一种变电站数字化综合自动化系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种变电站数字化综合自动化系统，其包括由下而上逐级连接的设备层、间隔层、通信层和站控层；所述间隔层包括测量单元、控制单元、保护单元、计量单元和监测单元；所述通信层包括实时数据汇总单元、实时数据发送单元和转发控制命令单元；所述站控层包括数据处理单元，所述数据处理单元还同时与调度中心连接，所述数据处理单元包括用于汇总全站的实时数据信息的数据汇总单元、数据更新单元、历史数据查询单元和数据发送单元。本实用新型专利技术实现支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级智能化功能。

A substation digital integrated automation system

The utility model provides a digital substation integrated automation system, including the connected device layer, step by step from the bottom to the top spacer layer, communication layer and control layer; the spacer layer includes a measuring unit, a control unit, a protection unit, metering unit and monitoring unit; the communication layer includes real-time data collection, real-time data transmission unit forwarding unit and control command unit; the station control layer includes a data processing unit, the data processing unit is also connected with the dispatch center, the data processing unit includes a summary of the total number of real-time information according to the data collection unit, data updating unit, historical data query module and data transmitting unit. The utility model realizes the advanced intelligent functions of supporting the real-time automatic control of the power grid, the intelligent regulation, the online analysis decision, the cooperative interaction, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种变电站数字化综合自动化系统
本技术涉及一种变电站智能系统，具体来说是涉及一种变电站数字化综合自动化系统。
技术介绍
随着我国变电站技术的不断发展，当前我国变电站大部分新建变电站均采用综合自动化系统，这种变电站自动化技术的大范围使用，不仅大幅度提升了我国电网建设的整体水平，同时也降低了变电站建设和运营的成本。近年来，通信技术和计算机技术不断进步，有关变电站自动化的研究也更加深入，其中变电站中相应的信息获取、传送和处理技术也在相继应用，智能化变电站已经成为变电站新的发展趋势。然而，使变电站同时具有设备信息化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等，从而将变电站建设成为智能电网的一个综合智能节点，该技术问题一直未能得到解决。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，提供一种变电站数字化综合自动化系统，实现支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级智能化功能。本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种变电站数字化综合自动化系统，其特点是，所述变电站数字化综合自动化系统包括由下而上逐级连接的设备层、间隔层、通信层和站控层；所述间隔层包括测量单元、控制单元、保护单元、计量单元和监测单元；所述通信层包括实时数据汇总单元、实时数据发送单元和转发控制命令单元；所述站控层包括数据处理单元，所述数据处理单元还同时与调度中心连接，所述数据处理单元包括用于汇总全站的实时数据信息的数据汇总单元、数据更新单元、历史数据查询单元和数据发送单元，其中：所述间隔层与通信层之间、所述通信层和站控层之间均通过IEC61850接口连接；所述间隔层用于对所述设备层进行在线监测及统计运行设备的状态参数以及执行操作控制；所述通信层用于将所述间隔层对所述设备层采集监测的数据上传到所述站控层的调度中心，及将所述站控层的控制命令转发到所述间隔层去操控所述设备层的各设备；所述站控层用于汇总全站的实时数据信息，发送所述数据信息给所述控制中心以及接收所述控制中心的控制命令并发送至所述通信层转发至所述间隔层执行。在本方案中，采用设备层、间隔层、通信层和站控层的层级控制方式，并采用IEC61850接口连接，满足智能变电站在信息数字化、功能集成化、状态可视化方面的要求，自动完成信息采集、计量、测量、控制、保护和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动化控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的开放式数字化综合自动化变电站。优选地，所述设备层包括主变变压器、变压器局放、GIS组合设备、开关柜、断路器、无功补偿装置、互感器、电源、六氟化硫设备、控制保护屏、消弧线圈接地装置、磁控电抗器和隔离开关。优选地，所述监测单元设置有移动机器人，所述移动机器人包括基站、移动体控制系统和电站监测系统，所述电站监测系统包括可见光图像摄像机、红外图像摄像机和传声器MIC，所述移动机器人还设置有全球定位系统和激光雷达传感器，所述移动机器人采取比例-积分-微分PID直线跟踪算法和采取避障算法来对设备层的一次设备实现自主运动巡检。在本方案中，采用比例-积分-微分PID直线跟踪算法，输入偏差乘以一个常数，并对输入偏差进行积分运算和微分运算，使移动机器人能够在对一次设备巡检过程中，对获得的信息数据进行运算并及时进行传输。优选地，所述站控层还设置有综合在线监测装置IED，所述综合在线监测装置IED包括主CPU模块和均与之连接的电源模块、FLASH模块、人机接口MMI模块、SDRAM模块、通信模块、GPS对时模块、通讯模块、采集监测模块、模拟量输入输出模块和开关量输入输出模块。优选地，所述综合在线监测装置IED还设置有可扩展监测模块，所述可扩展监测模块为变压器综合在线监测模块、GIS综合在线监测模块、SF6环境综合在线监测模块、开关柜在线监测模块或断路器综合在线监测模块。在本方案中，综合在线监测装置IED的这些模块可以通过软件进行加载和删除，从而实现各个在线监测功能模块自由配置。优选地，所述通信层还包括通信管理机、网络交换设备、路由器、交换机组、集中器、集线器和通信服务器，所述实时数据汇总单元、实时数据发送单元和转发控制命令单元均与通信管理机、网络交换设备、路由器、交换机组、集中器、集线器和通信服务器连接。优选地，所述站控层还包括操作员站、打印机、工程师站和服务器，所述数据处理单元分别与操作员站、打印机、工程师站和服务器连接。优选地，所述通信层采用MMS通讯方式对外提供数据。本专利技术的有益效果是：本专利技术在变电站系统中融合智能化一次设备、数字化网络化二次设备、自动化运行管理系统等数字化技术采用IEC61850标准体系基础上实现采集全站SCADA、保护信息、录波、计量、在线监测数据，满足智能变电站在信息数字化、功能集成化、状态可视化方面的要求，自动完成信息采集、计量、测量、控制、保护和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动化控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的开放式数字化综合自动化变电站；本技术采用先进、可靠、集成的智能设备分层组网，以全站信息数字化、通信平台标准化、信息共享网络化为基础，实现变电站高度智能化、运行维护高效化，实现了支持电网实时自动控制、在线分析决策、协同互动等高级智能化功能。附图说明图1为本技术较佳实施例的一种变电站数字化综合自动化系统的整体结构示意图。图2为本技术的综合在线监测装置IED的结构示意图。具体实施方式参阅图1和图2，下面通过实施例的方式进一步说明本技术，但并不因此将本技术限制在所述的实施例范围之中。本技术一种变电站数字化综合自动化系统，其包括由下而上逐级连接的设备层1、间隔层2、通信层3和站控层4。间隔层2与通信层3之间、通信层3和站控层4之间均通过IEC61850接口连接；间隔层2用于对设备层1进行在线监测及统计运行设备的状态参数以及执行操作控制；通信层3用于将间隔层2对设备层1采集监测的数据上传到站控层4的调度中心，及将站控层4的控制命令转发到间隔层2去操控设备层1的各设备；站控层4用于汇总全站的实时数据信息，发送数据信息给控制中心以及接收控制中心的控制命令并发送至通信层3转发至间隔层2执行。设备层1由若干一次设备组成，一次设备包括主变变压器101、变压器局放105、GIS组合设备109、开关柜113、断路器102、无功补偿装置106、互感器110、电源103、六氟化硫设备107、控制保护屏111、消弧线圈接地装置104、磁控电抗器108和隔离开关112，具体可根据需求进行自由组合配置。间隔层2包括若干二次设备，所述二次设备包括测量单元201、控制单元202、保护单元203、计量单元204和监测单元205。间隔层2用于检测设备层1的实时电气量、在线监测与统计运行设备层1状态参数以及执行与驱动操作控制。间隔层2中的二次设备均带有智能化接口，通信层3将间隔层2中的二次设备进行IEC61850标准化网络组网，可以使得对整个站内各种设备进行数据采集、监测。间隔层2监测单元包含一种采用运行环境的智能监测，整合视频系统和变电站监控系统，视频监控子系统通过可见光电荷耦合器件(CCD)和红外热像仪分别获取变电站中变电设备的可见光图像和红外图像，红外图像可提供现场运行设备的运行状态。可见光图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站数字化综合自动化系统，其特征在于，所述变电站数字化综合自动化系统包括由下而上逐级连接的设备层、间隔层、通信层和站控层；所述间隔层包括测量单元、控制单元、保护单元、计量单元和监测单元；所述通信层包括实时数据汇总单元、实时数据发送单元和转发控制命令单元；所述站控层包括数据处理单元，所述数据处理单元还同时与调度中心连接，所述数据处理单元包括用于汇总全站的实时数据信息的数据汇总单元、数据更新单元、历史数据查询单元和数据发送单元，其中：所述间隔层与通信层之间、所述通信层和站控层之间均通过IEC61850接口连接；所述间隔层用于对所述设备层进行在线监测及统计运行设备的状态参数以及执行操作控制；所述通信层用于将所述间隔层对所述设备层采集监测的数据上传到所述站控层的调度中心，及将所述站控层的控制命令转发到所述间隔层去操控所述设备层的各设备；所述站控层用于汇总全站的实时数据信息，发送所述数据信息给所述控制中心以及接收所述控制中心的控制命令并发送至所述通信层转发至所述间隔层执行。

