一、 系統概述

   國家“十二五”智能電網(wǎng)專(zhuān)項規劃指出，智能電網(wǎng)的建設重點(diǎn)將是通過(guò)現代先進(jìn)技術(shù)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(wù)的能力和水平，從而最終實(shí)現我國電網(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(dòng)態(tài)信息的最佳方案，以實(shí)現信息數字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò )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(gè)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(shù)標準體系規劃》，明確了堅強智能電網(wǎng)技術(shù)標準路線(xiàn)圖，是世界上首個(gè)用于引導智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的綱領(lǐng)性標準。國網(wǎng)公司的規劃是，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(cháng)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、 系統要求

   智能電網(wǎng)（Smart Power Grids），就是電網(wǎng)的智能化，也被稱(chēng)為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò )的基礎上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統技術(shù)的應用，實(shí)現電網(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(gè)方面：一是通過(guò)傳感器連接資產(chǎn)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(jìn)行分析的能力，即依據已經(jīng)掌握的數據進(jìn)行相關(guān)分析，以?xún)?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)、智能用電和智能調度；

  依據智能電網(wǎng)系統需求，對控制工控機的要求如下：

   通過(guò)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(mǎn)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(mǎn)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(gè)串口：采用光電隔離電路設計，實(shí)現整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩定工作；6個(gè)網(wǎng)口；6個(gè)USB;1個(gè)VGA;1個(gè)擴展槽）；

   標準19寸上架無(wú)風(fēng)扇、低功耗、全密封產(chǎn)品；

   三、 系統描述

  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(guān)鍵，作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環(huán)節的關(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(wù)流”三流匯集的焦點(diǎn)，對建設堅強智能電網(wǎng)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(wǎng)絡(luò )化二次設備在IEC61850通信協(xié)議基礎上分層構建，能夠實(shí)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(wǎng)絡(luò )接口只是接口和通信模型發(fā)生了變化，而過(guò)程層卻發(fā)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?yōu)殡娮邮交ジ衅?、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(guò)程層、間隔層和站控層，各層內部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò )通信。圖1為智能化數字變電站系統框架圖，實(shí)現以下電網(wǎng)變電站智能化目標：

? 實(shí)現電網(wǎng)運行數據的全面采集和實(shí)時(shí)共享，支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、智能調節和各類(lèi)高級應用。
? 實(shí)現變電設備信息和運行維護策略與電力調度全面互動(dòng)。
? 實(shí)現全站信息數字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò )化、信息共享標準化、高級應用互動(dòng)化。

       
                            （圖1：智能化數字變電站系統框架）

   隨著(zhù)變電站自動(dòng)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(wú)人值守模式在電力系統得到大力推廣，為電力部門(mén)節約了人力資源、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(huán)境監測、安全防范、消防報警、門(mén)禁、語(yǔ)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(shù)平臺，搭配電力平臺軟件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現地區所轄變電站的統一管理，通過(guò)級聯(lián)可以實(shí)現省市縣多級聯(lián)網(wǎng)監控。軟件采用模塊化設計，部署方便，操作簡(jiǎn)便。作為電力系統生產(chǎn)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(lái)了全新運作模式，為無(wú)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(wú)線(xiàn)監控四大特點(diǎn)。
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   綜合監控改變了各系統獨立運行的局面，進(jìn)行了整合優(yōu)化并智能聯(lián)動(dòng)，滿(mǎn)足了電力系統“減員增效”的需求。
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   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(diǎn)更少，可以有效提高監控效能，減少設備投資。
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   智能分析變“被動(dòng)監控”為“主動(dòng)監控”，防患于未然，在事件發(fā)生初期就能及時(shí)發(fā)現并進(jìn)行控制。
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   無(wú)線(xiàn)監控采用3G 技術(shù)，支持單兵系統的同時(shí)，還支持車(chē)載應急指揮，能滿(mǎn)足惡劣環(huán)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(wǎng)中電力生產(chǎn)運行數據、狀態(tài)記錄統計處理;數據信息分層、分流交換自動(dòng)化控制;變電站運行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障報警功能，指出故障問(wèn)題點(diǎn)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）

   通過(guò)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(luò )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(guò)IEC 61850-3和IEEE 1613專(zhuān)業(yè)認證的，能夠與變電站內的不同設備進(jìn)行通訊。
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   滿(mǎn)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(shí)滿(mǎn)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(shí)現整機在惡劣、復雜多變的電磁環(huán)境中穩定工作。 
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   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。 
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   多種通訊接口和靈活的擴展

   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設備），1個(gè)CFast卡插槽，1個(gè)2.5寸硬盤(pán)接口（可兼容1.8寸SSD硬盤(pán)），1個(gè)客戶(hù)自定義功能接口；配置各接口狀態(tài)指示燈，可準確監控網(wǎng)絡(luò )、串口、電源及整機工作狀態(tài); 同時(shí)1個(gè)面向用戶(hù)開(kāi)放的行業(yè)I/O擴展槽方便用戶(hù)根據需要自行選擇I/O模塊。 
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   采用模塊化設計

   客戶(hù)可根據實(shí)際使用情況，配置串口功能模塊，實(shí)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(hù)可配置行業(yè)功能擴展卡，通過(guò)自定義接口實(shí)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 。
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   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(shí)，能夠及時(shí)、主動(dòng)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(zhuān)業(yè)級產(chǎn)品推薦：研祥SPC-8231

  本文論述了智能電網(wǎng)數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的特征、結構及其應用。智能化數字變電站自動(dòng)化是一個(gè)系統工程，要實(shí)現全部數字化變電站自動(dòng)化的功能，還有許多技術(shù)問(wèn)題需要攻關(guān)解決，研祥將結合國家發(fā)展規劃及行業(yè)應用需求，不斷的推出更專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品滿(mǎn)足未來(lái)智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統。

  附一：

  智能電網(wǎng)專(zhuān)業(yè)級低功耗耗無(wú)風(fēng)扇產(chǎn)品SPC-8231
    
  產(chǎn)品概述

  SPC-8231是一款專(zhuān)門(mén)針對電力行業(yè)且面向未來(lái)數字化變電站的專(zhuān)用產(chǎn)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(chǎng)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(dòng)終端管理、智能電網(wǎng)調度通信管理機和地鐵電力監控系統（PSCADA）。

  主要功能特點(diǎn) 

◆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(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(guò)中國電科院電力四級認證，適合電力自動(dòng)化對苛刻環(huán)境的要求；

  詳細規格
 
  
   產(chǎn)品尺寸圖

           
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