智能变电站功能架构和设计原则

ICSQ/GDW 国家电网公司企业标准Q/GDW XXX-2009330kV～750kV智能变电站设计技术规定Design Rule for 330kV ～750kVSmart Substation(20090924)20XX－XX－XX发布 20XX－XX－XX实施国家电网公司发布目录前言 (1)1 范围 (1)2 引用标准 (1)3 术语和定义 (2)4 总则 (5)5 电气开关部分 (5)5.1 智能开关设备 (5)5.2 互感器 (8)5.3 设备在线监测 (10)6二次部分 (11)6.1 一般规定 (11)6.2 变电站自动化系统 (11)6.3 其他二次系统 (18)6.4二次设备组屏 (18)6.5 二次设备布置 (20)6.6 光/电缆选择和敷设 (20)6.7 防雷、接地和抗干扰 (20)7 变电站布置 (20)8 辅助系统 (20)附录A 本规定用词说明 (22)附录B 规范性附录 (23)条文说明 (24)前言国家电网公司提出建设具有“信息化、自动化、互动化”特征的坚强智能电网。

作为智能电网的重要组成部分，智能变电站的设计和建设应充分体现智能电网的的特征，执行“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，按照“试点先行、总结完善、稳步推进”的工作步骤，避免技术导向多样化，防止无序建设、重复研究和资源投入浪费。

通过广泛调研和深入讨论，编制完成了330kV~750kV智能变电站设计技术规定（以下简称“设计技术规定”）。

设计技术规定充分吸收了前期数字化变电站试点建设的先进经验，通过反复总结和提炼，择优传承了部分通过实践验证、相对完善的技术方案，围绕“信息化、自动化、互动化”的要求，发展智能高级应用，以实现提高变电站自动化水平与自诊断能力、优化资源配置与设备利用率、改善供电质量与可靠性。

鉴于目前智能变电站仍处于发展阶段，许多技术和方案尚待实践的检验，故技术规定应以指导为目的，并随着智能变电站的发展与成熟，逐步修订和完善。

智能变电站一体化监控系统建_设技术规范(正式发布版)标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-ICSQ/GDW 国家电网公司企业标准Q / GDW679 — 2011智能变电站一体化监控系统建设技术规范Technical specifications for construction of integrated supervision and controlsystem of smart substation2011-02-07发布 2011-02-07实施国家电网公司发布目次前言 .................................................................................................................................................. I I 1范围 . (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4 总则 (2)5 体系架构及功能要求 (2)智能变电站自动化体系架构 (2)一体化监控系统架构 (2)系统功能要求 (3)应用间数据流向 (6)6 一体化监控系统结构 (7)系统结构 (7)网络结构 (9)7 系统配置 (9)硬件配置 (9)系统软件配置 (10)时间同步 (11)性能要求 (11)8 数据采集与信息传输 (12)9 二次系统安全防护 (12)编制说明 (13)前言智能变电站是智能电网的重要环节，一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础，是大运行体系建设的基础，是备用调度体系建设的基础。

为规范智能变电站建设，按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，国家电网公司组织编写了《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》。

