一、系統(tǒng)概述

國家“十二五”智能電網(wǎng)專項(xiàng)規(guī)劃指出，智能電網(wǎng)的建設(shè)重點(diǎn)將是通過現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的高度融合，全面提高大電網(wǎng)運(yùn)行控制的智能化水平，以及供電服務(wù)的能力和水平，從而最終實(shí)現(xiàn)我國電網(wǎng)的跨越式發(fā)展；采用遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的工控機(jī)計(jì)算平臺是建立智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)信息的最佳方案，以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化，使得多種發(fā)電方式可以有機(jī)地形成一個(gè)整體，互相彌補(bǔ)各自的不足，以獲得最優(yōu)的電網(wǎng)電力供應(yīng)方式。

國家電網(wǎng)制定的《堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》，明確了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路線圖，是世界上首個(gè)用于引導(dǎo)智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的綱領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)。國網(wǎng)公司的規(guī)劃是，到2015年基本建成具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)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(jì)運(yùn)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(fù)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(jiān)強(qiáng)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(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)；解決方案主要包括以下幾個(gè)方面：一是通過傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)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(jìn)行分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，以優(yōu)化運(yùn)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(jī)的要求如下： 

通過國家電科院電力四級認(rèn)證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認(rèn)證 ；

電源及接口滿足浪涌4級抗擾度、靜電4級抗擾度等要求；

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(jī)不斷電更換、維護(hù)模塊電源;要求支持失電報(bào)警功能；

支持多種通訊接口和靈活的擴(kuò)展（10個(gè)串口：采用光電隔離電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)在惡劣、復(fù)雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作；6個(gè)網(wǎng)口；6個(gè)USB;1個(gè)VGA;1個(gè)擴(kuò)展槽）；

標(biāo)準(zhǔn)19寸上架無風(fēng)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(jié)構(gòu)看，智能變電站是智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制的關(guān)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(guān)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(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點(diǎn)，對建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)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(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)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(shè)備及網(wǎng)絡(luò)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(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)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(shè)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(luò)通信。圖1為智能化數(shù)字變電站系統(tǒng)框架圖，實(shí)現(xiàn)以下電網(wǎng)變電站智能化目標(biāo)：

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時(shí)共享，支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度全面互動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級應(yīng)用互動(dòng)化。

（圖1：智能化數(shù)字變電站系統(tǒng)框架）

隨著變電站自動(dòng)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(jì)效益，變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)方案可以有效的解決應(yīng)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(bào)警、門禁、語音對講、智能控制、SF6 泄漏報(bào)警等子系統(tǒng)。

視變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用了工控機(jī)為技術(shù)平臺，搭配電力平臺軟件，通過網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)地區(qū)所轄變電站的統(tǒng)一管理，通過級聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)省市縣多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，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(yùn)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(diǎn)。

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

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

智能分析變“被動(dòng)監(jiān)控”為“主動(dòng)監(jiān)控”，防患于未然，在事件發(fā)生初期就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行控制。

無線監(jiān)控采用3G 技術(shù)，支持單兵系統(tǒng)的同時(shí)，還支持車載應(yīng)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(jī)SPC-8231主要承擔(dān)智能電網(wǎng)中電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)處理;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化控制;變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障報(bào)警功能，指出故障問題點(diǎn)等等。

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

（圖3:SPC-8231）

通過國家電科院電力四級認(rèn)證、符合IEC 61850-3和IEEE 1613認(rèn)證

IEC 61850-3認(rèn)證保證了在變電站中使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標(biāo)準(zhǔn)則闡明了通訊互聯(lián)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和測試要求。通過IEC 61850-3和IEEE 1613專業(yè)認(rèn)證的，能夠與變電站內(nèi)的不同設(shè)備進(jìn)行通訊。

滿足電力行業(yè)EMC指標(biāo)

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(shí)滿足行業(yè)中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)在惡劣、復(fù)雜多變的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。

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(jī)不斷電更換、維護(hù)模塊電源。

多種通訊接口和靈活的擴(kuò)展

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

采用模塊化設(shè)計(jì)

客戶可根據(jù)實(shí)際使用情況，配置串口功能模塊，實(shí)現(xiàn)RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換；預(yù)留PCI-104擴(kuò)展卡插槽及支架，客戶可配置行業(yè)功能擴(kuò)展卡，通過自定義接口實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。（*注意：擴(kuò)展卡必須采用浮地設(shè)計(jì)）；核心板、串口模塊、模塊電源均可單獨(dú)訂購 。

失電報(bào)警功能

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

四、結(jié)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(dòng)化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。智能化數(shù)字變電站自動(dòng)化是一個(gè)系統(tǒng)工程，要實(shí)現(xiàn)全部數(shù)字化變電站自動(dòng)化的功能，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，研祥將結(jié)合國家發(fā)展規(guī)劃及行業(yè)應(yīng)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(dòng)化系統(tǒng)。

附一：

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(yán)格遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化變電站的特殊要求，能夠?yàn)樽冸娬尽㈦姀S等嚴(yán)酷工業(yè)應(yīng)用環(huán)境提供理想的通信解決方案?？蓮V泛應(yīng)用于變電站遠(yuǎn)動(dòng)終端管理、智能電網(wǎng)調(diào)度通信管理機(jī)和地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）。

主要功能特點(diǎn)

◆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(gè)RJ45 10/100/1000網(wǎng)絡(luò)接口；

◆支持10個(gè)串口，RS232/485/422模塊可選，采用光電隔離設(shè)計(jì)，帶2.5KV隔離保護(hù)；

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

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

詳細(xì)規(guī)格

產(chǎn)品尺寸圖

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