【技术特征摘要】
1.一种变电站数字化综合自动化系统，其特征在于，所述变电站数字化综合自动化系统包括由下而上逐级连接的设备层、间隔层、通信层和站控层；所述间隔层包括测量单元、控制单元、保护单元、计量单元和监测单元；所述通信层包括实时数据汇总单元、实时数据发送单元和转发控制命令单元；所述站控层包括数据处理单元，所述数据处理单元还同时与调度中心连接，所述数据处理单元包括用于汇总全站的实时数据信息的数据汇总单元、数据更新单元、历史数据查询单元和数据发送单元，其中：所述间隔层与通信层之间、所述通信层和站控层之间均通过IEC61850接口连接；所述间隔层用于对所述设备层进行在线监测及统计运行设备的状态参数以及执行操作控制；所述通信层用于将所述间隔层对所述设备层采集监测的数据上传到所述站控层的调度中心，及将所述站控层的控制命令转发到所述间隔层去操控所述设备层的各设备；所述站控层用于汇总全站的实时数据信息，发送所述数据信息给所述控制中心以及接收所述控制中心的控制命令并发送至所述通信层转发至所述间隔层执行。2.根据权利要求1所述的变电站数字化综合自动化系统，其特征在于，所述设备层包括主变变压器、变压器局放、GIS组合设备、开关柜、断路器、无功补偿装置、互感器、电源、六氟化硫设备、控制保护屏、消弧线圈接地装置、磁控电抗器和隔离开关。3.根据权利要求1所述的变电站数字化综合自动化系统，其特征在于，所述监测单元设置有移动机器人，所述移动机器人包括基站、移动体控制系统和电站监测系统，所述电站监测系统包括可见光图像摄像机、红外图像摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：李寒雨，李露莹，张恩海，徐凯，
申请(专利权)人：上海尚能电力工程设计有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31