物联网管理系统的网络拓扑控制结构设计原因及意义

一般认为，智能变电站是以数字化变电站为依托，通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站的自动控制运行、设备状态检修、运行状态自适应、提高管理和运行维护水平。

智能变电站中二次设备和一次设备之间用光纤代替了电缆、用电子式互感器代替了传统互感器、将传统一次设备改为智能一次设备，并且增加了合并单元与智能接口。与传统变电站相比，其结构设计紧凑、布局更加合理，占地面积小。使用价格低、质量轻的光纤，减少了有色金属的使用，有利于环保和节能。为了延长设备使用寿命，提高安全可靠性以及运行维护水平，对设备进行了寿命周期管理。智能变电站吸收了数字化变电站的优点，以数字化变电站为技术体系架构为基础，实现了一次设备智能化、二次设备网络化、信息交互标准化、运行控制自动化、设备的状态检修、经济运行与优化控制和智能告警等功能。

物联网用途广泛遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。 国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景当司机出现 *** 作失误时汽车会自动报警公文包会提醒主人忘带了什么东西衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如一家物流公司应用了物联网系统的货车当装载超重时汽车会自动告诉你超载了并且超载多少但空间还有剩余告诉你轻重货怎样搭配当搬运人员卸货时一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”或者说“亲爱的请你不要太野蛮可以吗”当司机在和别人扯闲话货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋该发车了” 物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中具体地说就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中然后将“物联网”与现有的互联网整合起来实现人类社会与物理系统的整合在这个整合的网络当中存在能力超级强大的中心计算机群能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制在此基础上人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活达到“智慧”状态提高资源利用率和生产力水平改善人与自然间的关系。 毫无疑问如果“物联网”时代来临人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而不谈什么隐私权和辐射问题单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代但这个过程可能需要很长的时间。 应用案例 一物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。 系统铺设了3万多个传感节点覆盖了地面、栅栏和低空探测可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单购买防入侵微纳传感网1500万元产品。 二ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制 三智能交通系统(ITS) 是利用现代信息技术为核心利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统是发展ITS的基础成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统都涉及交通动态信息的采集交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。 四首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用 我国首家高铁物联网技术应用中心2010年6月18日在苏州科技城投用该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。 高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一正在改变人类的生产和生活方式。据中心工作人员介绍以往购票、检票的单调方式将在这里升级为人性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用让旅客可以摆脱拥挤的车站购票与地铁类似的检票方式则可实现持有不同票据旅客的快速通行 清华易程公司工作人员表示为应对中国巨大的铁路客运量该中心研发了目前世界上最大的票务系统每年可处理30亿人次而目前全球在用系统的最大极限是5亿人次。 五国家电网首座220千伏智能变电站 2011年1月3日国家电网首座220千伏智能变电站――无锡市惠山区西泾变电站日前投入运行并通过物联网技术建立传感测控网络实现了真正意义上的“无人值守和巡检”。西泾变电站利用物联网技术建立传感测控网络将传统意义上的变电设备“活化”实现自我感知、判别和决策从而完成自动控制。完全达到了智能变电站建设的前期预想设计和建设水平全国领先。 六、首家手机物联网落户广州 将移动终端与电子商务相结合的模式让消费者可以与商家进行便捷的互动交流随时随地体验品牌品质传播分享信息实现互联网向物联网的从容过度缔造出一种全新的零接触、高透明、无风险的市场模式。手机物联网购物其实就是闪购。广州闪购通过手机扫描条形码、二维码等方式可以进行购物、比价、鉴别产品等功能。 专家称这种智能手机和电子商务的结合是“手机物联网”的其中一项重要功能。有分析表示预计2013年手机物联网占物联网的比例将过半

