钢铁企业智能变电站研究

1智能变电站概述

智能变电站是集合了当前多项高新技术的产物，较传统变电站而言，智能变电站依靠先进可靠的硬件设备和智能集成的软件系统构成。智能变电站实现了“电力流、信息流、业务流”的高度一体化，借助智能设备及智能网络平台可自动完成信息的测量、采集、保护、控制、监测等基本功能，不仅能够对电网实时运行状态进行自动检测控制，还能结合设备当前的运行状态提供供配电系统的在线运行分析，协助调度员对系统做出决策导向控制等功能。智能变电站以IEC61850标准为支撑，其主要特征是信息传输媒介使用了光纤传导技术手段，较常规变电站节约了70%左右的控制电缆，测量设备使用了大量的电子式电压、电流互感器，提高了电压、电流测量精度。IEC61850通信规约的使用，使智能变电站的网络化通信平台形成了“三层两网”结构。实现了不同厂家二次设备的直接通讯与全面对接，设备间的信息传递效率大幅提升，解决了设备的后期维护难题。

2智能变电站基本结构

目前，智能变电站的建设基于IEC61850标准，在建设过程中一般采用“三层两网”的结构，将变电站系统分为三层，最底层为过程层，中间层为间隔层和位于最上层的站控层。位于过程层和间隔层之间的为过程层网络，位于间隔层和站控层之间的为站控层网络。智能变电站的“三层两网”体系中各层之间通信采用光纤组网方式代替传统电缆连接方式，传输数据量更大，传输速率更高。

2.1IEC61850标准

变电站建设过程中会采用多个厂家的设备，以前不同厂家都有自己相应的私有协议，这样造成了变电站不同设备之间的信息交互需要经过规约转换才能实现。为了解决站内设备的通信及兼容性问题，国际电工委员会颁布了应用于变电站通信网络和系统的IEC61850标准。IEC61850标准是变电站自动化系统的一种通信标准，此标准的制定参考了多种电力通信标准，是目前电力系统的唯一国际标准。

2.2“三层两网”构架

按照智能变电站的设计，变电站通信平台采用开放、分层分布。智能变电站的网络构架在物理上由站控层、间隔层、过程层组成，层与层之间通过站控层网络和过程层网络通信连接。过程层处于“三层两网”结构的最底部，该层主要包括一次设备及其配套智能装置，一般有断路器、电压/电流互感器、智能终端、合并单元等设备。在过程层不仅能够实现对一次设备运行数据的采集与状态监测，还能够执行对刀闸断路器等设备的分合闸控制。该层将采集到的信息转换成数字量通过过程层网络发送给间隔层，并执行间隔层下达的控制命令。间隔层位于三层的中间位置，主要设备包括有网络记录分析、计量、保护、测控、故障录波等装置组成。该层接收过程层上传的信息，并完成对变电站系统及设备的运行状态诊断。同时，该层还通过站控层网络接收站控层信息，执行站控层下达的操作指令。站控层为三层的最上层，主要设备有监控主机、服务器、数据通信远动装置、继电保护故障分析系统、管理终端等。该层主要实现的是人机交互作用，该层还对过程层、间隔层的数据信息进行存储，以便随时调阅。

2.3智能设备

智能设备是智能变电站区别于传统变电站的最显见之处，这些设备是智能变电站高级与智能的基础。通常所说的智能设备主要是指合并单元、智能终端、保护测控、智能断路器和电子式电压/电流互感器等。

2.4智能检测手段

智能变电站与传统变电站最核心的区别之一，就是采用了智能设备状态在线监测系统。因为电力系统高压带电设备所处的环境比较复杂，如设备出现问题则会对生产造成巨大影响，为强化对智能设备的管控，对电力设备进行在线监测并及时排除隐患显得十分必要。智能变电站在建设过程中将对声表面波测温技术、GIS在线局放检测、变压器泄漏电流检测、变压器油在线色谱分析等进行统一设计和安装、调试，为后继生产提供保障。

3智能变电站一体化监控平台

一体化监控平台作为人机交互的最重要手段，完全能够达到站内监控信息的全部上传与显示，基本上实现了变电站少人值守甚至无人值守的效果。与此同时，在各主要变电站内配置了大量的在线监测、分析设备，如变压器油在线色谱分析、设备温度在线监测等，能够最大化地帮助运行人员掌握设备运行情况，及早发现设备隐患。基于PCS-9000电力系统调度集成平台系统是整个电力能源管理系统的智能管理中心，综合数据应用系统耦合了数据采集、处理、通信、控制等功能，实现EMS系统的遥测、遥信、遥控、遥脉功能，完成对变电站系统程数据集中监控和调度管理，能适应多种情况下的运行，可根据不同状况在最短时间内做出准确可靠的响应，以便操作人员及时处理，协调各系统工作，达到实时监控。系统搭建过程中按照国家标准的命名规范对设备进行命名，以统一管理。系统预留有多种标准接口，这样在今后的系统优化及后续功能建设中能以统一的标准，实现种各扩展功能模块与系统的无缝连接。目前系统对外拓展ETAP电力电气分析电能管理的综合分析软件系统，ETAP系统的接入极大地提高了智能变电站运行、模拟、预测的能力。智能变电站一体化监控平台不仅具备良好的人机交互功能，还可以借助高级应用功能辅助变电站管理人员进行调度决策、设备维护管理、人员培训等。

4结语

智能变电站在钢铁企业的建设与投运不仅能够大大提高变电站的劳产率，促进和发展钢铁企业微电网系统，强化钢铁企业电力系统安全可靠、高质和经济运行的水平，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化，也能够进一步降低钢铁企业电力系统的成本，保证企业电力系统的发展能够满足新时代钢铁企业转型发展新目标新要求，助力钢铁企业早日实现智慧工厂的目标。

作者：赵迎龙 汤明磊 张功 胡大为 单位：首钢京唐钢铁联合有限责任公司