SPC产品在智能电网中的应用

一、        系统概述

国家“十二五”智能电网专项规划指出，智能电网的建设重点将是通过现代先进技术的高度融合，全面提高大电网运行控制的智能化水平，以及供电服务的能力和水平，从而较终实现我国电网的跨越式发展；采用遵循IEC61850标准设计的工控机计算平台是建立智能电网动态信息的较佳方案，以实现信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，使得多种发电方式可以有机地形成一个整体，互相弥补各自的不足，以获得较优的电网电力供应方式。

国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》，明确了坚强智能电网技术标准路线图，是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。国网公司的规划是，到2015年基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，形成以华北、华中、华东为受端，以西北、东北电网为送端的三大同步电网，使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。

“十二五”期间，国家电网将投资5000亿元，建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程，初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。

二、        系统要求

智能电网（Smart Power Grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标；解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。

电网智能化的六大方面：智能化变电站、发电、智能输电、智能配电网、智能用电和智能调度；

依据智能电网系统需求，对控制工控机的要求如下： 

通过国家电科院电力四级认证、符合IEC 61850-3和IEEE 1613认证 ；

电源及接口满足浪涌4级抗扰度、静电4级抗扰度等要求；

电源输入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供电，满足冗余供电，支持整机不断电更换、维护模块电源;要求支持失电报警功能；

支持多种通讯接口和灵活的扩展（10个串口：采用光电隔离电路设计，实现整机在恶劣、复杂多变的电磁环境中稳定工作；6个网口；6个USB;1个VGA;1个扩展槽）；

标准19寸上架无风扇、低功耗、全密封产品；

三、        系统描述

从智能电网体系结构看，智能变电站是智能电网运行与控制的关键，作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，智能化变电站是智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。

智能化数字变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。与常规变电站相比，智能化数字变电站间隔层和站控层的设备及网络接口只是接口和通信模型发生了变化，而过程层却发生了较大的改变，由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。

IEC61850将智能化数字变电站分为过程层、间隔层和站控层，各层内部及各层之间采用高速网络通信。图1为智能化数字变电站系统框架图，实现以下电网变电站智能化目标：

    实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用。

    实现变电设备信息和运行维护策略与电力调度全面互动。

    实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化。

（图1：智能化数字变电站系统框架）

随着变电站自动化程度的提高，“四遥”功能（遥控、遥信、遥测、遥调）的普及，少人或无人值守模式在电力系统得到大力推广，为电力部门节约了人力资源、提高了管理效率、提升了经济效益，变电站综合监控系统方案可以有效的解决应用，此综合监控系统整合了视频监控、环境监测、安全防范、消防报警、门禁、语音对讲、智能控制、SF6 泄漏报警等子系统。

视变电站综合监控系统采用了工控机为技术平台，搭配电力平台软件，通过网络可以实现地区所辖变电站的统一管理，通过级联可以实现省市县多级联网监控。软件采用模块化设计，部署方便，操作简便。作为电力系统生产管理的重要辅助手段，集成化、高清化、智能化的系统给变电站传统视频监控带来了全新运作模式，为无人值守模式提供了可靠的保障。

视变电站综合监控系统具有综合监控、高清监控、智能分析、无线监控四大特点。

 综合监控改变了各系统独立运行的局面，进行了整合优化并智能联动，满足了电力系统“减员增效”的需求。

 高清监控使图像细节更清晰、监控范围更广、单位面积监控点更少，可以有效提高监控效能，减少设备投资。

 智能分析变“被动监控”为“主动监控”，防患于未然，在事件发生初期就能及时发现并进行控制。

 无线监控采用3G 技术，支持单兵系统的同时，还支持车载应急指挥，能满足恶劣环境下的监控需求。

图2为变电站综合监控系统示意图：

（图2：变电站综合监控系统示意图）

研祥嵌入式全密封工控机SPC-8231主要承担智能电网中电力生产运行数据、状态记录统计处理;数据信息分层、分流交换自动化控制;变电站运行发生故障时能即时提供故障报警功能，指出故障问题点等等。

研祥全新的SPC-8231产品符合智能电网设备应用重要指标： 

（图3:SPC-8231）

    通过国家电科院电力四级认证、符合IEC 61850-3和IEEE 1613认证

IEC 61850-3认证保证了在变电站中使用的网络设备的抗电磁干扰能力，IEEE 1613标准则阐明了通讯互联设备的标准环境和测试要求。通过IEC 61850-3和IEEE 1613专业认证的，能够与变电站内的不同设备进行通讯。

    满足电力行业EMC指标

电源及接口具有浪涌4级抗扰度、静电4级抗扰度等高EMC性能，同时满足行业中绝缘性能的要求，并且串口采用电子隔离设计，实现整机在恶劣、复杂多变的电磁环境中稳定工作。

    支持交直流电压输入、电源供电冗余

电源输入支持直流110V/220V，交流220V/50Hz供电，且采用可热拔插冗余模块电源，支持整机不断电更换、维护模块电源。

    多种通讯接口和灵活的扩展

 6个USB 2.0接口，6个千兆网口、10个隔离的RS-232/422/485串口； 1个VGA接口，1个MiniPCIE插槽（不支持USB设备），1个CFast卡插槽，1个2.5寸硬盘接口（可兼容1.8寸SSD硬盘），1个客户自定义功能接口；配置各接口状态指示灯，可准确监控网络、串口、电源及整机工作状态; 同时1个面向用户开放的行业I/O扩展槽方便用户根据需要自行选择I/O模块。

    采用模块化设计

客户可根据实际使用情况，配置串口功能模块，实现RS-232/RS-422/RS-485模式灵活切换；预留PCI-104扩展卡插槽及支架，客户可配置行业功能扩展卡，通过自定义接口实现功能扩展。（*注意：扩展卡必须采用浮地设计）；核心板、串口模块、模块电源均可单独订购 。

    失电报警功能

由于各种原因造成用电设备供电故障或供电中断时，能够及时、主动发出告警信号，避免设备由于失电停运而造成的损失。

四、        结论

智能电网专业级产品推荐：研祥SPC-8231

本文论述了智能电网数字化变电站综合自动化系统的特征、结构及其应用。智能化数字变电站自动化是一个系统工程，要实现全部数字化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决，研祥将结合国家发展规划及行业应用需求，不断的推出更专业的产品满足未来智能电网自动化系统。

附一：

智能电网专业级低功耗耗无风扇产品SPC-8231

    产品概述

SPC-8231是一款专门针对电力行业且面向未来数字化变电站的专用产品，并严格遵循IEC61850标准和数字化变电站的特殊要求，能够为变电站、电厂等严酷工业应用环境提供理想的通信解决方案。可广泛应用于变电站远动终端管理、智能电网调度通信管理机和地铁电力监控系统（PSCADA）。

    主要功能特点

◆板载Intel@  ATOM™  D525 1.8GHz处理器；

◆板载2.0G DDRⅢ内存,较大支持2.0G内存；

◆支持6个RJ45 10/100/1000网络接口；

◆支持10个串口，RS232/485/422模块可选，采用光电隔离设计，带2.5KV隔离保护；

◆支持可插拔110/220VACDC 100W双电源冗余供电，且支持失电报警功能；

◆可以通过中国电科院电力四级认证，适合电力自动化对苛刻环境的要求；

    详细规格

    产品尺寸图

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