護測控、智能斷路器和電子式電壓/電流互感器等。

2.4智能檢測手段

智能變電站與傳統(tǒng)變電站最核心的區(qū)別之一，就是采用了智能設備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。因為電力系統(tǒng)高壓帶電設備所處的環(huán)境比較復雜，如設備出現問題則會對生產造成巨大影響，為強化對智能設備的管控，對電力設備進行在線監(jiān)測并及時排除隱患顯得十分必要。智能變電站在建設過程中將對聲表面波測溫技術、GIS在線局放檢測、變壓器泄漏電流檢測、變壓器油在線色譜分析等進行統(tǒng)一設計和安裝、調試，為后繼生產提供保障。

3智能變電站一體化監(jiān)控平臺

一體化監(jiān)控平臺作為人機交互的最重要手段，完全能夠達到站內監(jiān)控信息的全部上傳與顯示，基本上實現了變電站少人值守甚至無人值守的效果。與此同時，在各主要變電站內配置了大量的在線監(jiān)測、分析設備，如變壓器油在線色譜分析、設備溫度在線監(jiān)測等，能夠最大化地幫助運行人員掌握設備運行情況，及早發(fā)現設備隱患?；赑CS-9000電力系統(tǒng)調度集成平臺系統(tǒng)是整個電力能源管理系統(tǒng)的智能管理中心，綜合數據應用系統(tǒng)耦合了數據采集、處理、通信、控制等功能，實現EMS系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控、遙脈功能，完成對變電站系統(tǒng)程數據集中監(jiān)控和調度管理，能適應多種情況下的運行，可根據不同狀況在最短時間內做出準確可靠的響應，以便操作人員及時處理，協(xié)調各系統(tǒng)工作，達到實時監(jiān)控。系統(tǒng)搭建過程中按照國家標準的命名規(guī)范對設備進行命名，以統(tǒng)一管理。系統(tǒng)預留有多種標準接口，這樣在今后的系統(tǒng)優(yōu)化及后續(xù)功能建設中能以統(tǒng)一的標準，實現種各擴展功能模塊與系統(tǒng)的無縫連接。目前系統(tǒng)對外拓展ETAP電力電氣分析電能管理的綜合分析軟件系統(tǒng)，ETAP系統(tǒng)的接入極大地提高了智能變電站運行、模擬、預測的能力。智能變電站一體化監(jiān)控平臺不僅具備良好的人機交互功能，還可以借助高級應用功能輔助變電站管理人員進行調度決策、設備維護管理、人員培訓等。

4結語

智能變電站在鋼鐵企業(yè)的建設與投運不僅能夠大大提高變電站的勞產率，促進和發(fā)展鋼鐵企業(yè)微電網系統(tǒng)，強化鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)安全可靠、高質和經濟運行的水平，實現“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化，也能夠進一步降低鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)的成本，保證企業(yè)電力系統(tǒng)的發(fā)展能夠滿足新時代鋼鐵企業(yè)轉型發(fā)展新目標新要求，助力鋼鐵企業(yè)早日實現智慧工廠的目標。

作者：趙迎龍 湯明磊 張功 胡大為 單位：首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司