《智能变电站一体化监控系统规范》-国网版.doc

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ICSxx.xxx备案号：

CECQ/GDW

国家电网公司企业标准

Q/GDW　xxx—2011

智能变电站一体化监控系统

建设技术规范

Technicalspecificationsforconstructionofintegratedsupervisionandcontrolsystemofsmartsubstation

（报批稿）

Ⅱ

2011-xx-xx发布2011-xx-xx实施

国家电网公司发　布目　　次

前　　言 II

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

5.1智能变电站自动化体系架构 2

5.2一体化监控系统架构 2

5.3系统功能要求 3

5.4应用间数据流向 6

6一体化监控系统结构 7

6.1系统结构 7

6.2网络结构 9

7系统配置 9

7.1硬件配置 9

7.2系统软件配置 10

7.3时间同步 11

7.4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。

本标准由国家电力调度通信中心提出并解释。

本标准由国家电网公司科技部归口。

本标准主要起草单位：

本标准主要起草人：

II

Q/GDWXXX─20XX

智能变电站一体化监控系统建设技术规范

1　范围

本标准规范了智能变电站一体化监控系统的体系架构、系统功能、网络结构、系统配置、数据采集与信息传输、安全防护等建设技术要求，规定了相关术语和定义。

本标准适用于110kV（66kV）及以上电压等级智能变电站的设计、设备研制和工程调试。

35kV及以下电压等级变电站可参照执行。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T20840.8互感器第8部分：

电子式电流互感器（GB/T20840.8,MODIEC60044-8:

2001）

DL/T634.5101远动设备及系统第5-101部分：

传输规约基本远动任务配套标准

DL/T634.5104远动设备及系统第5-104部分：

传输规约采用标准传输协议集的IEC60870-5-101网络访问

DL/T860　变电站通信网络和系统

Q/GDW215　电力系统数据标记语言-E语言规范

Q/GDW383智能变电站技术导则

Q/GDW396IEC61850工程继电保护应用模型

Q/GDW416电力系统同步相量测量（PMU）测试技术规范

Q/GDW441智能变电站继电保护技术规范

Q/GDW534变电设备在线监测系统技术导则

Q/GDW622电力系统简单服务接口规范

Q/GDW623电力系统动态消息编码规范

Q/GDW624电力系统图形描述规范

国家电力监管委员会第5号令《电力二次系统安全防护规定》

国家电力监管委员会电监安全〔2006〕34号《电力二次系统安全防护总体方案》

3　术语和定义

Q/GDW383、Q/GDW441、Q／GDW215、Q／GDW396、Q／GDW416、Q／GDW534、Q／GDW622中界定的以及下列术语和定义适用于本规范。

3.1

智能变电站一体化监控系统integratedsupervisionandcontrolsystemofsmartsubstation

按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。

3.2

全景数据　panoramicdata

反映变电站运行的稳态、暂态、动态数据、设备运行状态以及图像、模型等数据的集合。

3.3

数据通信网关机communicationgateway

一种通信装置。

实现智能变电站与调度、生产等主站系统之间的通信，为主站系统实现智能变电站监视控制、信息查询和远程浏览等功能提供数据、模型和图形的传输服务。

3.4

综合应用服务器comprehensiveapplicationserver

实现与状态监测、计量、电源、消防、安防和环境监测等设备（子系统）的信息通信，通过综合分析和统一展示，实现一次设备在线监测和辅助设备的运行监视、控制与管理。

3.5

数据服务器dataserver

实现智能变电站全景数据的集中存储，为各类应用提供统一的数据查询和访问服务。

3.6

计划管理终端scheduledmanageterminal

配备安全文件网关的人机终端，实现调度计划、检修工作票、保护定值单等管理功能。

4总则

智能变电站一体化监控系统的基本技术原则如下：

a）遵循DL/T860，实现全站信息统一建模；

b）建立变电站全景数据，满足基础数据的完整性、准确性和一致性的要求；

c）实现变电站信息统一存储，提供统一规范的数据访问服务；

d）继电保护配置及相关技术要求遵循Q/GDW441；

e）与调度主站通信的文件描述和配置遵循Q/GDW622、Q/GDW623和Q/GDW624；

f）变电站信息通信遵循国家电力监管委员会电监安全〔2006〕34号文中《电力二次系统安全防护总体方案》和《变电站二次系统安全防护方案》要求。

5体系架构及功能要求

5.1智能变电站自动化体系

智能变电站自动化体系由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。

一体化监控系统纵向贯通调度、生产等主站系统，横向联通变电站内各自动化设备，处于体系结构的核心部分。

智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息，通过标准化接口与输变电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互，实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理等，其逻辑关系如图1所示。