本标准规定了智能变电站一体化监控系统体系架构、功能要求和系统配置等，为智能变电站设计和建设提供技术标准和依据。

智能变电站网络架构智能变电站网络架构第一章引言智能变电站作为能源电力系统中的重要组成部分，具有数据采集、监控管理、远程操作等功能。

本文档旨在介绍智能变电站网络架构的设计原则及相关技术细节，以便为变电站网络部署提供指导。

第二章整体架构设计1.变电站网络拓扑a.传感器与设备连接：(1) 采用统一的物联网通信技术，如LoRaWAN、NB-IoT 等，连接各种传感器和设备。

(2) 传感器与设备之间可以通过无线或有线方式连接，以满足不同传感器的特殊需求。

b.局部网络：(1) 变电站内部设备采用局部网络进行连接，如以太网、工业以太网等。

(2) 局部网络通过网络交换机进行连接，实现设备之间的通信与数据交换。

c.多变电站互连：(1) 不同变电站间通过广域网连接，建立互连网络。

(2) 互连网络可以采用VPN、封装协议等方式进行数据隔离与传输。

2.网络安全设计a.认证与授权：(1) 采用身份认证机制，例如基于数字证书的认证方式，确保系统中每个用户的身份可信。

(2) 授权管理，设定不同用户的权限等级，实现对系统资源的访问控制。

b.数据传输加密：(1) 在局部网络和互连网络中，采用安全的通信协议，如SSL/TLS，对数据进行加密传输，防止数据被窃听和篡改。

c.设备安全保护：(1) 引入物联网安全技术，对传感器和设备进行安全管理与保护。

(2) 定期更新设备固件，修复安全漏洞，确保设备的安全性。

第三章局部网络设计1.总体要求a.高可靠性：采用冗余设计，实现网络设备的冗余和链路的冗余，提高网络的可靠性与可用性。

b.高性能：选用高性能的网络设备，确保数据传输的稳定性和快速性。

c.网络管理：引入网络管理平台，实现网络设备的集中管理和监控，提供故障诊断和维护功能。

2.设备选型a.网关设备：选用高性能、可靠性强的网关设备，支持各种传感器和设备的连接、数据处理与转发。

b.网络交换机：根据局部网络规模和需求，选用高性能、可管理性强的交换机，满足带宽需求和扩展性。

智能变电站目前制定的标准规范：智能变电站目前制定的标准规范：智能变电站技术导则的地位：性技术指导文件，是总的指导性原则。

是其它智能智能变电站技术导则的主要内容：术语和定义，明确了智能变电站的技术原则和体系智能变电站技术导则定义的核心术语：什么是智能变电站？低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、传统变电站与数字化传统变电站数字化（智能）变电站智能变电站：智能变电站技术导则定义的核心术语：什么是智能设备？有测量数字化、控制网络化、状态可视化、智能变电站技术导则定义的核心术语：什么是智能设备？智能变电站技术导则定义的核心术语：什么是智能组件？设备的测量、控制和监测等基本功能；在满智能变电站的基本技术原则：（化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化。

智能变电站的基本技术原则：（GB/T14285相关要求；后台监控功能参考智能变电站的基本技术原则：（子系统使用统一标准化、规范化的数据访问以及和调度等其它系统进行标准化交互。

智能变电站的基本技术原则：（和《变电站二次系统安全防护方案》的要求，进行安全分区、通信边界安全防护，确保控制功能安全。

传统变电站与智能（数字化）变电站对比：传统变电站智能变电站智能变电站的体系结构：（组件以及独立的智能电子装置。

智能变电站的体系结构的相关要求：（智能变电站的设备功能的新增要求：（控制网络化、状态可视化为基本功能，根据需要可集成计量、保护等。

宜就地安装。

支持顺控和在线智能变电站的设备功能的新增要求：（网络化控制等。

智能变电站的系统功能的新增要求：（作流程切换主接线，投退保护软压板，急停，图形界面可视化操作。

智能变电站的系统功能的新增要求：（障不造成系统问题，方便配置，工况检测报警，记录分析系统实时记录、分析。

智能变电站的系统功能的新增要求：（号保护、相量测量、故障录波等进行数据挖掘、多专业综合分析，将结果以简洁明了的可视化综合展智能变电站的系统功能的新增要求：（判断，实现站内自动控制装置（如备自投、母线分合运行）的协调工作，适应系统运行方式的要求。

简述智能变电站和常规变电站的区别摘要：随着电力科技的飞速发展和电力系统的不断完善，变电站的智能手段已经得到了实现。

和常规变电站比较，智能变电站拥有更多的优势。

本文从设计原则、技术方案、采用的设备、监控系统结构、继电保护配置等方面做了一个综合的比较，分析出他们之间的区别。

关键字：智能变电站；常规变电站；比较一、智能变电站相关概念智能变电站采用了智能一次设备，通过智能终端实现断路器、隔离开关等设备的智能化，通过合并单元实现电子式互感器的电流、电压量的数字化；智能变电站建立在IEC61850通信标准基础上，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，采用三层两网的架构体系。

