一、 系統(tǒng)概述

國家“十二五”智能電網(wǎng)專項規(guī)劃指出，智能電網(wǎng)的建設重點將是通過現(xiàn)代先進技術的高度融合，全面提高大電網(wǎng)運行控制的智能化水平，以及供電服務的能力和水平，從而最終實現(xiàn)我國電網(wǎng)的跨越式發(fā)展;采用遵循IEC61850標準設計的工控機計算平臺是建立智能電網(wǎng)動態(tài)信息的最佳方案，以實現(xiàn)信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化，使得多種發(fā)電方式可以有機地形成一個整體，互相彌補各自的不足，以獲得最優(yōu)的電網(wǎng)電力供應方式。

　　國家電網(wǎng)制定的《堅強智能電網(wǎng)技術標準體系規(guī)劃》，明確了堅強智能電網(wǎng)技術標準路線圖，是世界上首個用于引導智能電網(wǎng)技術發(fā)展的綱領性標準。國網(wǎng)公司的規(guī)劃是，到2015年基本建成具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網(wǎng)，形成以華北、華中、華東為受端，以西北、東北電網(wǎng)為送端的三大同步電網(wǎng)，使電網(wǎng)的資源配置能力、經(jīng)濟運行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

　　“十二五”期間，國家電網(wǎng)將投資5000億元，建成連接大型能源基地與主要負荷中心的“三橫三縱”的特高壓骨干網(wǎng)架和13回長距離支流輸電工程，初步建成核心的世界一流的堅強智能電網(wǎng)。

　　二、 系統(tǒng)要求

　　智能電網(wǎng)(Smart Power Grids)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標;解決方案主要包括以下幾個方面：一是通過傳感器連接資產(chǎn)和設備提高數(shù)字化程度;二是數(shù)據(jù)的整合體系和數(shù)據(jù)的收集體系;三是進行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進行相關分析，以優(yōu)化運行和管理。

　　電網(wǎng)智能化的六大方面：智能化變電站、發(fā)電、智能輸電、智能配電網(wǎng)、智能用電和智能調(diào)度;

　　依據(jù)智能電網(wǎng)系統(tǒng)需求，對控制工控機的要求如下：

　　u 通過國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證 ;

　　u 電源及接口滿足浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等要求;

　　u 電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，滿足冗余供電，支持整機不斷電更換、維護模塊電源;要求支持失電報警功能;

　　u 支持多種通訊接口和靈活的擴展(10個串口：采用光電隔離電路設計，實現(xiàn)整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作;6個網(wǎng)口;6個USB;1個VGA;1個擴展槽);

　　u 標準19寸上架無風扇、低功耗、全密封產(chǎn)品;

　　三、 系統(tǒng)描述

　　從智能電網(wǎng)體系結構看，智能變電站是智能電網(wǎng)運行與控制的關鍵，作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的關鍵，智能化變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務流”三流匯集的焦點，對建設堅強智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。

　　智能化數(shù)字變電站是由智能化一次設備、網(wǎng)絡化二次設備在IEC61850通信協(xié)議基礎上分層構建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。與常規(guī)變電站相比，智能化數(shù)字變電站間隔層和站控層的設備及網(wǎng)絡接口只是接口和通信模型發(fā)生了變化，而過程層卻發(fā)生了較大的改變，由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接，逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅?、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。

　　IEC61850將智能化數(shù)字變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各層之間采用高速網(wǎng)絡通信。圖1為智能化數(shù)字變電站系統(tǒng)框架圖，實現(xiàn)以下電網(wǎng)變電站智能化目標：

　　u 實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的全面采集和實時共享，支撐電網(wǎng)實時控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級應用。

　　u 實現(xiàn)變電設備信息和運行維護策略與電力調(diào)度全面互動。

　　u 實現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化、高級應用互動化。

站控層

　　間隔層

　　過程層

　　(圖1：智能化數(shù)字變電站系統(tǒng)框架)

　　隨著變電站自動化程度的提高，“四遙”功能(遙控、遙信、遙測、遙調(diào))的普及，少人或無人值守模式在電力系統(tǒng)得到大力推廣，為電力部門節(jié)約了人力資源、提高了管理效率、提升了經(jīng)濟效益，變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)方案可以有效的解決應用，此綜合監(jiān)控系統(tǒng)整合了視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全防范、消防報警、門禁、語音對講、智能控制、SF6 泄漏報警等子系統(tǒng)。

　　視變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用了工控機為技術平臺，搭配電力平臺軟件，通過網(wǎng)絡可以實現(xiàn)地區(qū)所轄變電站的統(tǒng)一管理，通過級聯(lián)可以實現(xiàn)省市縣多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。軟件采用模塊化設計，部署方便，操作簡便。作為電力系統(tǒng)生產(chǎn)管理的重要輔助手段，集成化、高清化、智能化的系統(tǒng)給變電站傳統(tǒng)視頻監(jiān)控帶來了全新運作模式，為無人值守模式提供了可靠的保障。