图1智能变电站自动化体系架构逻辑关系图

5.2一体化监控系统架构

如图2所示，智能变电站一体化监控系统可分为安全Ⅰ区和安全Ⅱ区。

在安全Ⅰ区中，监控主机采集电网运行和设备工况等实时数据，经过分析和处理后进行统一展示，并将数据存入数据服务器。

Ⅰ区数据通信网关机通过直采直送的方式实现与调度（调控）中心的实时数据传输，并提供运行数据浏览服务。

在安全Ⅱ区中，综合应用服务器与输变电设备状态监测和辅助设备进行通信，采集电源、计量、消防、安防、环境监测等信息，经过分析和处理后进行可视化展示，并将数据存入数据服务器。

Ⅱ区数据通信网关机通过防火墙从数据服务器获取Ⅱ区数据和模型等信息，与调度（调控）中心进行信息交互，提供信息查询和远程浏览服务。

综合应用服务器通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机发布信息，并由Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机传输给其他主站系统。

数据服务器存储变电站模型、图形和操作记录、告警信息、在线监测、故障波形等历史数据，为各类应用提供数据查询和访问服务。

计划管理终端实现调度计划、检修工作票、保护定值单的管理等功能。

视频可通过综合数据网通道向视频主站传送图像信息。

图2智能变电站一体化监控系统架构示意图

5.3系统功能要求

5.3.1功能结构

智能变电站一体化监控系统的应用功能结构如图3所示分为三个层次：

数据采集和统一存储、数据消息总线和统一访问接口、五类应用功能。

五类应用功能包括：

运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用。

图3智能变电站一体化监控系统应用功能结构示意图

5.3.2运行监视

通过可视化技术，实现对电网运行信息、保护信息、一、二次设备运行状态等信息的运行监视和综合展示。

包含以下三个方面：

a）运行工况监视

1）实现智能变电站全景数据的统一存储和集中展示；

2）提供统一的信息展示界面，综合展示电网运行状态、设备监测状态、辅助应用信息、事件信息、故障信息；

3）实现装置压板状态的实时监视，当前定值区的定值及参数的召唤、显示。

b）设备状态监测

1）实现一次设备的运行状态的在线监视和综合展示；

2）实现二次设备的在线状态监视，宜通过可视化手段实现二次设备运行工况、站内网络状态和虚端子连接状态监视；

3）实现辅助设备运行状态的综合展示。

c）远程浏览

调度（调控）中心可以通过数据通信网关机，远方查看智能变电站一体化监控系统的运行数据，包括电网潮流、设备状态、历史记录、操作记录、故障综合分析结果等各种原始信息以及分析处理信息。