二、智能变电站和常规变电站在设计原则上的区别从设计原则上面，智能变电站按照“无人值班”的原则设计，而常规变电站是按照“无人值班，少人值守”的原则设计。

具体来讲系统设计原则主要体现在以下几个方面。

（1）功能自治原则。

间隔内实现电流、电压信息完整采集，本间隔保护跳闸基于“直采直跳”模式，不依赖于外部对时的网络。

变压器保护、母线保护可以视为特殊间隔，属于跨间隔保护，不同间隔的信息同步采用再采样技术或网络同步技术。

同时，拟采用分布式录波机制，实现间隔故障跳闸信息的完整记录，如断路器变位信息、故障设备、类型、故障测距结果、事故前后短时间内电压、电流波形数据、保护动作情况、相关保护的整定值等，以便于款速形成故障简报，上送电网调度，为事故快速恢复和处理提供依（2）信息共享原则。

本间隔信息的采集由过程层装置完成，对等通信机制，支持网内任何设备的自由通信和信息共享，“一处采集，全站共享”。

（3）分层处理原则。

变电站信息按照分层处理原则，单一事件就地处理后提供明确的结果上送电网调度或集控站，如事故简报信息，断路器打压信息等。

统计类事件按照固定的周期选择“打包”上送，如一次设备的温度特性等，对于反映一次设备运行劣化趋势的信息需要通过一段时间内的信息，基于统计分析模型得出相关结论。

智能变电站功能架构及设计原理张轲李帅摘要：近年来，智能电网的概念变得十分热门，关于智能电网的研究也逐年增加，智能变电站是智能电网环节中最为重要的一个部分，本文总结归纳了智能变电站在国内外的研究现状。

根据现有智能电网发展情况，分析作为其主要部分的智能变电站的特点与功能。

本文从多角度出发，分析智能变电站功能架构创新的系统设计、智能变电站组件之间的功能关系及设计原理。

通过分析智能电网现存的诸多问题，给予一些建设性的意见及建议，为未来更有创造性的只能变电站功能构架及设计奠定一定的基础。

关键词：智能；变电站；功能；架构；设计21世纪以来，我国以及全球工业产业得到了十分迅速的发展，与此同时供电系统面临的挑战也达到了前所未有的程度。

随着智能化的概念的普及，国内外专家学者们提出了智能电网的概念，总结前人的相关研究，不难看出智能电网在日益严峻的供电环境下起到了十分重要的作用，而变电站智能化则又是智能电网的关键。

然而，传统变电站普遍存在技术落后，设备落后等严重问题，已经不能满足发展日益迅速的智能电网。

变电站自动化系统为电力公司未来智能电网的发展提供了可靠的基础。

智能变电站的功能架构及设计使人们能够使用最先进的计算机化的监视、控制和保护功能来减少停机率。

1 智能变电站国内外研究及应用现状1.1智能变电站国际研究及应用现状智能变电站相对于传统变电站具有十分强大的优势，但是其同时也存在结构复杂，造价不菲等弊端。

目前国际上智能变电站的生产以及制作工艺已经相对成熟，网络通信技术、微电子技术、智能断路器技术、电子电流互感器技术等科学技术都已经被广泛应用于智能变电站等功能架构和设计原则。

此外，德国电力公司还研发出使用以太网的设备线路以及过程控制线路，实现了在电网过程层面的网络化控制，研发出了智能变电站的系统设备产品。

而国外许多电力公司也已经使用了符合通信标准体系IEC61850的系统【1】。

1.2智能变电站国内研究及应用现状现在国内许多电力公司已经致力于智能变电站的研发使用之中。

如何做好智能变电站的设计工作【摘要】伴随着现代化经济与科技的不断发展与进步，我国的电网行业得到了重大的突破，其数字化变电站在国内的使用也越来越广泛，根据数字化变电站的技术改革为标准，在数字化变电站四点关键技术的基础上，提出了智能电网体系中智能变电站应具备的“智能”特点并搭建了智能变电站功能架构，从多角度体现了智能变电站的信息化、数字化、自动化和互动化。