　　視變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有綜合監(jiān)控、高清監(jiān)控、智能分析、無線監(jiān)控四大特點。

　　u 綜合監(jiān)控改變了各系統(tǒng)獨立運行的局面，進行了整合優(yōu)化并智能聯(lián)動，滿足了電力系統(tǒng)“減員增效”的需求。

　　u 高清監(jiān)控使圖像細節(jié)更清晰、監(jiān)控范圍更廣、單位面積監(jiān)控點更少，可以有效提高監(jiān)控效能，減少設備投資。

　　u 智能分析變“被動監(jiān)控”為“主動監(jiān)控”，防患于未然，在事件發(fā)生初期就能及時發(fā)現(xiàn)并進行控制。

　　u 無線監(jiān)控采用3G 技術，支持單兵系統(tǒng)的同時，還支持車載應急指揮，能滿足惡劣環(huán)境下的監(jiān)控需求。

　　圖2為變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)示意圖：

(圖2：變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)示意圖)

　　研祥嵌入式全密封工控機SPC-8231主要承擔智能電網(wǎng)中電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計處理;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化控制;變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障報警功能，指出故障問題點等等。

　　研祥全新的SPC-8231產(chǎn)品符合智能電網(wǎng)設備應用重要指標：

　　(圖3:SPC-8231)

　　u 通過國家電科院電力四級認證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認證

　　IEC 61850-3認證保證了在變電站中使用的網(wǎng)絡設備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標準則闡明了通訊互聯(lián)設備的標準環(huán)境和測試要求。通過IEC 61850-3和IEEE 1613專業(yè)認證的，能夠與變電站內(nèi)的不同設備進行通訊。

　　u 滿足電力行業(yè)EMC指標

　　電源及接口具有浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等高EMC性能，同時滿足行業(yè)中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設計，實現(xiàn)整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。

　　u 支持交直流電壓輸入、電源供電冗余

　　電源輸入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供電，且采用可熱拔插冗余模塊電源，支持整機不斷電更換、維護模塊電源。

　　u 多種通訊接口和靈活的擴展

　　6個USB 2.0接口，6個千兆網(wǎng)口、10個隔離的RS-232/422/485串口; 1個VGA接口，1個MiniPCIE插槽(不支持USB設備)，1個CFast卡插槽，1個2.5寸硬盤接口(可兼容1.8寸SSD硬盤)，1個客戶自定義功能接口;配置各接口狀態(tài)指示燈，可準確監(jiān)控網(wǎng)絡、串口、電源及整機工作狀態(tài); 同時1個面向用戶開放的行業(yè)I/O擴展槽方便用戶根據(jù)需要自行選擇I/O模塊。

　　u 采用模塊化設計

　　客戶可根據(jù)實際使用情況，配置串口功能模塊，實現(xiàn)RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換;預留PCI-104擴展卡插槽及支架，客戶可配置行業(yè)功能擴展卡，通過自定義接口實現(xiàn)功能擴展。(*注意：擴展卡必須采用浮地設計);核心板、串口模塊、模塊電源均可單獨訂購 。

　　u 失電報警功能

　　由于各種原因造成用電設備供電故障或供電中斷時，能夠及時、主動發(fā)出告警信號，避免設備由于失電停運而造成的損失。

　　四、 結論

　　智能電網(wǎng)專業(yè)級產(chǎn)品推薦：研祥SPC-8231

　　本文論述了智能電網(wǎng)數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征、結構及其應用。智能化數(shù)字變電站自動化是一個系統(tǒng)工程，要實現(xiàn)全部數(shù)字化變電站自動化的功能，還有許多技術問題需要攻關解決，研祥將結合國家發(fā)展規(guī)劃及行業(yè)應用需求，不斷的推出更專業(yè)的產(chǎn)品滿足未來智能電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。

　　附一：

　　智能電網(wǎng)專業(yè)級低功耗耗無風扇產(chǎn)品SPC-8231

　　u 產(chǎn)品概述

　　SPC-8231是一款專門針對電力行業(yè)且面向未來數(shù)字化變電站的專用產(chǎn)品，并嚴格遵循IEC61850標準和數(shù)字化變電站的特殊要求，能夠為變電站、電廠等嚴酷工業(yè)應用環(huán)境提供理想的通信解決方案?？蓮V泛應用于變電站遠動終端管理、智能電網(wǎng)調(diào)度通信管理機和地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)(PSCADA)。

　　u 主要功能特點

　　◆板載Intel@ ATOM™ D525 1.8GHz處理器;

　　◆板載2.0G DDRⅢ內(nèi)存,最大支持2.0G內(nèi)存;

　　◆支持6個RJ45 10/100/1000網(wǎng)絡接口;

　　◆支持10個串口，RS232/485/422模塊可選，采用光電隔離設計，帶2.5KV隔離保護;

　　◆支持可插拔110/220VACDC 100W雙電源冗余供電，且支持失電報警功能;

　　◆可以通過中國電科院電力四級認證，適合電力自動化對苛刻環(huán)境的要求;

　　u 產(chǎn)品尺寸圖