摘 要变电站综合自动化系统的设计是个较综合的问题，其涉及的专业知识面较宽。站内通讯网的结构及与上级调度的通讯接口是设计选型时要考虑的必要问题，也是衡量设计是否成功的重要指标。本文综合某工程实例，对110kV综合系统的设计进行论述。
关键词110kV;系统设计;结构模式
1、工程概况
两回且110kV线路为变电站供电电源。主变为两台50MVA，110/10kV变压器，配电电压等级为10kV。110kV和10kV系统均为单母线接线系统。
2、一次设备选型
要实现变电站安全、可靠运行，减少电气设备维护工作量，保证变电站自动化系统的正常运行，选择优良设备是设计的基础。
(1)主变压器选用低噪音、低损耗、节能型的有载调压变压器。
(2)110kV断路器选用SF6设备，采用户内安装。SF6开关性能好，无油污染，无火灾危险，检修周期长，维护工作量少。
(3)10kV开关柜选用恺装移动式真空开关柜，真空开关技术先进，可靠性高，检修周期长。
(4)110kV侧隔离开关和主变中性点隔离开关选用电动 *** 作机构，以适应遥控要求。
(5) 其它设备尽量采用无油化，高可靠性的设备。
3、变电站综合自动化系统结构模式的分类及设计选型
31 变电站综合自动化系统结构模式
结构模式分为两种:即目前流行的分层分布式系统和传统的微机集控台系统。传统的微机集控台系统其所有间隔的保护、测量、控制由几片CPU完成，CPU的工作量大，变电站的各种信号通过电缆引入到变电站控制室的控制台上，电缆安装维护量大，各开关间隔没有自己的专用CPU，技术性能差，但造价低。
分层分布式系统在纵向分为两层，即变电站层和间隔层。变电站层由上位机和下位机组成，位于变电站主控室内;间隔层为向变电站各开关间隔的次电力设备。间隔层在横向按站内次设备(主变、线路等)分布式配置。间隔层中各个单元的设备功能相对独立，仅通过站内通信网互联，并同变电站层通信。凡在间隔层完成的功能不依赖站内通信网。
分层分布式结构包括分散式和集中组屏两种形式。分散式是将数据采集、控制单元和微机保护单元就地安装在开关柜或其他次设备附近，互相之间用网络电缆或光缆连接起来。这种形式最大优点是节省电缆，避免了电缆传送信息的电磁干扰，且压缩了二次设备的占地面积。集中组屏是将控制、保护单元集中安装在控制室。这种形式保护装置工作环境较好，干扰源较少，系统便于扩充与维护，但二次电缆数量较多。分层分布式系统同集控台式系统相比具有以下优点:
(1) 可靠性高，任一间隔设备故障仅影响本间隔。
(2) 可扩展性和灵活性高。
(3) 减少站内二次电缆，减少安装维护工作量。
32 变电站综合自动化系统结构设计选型分层分布系统具有许多集控台式系统无法比拟的优越性，故设计选用了分层分布系统。如某用户110kV变电站，110kV开关及主变次设备数量较少，可靠性要求较高，设计选用分层分布式集中组屏方案，测控保护屏位于控制室内，运行环境较好，维护方便。对于10kV配电系统，由于开关柜数量较多，选用分层分布式分散式结构，各功能单元自我完备，互相独立，节省了大量电缆。所有的测控保护单元箱通过间隔层由站内通讯网S-485或CAN网与变电站层相联，从而构成一个功能完善的变电站综合自动化系统。
4、变电站综合自动化的功能基本要求
41 对微机保护装置的要求
(1) 能够远方在线修改保护定值;(2) 具有完善的保护功能;(3) 具有事件顺序记录功能;(4) 具有事故追忆功能;(5) 记录故障电流值。
42 测量功能
(1) 连续检测设计要求的各电量及非电量值。(2) 检测各故障信号，并显示、报警、打印。
43 控制及 *** 作功能
431 屏幕显示
(1) 反应变电站运行状态的主接线图。(2) 显示主要回路指定时间段的负荷曲线和电压曲线。(3) 列表显示全站主要设备参数，保护整定值，保护及自动装置动作情况。
432 *** 作
*** 作除微机 *** 作(当地后台机、遥控均可)外，在保护测控功能单元上设有人工 *** 作作为备用。微机 *** 作指用鼠机或键盘功能键进行 *** 作。包括:各断路器的分合闸，主变中性点接地刀闸的分合，主变分接头档位调整，电压切换，保护定值的整定，保护的投退。所有 *** 作均模拟常规方式下 *** 作和监护两个环境执行，并具有当地/远方 *** 作闭锁， *** 作权限闭锁设密码，“五防”功能闭锁。闭锁措施从硬件和软件两方面设计上得到保证。
44 远动功能
综合自动化系统与全厂生产调度端有两种通讯方式相配合，保证了变电站安全、稳定运行。
5、110kV变电站综合自动化系统的特点
(1) 各功能单元相互独立，不依赖于后台机，保证在后台机故障时，变电站仍能运行。
(2) 装置有热恢复功能和断电保护措施，出现死锁和断电时不丢失内存已有的累计数据和重要的生成数据，出现自恢复时开关变位信息反应开关实际位置，不会将错误开关位置信息上传调度。
(3) 装置硬件结构模块化，人机界面友好，方便扩充及运行维护。
(4) 装置具有在线自诊断功能，自检故障有就地和远方报警显示。
(5) 装置满足电力系统继电保护反事故措施及调度自动化要求。
(6) 装置采用交流采样，提高了采样精度。
6、具体设计时要考虑的几个问题
61 模拟量采集方式
变电站的模拟量大致分为两种即来自于PT、CT 的交流信号，另种为直流信号如直流 *** 作电源的直流电压，变压器温度传感器、档位传感器的直流电压信号等，对这些量的采集，分为直流采样与交流采样。直流采样易于实现滤波，能方便地滤去交流信号中的各种高频成分，易于处理干扰问题，但直流采样所采集的数据实时性差，从交流信号转换成可用的直流信号往往有较大的时滞;另外，直流采样需要另外的变送器的投资，增加了控制室的面积，故在实时性及精度要求较高的场合，一般采用交流采样。交流采样优点是实时性好，易于掌握输入信号间的幅频、相位等动态关系，此外交流采样所用的传感器简单，价格相对较低。交流采样技术的采用，使人们可以简单地通过数字手段获得各序谐波分量，使得一些新的保护原理能方便地移植到微机保护中。
62 开关量开出和开关量输入的抗干扰措施
为了防止开出和开入回路引入的各种现场电磁干扰窜进计算机系统，一般要在开入与开出回路中加入光电隔离措施。在二次回路中的跳合闸线圈并接反向二级管，消除火花带来的电磁干扰
63 良好的接地措施
通常变电站综合自动化系统中有模拟地、数字地、屏蔽地等，如果地线系统接地有误，那么现场的各种干扰源很容易通过地线窜进计算机系统，危及系统的安全运行。一般而言，屏蔽地、机壳等与大地相连，接地电阻应小于4Ω，该接地网若与变电站的接地系统相连，接地电阻应小于1Ω。而模拟地与数字地为悬浮地。
7、结束语
变电站综合自动化系统是实现电网自动化的主要基础之一，是满足现代化供用电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，它已通过计算机网络与企业全厂信息管理系统实现了数据资源的共享。利用计算机强大的制表与分析统计能力，进行生产的成本核算，综合利用电能计费时的峰谷差，降低生产成本，提高经济效益。工矿企业变电站采用综合自动化系统取代常规二次系统已成为必然趋势。

