试论智能变电站集群测控系统的研究及应用

试论智能变电站集群测控系统的研究及应用

陈上豪

国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州350009

摘要：智能变电站集群测控系统的应用，能够解决当前变电站存在的通信质量差、故障发生率高的问题。基于此，本文简要分析了智能变电站集群测控系统的构成情况，强调了将集群测控系统，应用到变电站建设中的重要性。并重点对系统的实现技术，及其在智能变电站建设中的应用方法进行了分析。以期能够为电力领域有关人员提供参考，提高变电站运行的稳定性。

关键词：智能变电站；集群测控系统；自适应机制

前言：随着电力用户用电量的不断提升，以及信息化技术水平的提高，智能变电站逐渐出现，并被应用到了电网的建设过程中。智能变电站的运行，摆脱了人力的控制，各项参数的精确度显著提升。但如未给予妥善的控制，变电站的运行，同样容易产生故障，导致电力的供应出现中断。集群测控系统的应用，能够有效解决上述问题。可见，对系统的应用方法加以研究较为重要。

1智能变电站集群测控系统的构成

智能变电集群测控系统，由监控、集群测控装置、智能终端以及网关等部分构成。其中，监控后台的功能，在于供电力系统有关人员，对智能变电站各项设备的运行情况进行监测[1]。以及时发现设备故障，并及时予以解决。集群测控装置，由过程层、站控层、间隔层等部分构成。其中，过程层的功能，在于对变电站的运行数据进行处理。站控层与间隔层的功能，在于实现对IP地址的绑定。集群测控系统中，智能终端的功能，在于具体实现对数据的采集。网关的功能，则在于确保数据传输的目的得以达成。当智能变电站运行过程中，各设备运行所产生的信息，均会经传感器，被采集至系统数据库当中。此时，集群测控装置，则会实现对数据的统一监测及控制。以供电力系统的工作人员，对数据进行监测。以确保智能变电站以及电力系统，能够稳定且安全的运行。

2智能变电站集群测控系统的实现技术

智能变电站集群测控系统的实现技术，以测控技术、通信技术、异常处理技术，以及自适应技术为主：

2.1测控技术

测控技术为智能变电站集群测控系统的实现，所需应用的主要技术。智能变电站中，设备种类及数量均较多。运行过程中，如某一设备出现故障，将很难被发现。将测控技术应用到智能变电站的建设过程中，变电站各设备的运行状态，以及相应参数，均能够被记录在系统数据库当中。而系统，则可通过对设备运行状态的分析，及时发现并纠正异常[2]。如故障较为严重，测控系统则可立即与预警系统实现通信，将设备的运行参数，显示在监控终端，供有关人员予以监测。

2.2通信技术

智能变电站运行过程中，集群测控系统所采集的数据，需经A/D及D/A转换，被传输至系统数据库，以及监控终端中。上述过程，既通信的过程。集群测控系统的实现，所需依赖的通信接口，以RS-485接口为主。该接口具有灵敏度高的特点，可有效监测变电站220mV的电压，且通信距离较长。当信息及数据产生时，该接口可随之发挥其功能，将数据以完整的形式，传输至各个控制终端。此时，工作人员仅需观察控制终端中的参数，既可判断出变电站的运行是否存在异常。

2.3异常处理机制

智能变电站的集群测控系统中，包含大量的集群测控装置。每一装置中，均存在一个任务管理器。该元件的功能，在于实现对测控装置执行任务的管理。在管理器功能无异常，且能够正常运行的情况下，每一集群测控装置，均只能够执行一个任务。系统中，主任务管理器的功能，在于监视每一台测控装置的运行状态（如：网络流量、CPD负载等）[3]。电力企业工作人员，如需对系统的运行状态进行调整。只需借助MS的协同机制，对任务管理器进行调整既可。