提出了当前智能变电站研究和建设中所面临的问题，并对由此产生的研究课题进行了分析。

【关键词】现状；变革；特点及功能；设计原则1、数字化变电站的国内研究及应用现状在数字变电站中智能化一次设备是其基础，我国对高压智能断路器的研究已全面展开。

除了智能化的一次断路器以外，国内很多厂商已经开始进行相关的诸如变压器、电抗器、电容器等一次设备智能化的研究。

主要体现在都能为这些一次设备提供数字接口，满足iec61850 goose 协议，能够实现状态监测、自适应合闸等自动化功能。

2、智能变电站业务变化所需技术变革变电站业务需求的变化和技术的进步驱动了变电站一二次设备技术的融合以及变电站运行方式的变革，由此产生了数字化变电站。

数字化变电站是实现变电站智能化的技术前提和基础，只有实现数字化，才能实现智能化。

但数字化变电站是为了数字化而数字化，而智能化变电站是为了智能化而数字化，充分地利用数字信息来完成智能化的功能，是智能化变电站要完成的工作。

3、智能变电站的特点及功能1）一次设备智能化与数字化。

变电站描述的一次设备智能化相比，智能变电站加大了一次设备信息化，可监测更多自身状态信息，也可通过网络获知系统及其他设备的运行状态等信息。

自动化程度更高，具有比常规自动化设备更多、更复杂的自动化功能。

2）信息建模统一化。

除了基于 iec61850 标准的建模外，智能变电站能实时监测辖区电网的运行状态，自动辨识设备和网络模型，从而为控制中心提供决策依据。

3）数据采集全景化。

智能变电站利用对时系统，同步区域和站内时钟，完善和标准化站内设备的静态和动态信息模型，向智能电网提供统一断面的全景数据。

智能变电站功能架构及设计原则摘要：随着我国社会经济社会的不断发展，人们对电能的需求量逐渐增大，导致供电压力随之逐渐增大。

变电站是供电系统重要组成部分之一，直接关系着电力供应的效果。

因此建设智能变电站对电力能源的供给意义重大。

本文就智能变电站的功能架构及其设计原则展开了具体研究。

关键词：智能变电站；功能架构；设计原则前言：电力作为当代社会的重要能源之一，给人们的生活提供了极大的便利。

因此相关工作人员为了确保电力设备能够正常运行，需要建设完善的智能变电站，对智能变电站功能架构以及设计原则进行深入性的研究。

与传统变电站相比，智能变电站具有多种优势：安全性能高、占地面积少、绿色环保等，所以成为变电站的主要发展方向。

智能变电站作为建设智能电网的基础，成为了变电站的发展方向，因此对智能变电站的研究具有现实意义。

一、智能变电站的设计原则和注意事项（一）、设计原则智能变电站在设计过程中为了更好的顺应时代发展的趋势，满足新时期供电系统的需求，需要遵循一下原则：第一，为便于采集最新消息，需在变电站设备中植入传感器；第二，智能变电站构造体系要选取开放型；第三，设计原则要遵从规范化；第四，保证设计的安全和可靠；第五，体现变电站的“智能”性，内部应能够自动协调和分析。

只有遵循一定的设计原则，才能使设计更合理、更人性化，更能够满足社会发展的需求。

1.、设计注意事项智能变电站设计过程中，首要就是要保证设备运行的安全性，设备的构造要保持紧密，确保智能变电站实现高效性的运行。

再者，要注意设备配置出现重复的情况。

变电站在设计过程中特别需要注意一下事项：（1）减少变电站的占地面积，智能变电站一律使用集成化电气设备；再者，最大限度的将功能相似的设计进行合并，扩大空间，以电缆代替光纤，合理设置电缆沟位置；最后，在经济允许的情况下，要选择性能好的网络设备，对于网络架构也要灵活把握。

1.智能变电站系统结构设计根据lEC61850标准，变电站自动化系统共分为三层，分别为：过程层、间隔层和变电站层，其主要是用来监控,对设备和电网继电进行保护，下面就这三部分展开具体研究。