对于智能变电站调试祥泰电气认为可按照《智能变电站调试规范》执行，职能变电站的调试可按照一下流程：组态配置→系统测试→系统动模（可选）→现场调试→投产试验。

1、组态配置。组态配置是智能变电站系统设计的一个步奏，是在设计图纸或意图下，进行实例化变电站内各IED设备的ICD文件，并设置为SCD文件。这项工作一般由系统集成商完成后由用户确认，这里的“用户”可以是设备使用单位，也可以是设备使用单位制定的设计调试单位。

2、系统测试。系统测试是为了确保设备主要功能的正确性和设备性能指标处于正常值范围的调试实验，调试包括装置单体调试和变电站各分系统调试。

3、系统动模。系统动模是为了验证继电保护等整体系统的性能和可靠性进行的变电站动态模拟试验。系统动模是在国家认定的实验机构或者具备相应实验资质的实验室进行的实验工作。动模试验的一次接线方式尽可能的与实际工程相一致，实验系统规模较大是，可以减少规模，但应保证能完成各类型保护的所有故障类型的测试。

4、现场调试。现场调试是为了确保系统和设备现场安装连接和功能的正确性而进行的实验。现场调试实验包括回路、通信链路检验及传动试验。同时，设备辅助系统的调试也在现场调试阶段进行。

5、投产试验。投产实验是设备在安装投入使用中用一次电流及工作电压进行检验和判定的试验。投产试验包括一次设备启动试验、核相与带负荷检查。

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