2.4自适应技术

自适应技术，是以减少故障、提高系统运行稳定性为目的所产生的一项技术。该技术能够被应用在主动结构系统之中，与传感器、驱动器以及调节器等构件相互连接。通过对构件运行状态的观察，实现对系统的优化控制。智能变电站集群测控系统实现过程中所应用的自适应技术，共包括三层映射，分别为由外部虚端子至内部的映射、由内部自61850变量的映射，以及61850服务的映射。借助上述映射，智能变电站的自适应功能、使用性能及使用寿命，将明显改善。

3智能变电站集群测控系统在智能变电站建设中的应用

智能变电站运行过程中，集群测控系统在电力调度，以及异常的处理过程中，均具有较高的应用价值：

3.1各模块功能的应用

智能变电站，由过程模块、站控模块、间隔模块，以及前端同期插件处理模块构成。除过程模块、站控模块、间隔模块外，同期插件处理，同样属于支撑测控的过程得以实现的关键。将各模块的功能，应用到智能变电站建设过程中。对信息采集效率的提高，以及变电站故障解决速度的加快，具有重要意义。例如：有关人员可采用FPGA，以及DSP，对集群测控系统进行优化设计。利用前者，对数据采集的精确度进行控制。利用后者，对逻辑CPU进行处理。进而使集群测控系统的功能得以完善，使智能变电站的建设水平得以提升。

3.2变电站的电力调度

将集群测控系统，应用到智能变电站的电力调度过程中，能够有效提高电力资源分配的合理性，降低超负荷问题的发生几率。集群测控系统中，不同的测控装置，可接收不同逻辑CPU的任务。例如：CPU1与CPU2，可负责对装置的MMS服务进行控制。而CPU3，则负责对文件进行接收。当电力企业供电范围内，某一区域电力使用量过大，存在较高的超负荷风险时。智能变电站的集群测控系统中。用于电力调度的CPU，将会立即感知。并对系统发出指令，使系统对各区域的用电量进行对比，以及时发现异常，避免超负荷问题发生。

3.3变电站异常的处理

智能变电站运行过程中，产生故障不可避免。对此，及时发现故障，并将其排除，是确保电力系统能够正常运行的关键。我国电力领域可将集群测控系统，应用到变电站故障的监测及处理过程中。利用传感器，对各元件的运行数据进行采集。利用故障树算法，对故障的类型进行分析。当明确故障类型后，应立即借助通信接口，实现预警。以使电力系统维护人员，能够及时发现并解决异常，提高变电站的智能性，提高其运行的稳定性。

3.4自适应机制的建立

电力系统中，变电站可借助集群测控系统，建立自适应机制。同时，利用ICD文件，采用sAddr描述的方法，建立映射关系。在提高变电站智能性的基础上，提高变电站运行的安全性。例如：变电站可利用Sv虚端子，与GOOSE虚端子，将智能终端，与内部映射相联系。进而利用内部映射所提供的MMS服务，与61850客户端相联系。确保当变电站设备出现故障时，集群测控系统能够对故障进行分析及处理，以获得最佳的处理效果。

结论：

综上所述，本课题对智能变电站集群测控系统关键技术及其应用方法的研究，为我国电力系统的优化设计，提供了一定的参考价值。为满足用户的用电需求，提高电力系统的稳定性。电力企业应加大力度建设智能变电站，并采用集群测控系统，不断采集变电站的运行信息。通过对信息的分析，实现电力调度，并处理故障，提高我国电力领域的竞争力。

参考文献：

[1]苗新,张亮,马平,金乃正.量子密钥分发的变电站间测控信号一次一密光纤传输方案[J].电力系统自动化,2017,41(12):212-217+230.

[2]崔力心,倪赛赛,黎强.一种变电站测控装置CPU使用率精确计算方法研究与实现[J].自动化与仪器仪表,2017(02):56-57+61.

[3]顾建,王志亮,梁学锋.利用光数字测试仪实现智能变电站测控装置联闭锁逻辑“离线”验证[J].浙江电力,2016,35(05):16-18.