数字化变电站设计方案概述数字化变电站是将传统的变电站转变为基于数字技术的智能化操作系统的一种技术创新。

数字化变电站的设计方案旨在提高变电站的可靠性、安全性和运营效率，为电网的可持续发展做出贡献。

本文档将介绍数字化变电站的设计原则、系统架构和关键技术，以及在设计过程中需要考虑的重要因素。

设计原则高度可靠性数字化变电站的设计应确保系统的高度可靠性，抗干扰能力强，可以应对各种异常情况和设备故障，保障电网的稳定运行。

安全性数字化变电站的设计应考虑安全性，确保系统对外界威胁具有防护能力。

对网络安全进行全面防范，包括认证、加密、权限管理等措施，以保护变电站不受恶意攻击。

数字化变电站的设计应致力于提高运营效率。

通过智能化的数据分析和决策支持系统，实现对变电站设备的监控、故障诊断和预防性维护，减少人工干预并提高运行效率。

可扩展性数字化变电站的设计应具备良好的可扩展性，能够适应未来对系统功能和容量的需求扩展。

采用模块化设计和标准接口，方便后期的升级和扩展。

系统架构数字化变电站的系统架构包括监测与控制层、数据管理与分析层、人机交互层和通信网络层。

监测与控制层监测与控制层是数字化变电站的核心部分，包括各种传感器、继电器和保护装置等设备，用于实时监测变电站的运行状态和对异常情况进行控制。

数据管理与分析层数据管理与分析层负责采集、存储和分析变电站的数据。

包括数据库、数据采集系统和数据分析算法等组成部分。

通过数据分析和挖掘，提供对变电站设备状态的监测和故障诊断，以及预测性维护建议。

人机交互层是用户与数字化变电站系统进行交互的接口。

包括人机界面、控制台和报警系统等。

提供直观的操作界面和实时的运行状态显示，以便用户能够监控和控制变电站的运行。

通信网络层通信网络层用于连接数字化变电站的各个部分，实现数据的传输和系统的协同工作。

包括有线和无线通信方式，确保数据的实时性和可靠性。

关键技术传感技术传感技术是数字化变电站的核心技术之一，用于实时监测变电站设备的运行状态。

智能变电站设计原则咱今儿就来聊聊这智能变电站设计原则哈。

您可别小看这事儿，这里头的门道啊，就跟那老北京的胡同似的，弯弯绕绕的，得慢慢捋。

我记得头一回接触智能变电站设计这活儿的时候，那心里头啊，就跟揣了只小兔子似的，扑通扑通直跳。

为啥呢？咱这心里没底儿啊，不知道这玩意儿到底该从哪儿下手。

先说这可靠性原则吧。

您想啊，这变电站就跟人的心脏似的，那得时刻保持强劲有力的跳动，不能出一点儿岔子。

咱设计的时候，那设备的选型可得精挑细选，不能图便宜就随便对付。

就好比咱买衣服，不能光看好看不好看，还得看质量经不经得住时间的考验。

这设备要是三天两头出毛病，那不得把人急死啊！我有一回跟同行聊天，他就跟我讲，他们那儿有个变电站，就是当初设计的时候图省事，选的设备质量不咋地，结果后来老是跳闸，把大家折腾得够呛。

