一、系統概述

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

國家電網制定的《堅強智能電網技術標準體系規劃》，明確了堅強智能電網技術標準路線圖，是世界上首個用于引導智能電網技術發展的綱領性標準。國網公司的規劃是，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，形成以華北、華中、華東為受端，以西北、東北電網為送端的三大同步電網，使電網的資源配置能力、經濟運行效率、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。

二、系統要求

智能電網（Smart Power Grids），就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，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技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環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和設備提高數字化程度；二是數據的整合體系和數據的收集體系；三是進行分析的能力，即依據已經掌握的數據進行相關分析，以優化運行和管理。

電網智能化的六大方面：智能化變電站、發電、智能輸電、智能配電網、智能用電和智能調度；

依據智能電網系統需求，對控制工控機的要求如下： 

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

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，支持整機不斷電更換、維護模塊電源;要求支持失電報警功能；

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，實現整機在惡劣、復雜多變的電磁環境中穩定工作；6個網口；6個USB;1個VGA;1個擴展槽）；

標準19寸上架無風扇、低功耗、全密封產品；

三、系統描述

從智能電網體系結構看，智能變電站是智能電網運行與控制的關鍵，作為銜接智能電網發電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環節的關鍵，智能化變電站是智能電網中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網“電力流、信息流、業務流”三流匯集的焦點，對建設堅強智能電網具有極為重要的作用。

 智能化數字變電站是由智能化一次設備、網絡化二次設備在IEC61850通信協議基礎上分層構建，能夠實現智能設備間信息共享和互操作的現代化變電站。與常規變電站相比，智能化數字變電站間隔層和站控層的設備及網絡接口只是接口和通信模型發生了變化，而過程層卻發生了較大的改變，由傳統的電流、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，逐步改變為電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內容。

IEC61850將智能化數字變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內部及各層之間采用高速網絡通信。圖1為智能化數字變電站系統框架圖，實現以下電網變電站智能化目標：

實現電網運行數據的全面采集和實時共享，支撐電網實時控制、智能調節和各類高級應用。

實現變電設備信息和運行維護策略與電力調度全面互動。

實現全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、高級應用互動化。

（圖1：智能化數字變電站系統框架）

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）的普及，少人或無人值守模式在電力系統得到大力推廣，為電力部門節約了人力資源、提高了管理效率、提升了經濟效益，變電站綜合監控系統方案可以有效的解決應用，此綜合監控系統整合了視頻監控、環境監測、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。

視變電站綜合監控系統采用了工控機為技術平臺，搭配電力平臺軟件，通過網絡可以實現地區所轄變電站的統一管理，通過級聯可以實現省市縣多級聯網監控。軟件采用模塊化設計，部署方便，操作簡便。作為電力系統生產管理的重要輔助手段，集成化、高清化、智能化的系統給變電站傳統視頻監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。

視變電站綜合監控系統具有綜合監控、高清監控、智能分析、無線監控四大特點。

綜合監控改變了各系統獨立運行的局面，進行了整合優化并智能聯動，滿足了電力系統“減員增效”的需求。

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

智能分析變“被動監控”為“主動監控”，防患于未然，在事件發生初期就能及時發現并進行控制。

無線監控采用3G 技術，支持單兵系統的同時，還支持車載應急指揮，能滿足惡劣環境下的監控需求。

圖2為變電站綜合監控系統示意圖：

  （圖2：變電站綜合監控系統示意圖）

研祥嵌入式全密封工控機SPC-8231主要承擔智能電網中電力生產運行數據、狀態記錄統計處理;數據信息分層、分流交換自動化控制;變電站運行發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產品符合智能電網設備應用重要指標：

（圖3:SPC-8231）

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絡設備的抗電磁干擾能力，IEEE 1613標準則闡明了通訊互聯設備的標準環境和測試要求。通過IEC 61850-3和IEEE 1613專業認證的，能夠與變電站內的不同設備進行通訊。

滿足電力行業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，同時滿足行業中絕緣性能的要求，并且串口采用電子隔離設計，實現整機在惡劣、復雜多變的電磁環境中穩定工作。

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，支持整機不斷電更換、維護模塊電源。

多種通訊接口和靈活的擴展

 6個USB 2.0接口，6個千兆網口、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；配置各接口狀態指示燈，可準確監控網絡、串口、電源及整機工作狀態; 同時1個面向用戶開放的行業I/O擴展槽方便用戶根據需要自行選擇I/O模塊。

采用模塊化設計

客戶可根據實際使用情況，配置串口功能模塊，實現RS-232/RS-422/RS-485模式靈活切換；預留PCI-104擴展卡插槽及支架，客戶可配置行業功能擴展卡，通過自定義接口實現功能擴展。（*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 。

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

智能電網專業級產品推薦：研祥SPC-8231

本文論述了智能電網數字化變電站綜合自動化系統的特征、結構及其應用。智能化數字變電站自動化是一個系統工程，要實現全部數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，研祥將結合國家發展規劃及行業應用需求，不斷的推出更專業的產品滿足未來智能電網自動化系統。

附一：

產品概述

SPC-8231是一款專門針對電力行業且面向未來數字化變電站的專用產品，并嚴格遵循IEC61850標準和數字化變電站的特殊要求，能夠為變電站、電廠等嚴酷工業應用環境提供理想的通信解決方案。可廣泛應用于變電站遠動終端管理、智能電網調度通信管理機和地鐵電力監控系統（PSCADA）。

主要功能特點

◆板載Intel@  ATOM™  D525 1.8GHz處理器；

◆板載2.0G DDRⅢ內存,最大支持2.0G內存；

◆支持6個RJ45 10/100/1000網絡接口；

◆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境的要求；

詳細規格

產品尺寸圖

訂購信息