再说说这先进性原则。

咱这智能变电站啊，得跟上时代的步伐，不能老是用那些老掉牙的技术。

就像现在的手机，隔三岔五就出新功能，咱这变电站也得有点儿新花样。

比如说智能化的监控系统，得能实时掌握变电站的各种数据，就跟咱人有一双火眼金睛似的，啥问题都逃不过咱的眼睛。

有一回我去参观一个先进的智能变电站，那里面的监控屏幕上，各种数据、图像清清楚楚的，就跟看电影似的。

我当时就想，这才是咱该追求的目标啊！还有这灵活性原则。

这变电站的设计啊，得考虑到以后的发展变化。

就好比咱盖房子，不能只想着当下住得舒服，还得想想以后家里添了人口或者有了新的需求怎么办。

这智能变电站也是一样，说不定过几年技术又进步了，设备要更新换代，咱这设计得留有余地，不能到时候拆了东墙补西墙。

我有个朋友就跟我抱怨过，他们那儿有个变电站，当初设计的时候没考虑到后期的扩展，结果后来要加新设备，那可费了老劲了，又是拆又是改的，就跟那动大手术似的。

最后再讲讲这经济性原则。

咱搞设计啊，不能光想着高大上，还得考虑成本。

这就好比咱过日子，得算计着花钱，不能大手大脚的。

在保证变电站安全可靠、先进灵活的前提下，能省点儿就省点儿。

变电站自动化系统的设计与实现随着科技的不断进步和能源需求的增加，电力系统的规模和复杂性也逐渐增加。

为了提高电力系统的运行效率和可靠性，变电站自动化系统应运而生。

本文将探讨变电站自动化系统的设计与实现。

一、背景介绍随着电力系统的发展，传统的变电站已经无法满足日益增长的能源需求。

传统的变电站工作依赖于人工操作，并且人工操作存在一定的误差和风险。

为了解决这些问题，变电站自动化系统应运而生。

自动化系统利用现代技术，实现对变电站的自动化控制和监测，提高了变电站的运行效率和可靠性。

二、设计原则在设计变电站自动化系统时，需要遵循一些基本原则。

首先，系统的可靠性是最重要的。

任何一个错误或故障都有可能导致严重的后果，因此系统的可靠性必须得到保证。

其次，系统的灵活性也非常重要。

随着电力系统的发展，变电站的需求可能会发生变化，因此系统应该具有一定的灵活性，以适应不同的需求。

最后，系统的安全性也是不可忽视的。

变电站涉及到高电压和高电流的工作环境，系统的设计必须符合相关的安全标准，以保证操作人员的安全。

三、系统组成变电站自动化系统由多个组件组成，包括监测设备、控制设备和通信设备。

监测设备用于实时监测变电站的运行状态，比如电压、电流和温度等参数。

控制设备用于对变电站的设备进行控制，比如开关和继电器等。

通信设备用于与其他系统进行通信，比如与电力调度中心的通信等。

这些组件通过网络连接起来，形成一个完整的自动化系统。

四、系统实现变电站自动化系统的实现涉及到多个方面的技术。

首先，需要使用传感器来监测变电站的运行状态。

传感器可以实时地获取各种参数，并将其转换为数字信号，供计算机进行处理。

其次，需要使用控制器来对变电站进行控制。

控制器可以根据预设条件自动地对设备进行控制操作，比如打开或关闭开关等。

最后，需要使用通信技术将变电站自动化系统与其他系统进行连接。

可以使用局域网或广域网等方式进行通信，以实现与电力调度中心的联动。

五、应用案例变电站自动化系统已经在实际应用中取得了较好的效果。

智能变电站的电气二次系统设计摘要：随着我国电力行业的不断发展和创新，人们对电力供应有着更高的要求，在确保供电量的基础上，对供电的安全性和稳定性进行有效的保障。

变电站的运行离不开一次设备和二次设备的支持，加强智能变电站中电气二次系统的设计，是对变电站运行的重要支撑。

本文主要针对现阶段智能变电站电气二次系统设计的原则进行分析，提出设计的要点内容，希望能对今后电力行业的发展提供有效地帮助。

关键词：智能变电站；电气二次系统；系统设计智能变电站二次系统的不断优化和创新，是确保变电站高效率、高质量运行的基础，也是促进社会发展和进步的保障。

在设计的过程中，需要对系统内部的各项数据内容进行整理和分析，严格遵守设计原则，不断降低电力生产的成本，促进我国电力行业的长久稳定发展。

1、智能变电站二次系统设计原则从现阶段电网运行的整体状态来看，电气二次设计是为了更好对变电站系统运行的保护，也是保障变电站系统安全运行的关键内容，电气二次设计不仅能够在一定程度上增强电力系统中继电保护的基本能力，同时也保障用电用户使用的质量。

目前社会在智能化、数字化和自动化的发展背景下，变电站在进行电气二次系统设计的过程中，主要需要遵守以下四个方面的基本原则，从而更好地确保设计的科学性以及合理性：1.在智能变电站电气二次系统设计的过程中，设计人员需要掌握相关的法律规定，并严格参照相关法律规定中的内容进行设计，确保设计的先进性以及合理性。

2.在满足变电站技术应用要求的技术之上，电气二次设计还需要实现对变电站控制层和监控层等关键设备之间信息转换的技术要求，确保能够实现设备更加良好的配合，确保电力供应的安全性和稳定性。

3.智能变电站二次系统设计的过程中，还需要确保设计能够满足变电站数据监控的基本要求，并且系统还需要具备数据的显示、储存等相关的信息编辑能力，对变电站运行中产生的各项数据进行监测，并通过变电站内专用的互联网进行上传，确保传输的过程中数据的完整性、真实性和及时性[1]。