5.3.3操作与控制

实现智能变电站内设备就地和远方的操作控制。

包括顺序控制、无功优化控制、正常或紧急状态下的开关/刀闸操作、防误闭锁操作等。

调度（调控）中心通过数据通信网关机实现调度控制、远程浏览等。

包含以下内容：

a）站内操作

1）具备对全站所有断路器、电动开关、主变有载调压分接头、无功功率补偿装置及与控制运行相关的智能设备的控制及参数设定功能；

2）具备事故紧急控制功能，通过对开关的紧急控制，实现故障区域快速隔离；

3）具备软压板投退、定值区切换、定值修改功能。

b）调度控制

1）支持调度（调控）中心对站内设备进行控制和调节；

2）支持调度（调控）中心对保护装置进行远程定值区切换和软压板投退操作。

c）自动控制

1）无功优化控制

根据电网实际负荷水平，按照一定的策略对站内电容器、电抗器和变压器档位进行自动调节，并可接收调度（调控）中心的投退和策略调整指令。

2）负荷优化控制

根据预设的减载目标值，在主变过载时根据确定的策略切负荷，可接收调度（调控）中心的投退和目标值调节指令。

3）顺序控制

在满足操作条件的前提下，按照预定的操作顺序自动完成一系列控制功能，宜与智能操作票配合进行。

d）防误闭锁

根据智能变电站电气设备的网络拓扑结构，进行电气设备的有电、停电、接地三种状态的拓扑计算，自动实现防止电气误操作逻辑判断。

e）智能操作票

在满足防误闭锁和运行方式要求的前提下，自动生成符合操作规范的操作票。

5.3.4信息综合分析与智能告警

通过对智能变电站各项运行数据（站内实时/非实时运行数据、辅助应用信息、各种报警及事故信号等）的综合分析处理，提供分类告警、故障简报及故障分析报告等结果信息。

包含以下内容：

a）站内数据辨识

1）数据校核

检测可疑数据，辨识不良数据，校核实时数据准确性。

2）数据筛选

对智能变电站告警信息进行筛选、分类、上送。

b）故障分析决策

1）故障分析

在电网事故、保护动作、装置故障、异常报警等情况下，通过综合分析站内的事件顺序记录、保护事件、故障录波、同步相量测量等信息，实现故障类型识别和故障原因分析。

2）分析决策

根据故障分析结果，给出处理措施。

宜通过设立专家知识库，实现单事件推理、关联多事件推理、故障智能推理等智能分析决策功能。

3）人机互动

根据分析决策结果，提出操作处理建议，并将事故分析的结果进行可视化展示。

c）智能告警

建立智能变电站故障信息的逻辑和推理模型，进行在线实时分析和推理，实现告警信息的分类和过滤，为调度（调控）中心提供分类的告警简报。

5.3.5运行管理

通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备基础信息，实现一、二次设备运行、操作、检修、维护工作的规范化。

具体内容如下：

a）源端维护

1）遵循Q/GDW624，利用图模一体化建模工具生成包含变电站主接线图、网络拓扑、一二次设备参数及数据模型的标准配置文件，提供给一体化监控系统与调度（调控）中心；

2）智能变电站一体化监控系统与调度（调控）中心根据标准配置文件，自动解析并导入到自身系统数据库中；

3）变电站配置文件改变时，装置、一体化监控系统与调度（调控）中心之间应保持数据同步。

b）权限管理

1）设置操作权限，根据系统设置的安全规则或者安全策略，操作员可以访问且只能访问自己被授权的资源；

2）自动记录用户名、修改时间、修改内容等详细信息。

c）设备管理

1）通过变电站配置描述文件（SCD）的读取、与生产管理信息系统交互和人工录入三种方式建立设备台账信息；

2）通过设备的自检信息、状态监测信息和人工录入三种方式建立设备缺陷信息。

d）定值管理

接收定值单信息，实现保护定值自动校核。

e）检修管理

通过计划管理终端，实现检修工作票生成和执行过程的管理。

5.3.6辅助应用

通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。

包含以下四个方面内容：

a）电源监控

采集交流、直流、不间断电源、通信电源等站内电源设备运行状态数据，实现对电源设备的管理。

b）安全防护

接收安防、消防、门禁设备运行及告警信息，实现设备的集中监控。

c）环境监测

对站内的温度、湿度、风力、水浸等环境信息进行实时采集、处理和上传。

d）辅助控制

实现与视频、照明的联动。

5.4应用间数据流向

智能变电站五类应用功能数据流向见图4：

图4智能变电站五类应用功能数据流向图

5.4.1内部数据流

运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用通过标准数据总线与接口进行信息交互，并将处理结果写入数据服务器。

五类应用流入流出数据：

a）运行监视

1）流入数据：

告警信息、历史数据、状态监测数据、保护信息、辅助信息、分析结果信息等；

2）流出数据：

实时数据、录波数据、计量数据等。

b）操作与控制

1）流入数据：

当地/远方的操作指令、实时数据、辅助信息、保护信息等；

2）流出数据：

设备控制指令。

c）信息综合分析与智能告警

1）流入数据：

实时/历史数据、状态监测数据、PMU数据、设备基础信息、辅助信息、保护信息、录波数据、告警信息等；

2）流出数据：

告警简报、故障分析报告等。

d）运行管理

1）流入数据：

保护定值单、配置文件、设备操作记录、设备铭牌等；

2）流出数据：

设备台账信息、设备缺陷信息、操作票和检修票等。

e）辅助应用

1）流入数据：

联动控制指令；

2）流出数据：

辅助设备运行状态信息。

5.4.2外部数据流

智能变电站一体化监控系统的五类应用通过数据通信网关机与调度（调控）中心及其他主站系统进行信息交互。

外部信息流：

a）流入数据：

远程浏览和远程控制指令；

b）流出数据：

实时/历史数据、分析结果、监视画面、设备基础信息、环境信息、告警简报、故障分析报告等。

6一体化监控系统结构

6.1系统结构

智能变电站一体化监控系统由站控层、间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成，各层设备主要包括：

a）站控层设备包括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、PMU数据集中器和计划管理终端等；

b）间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪及稳控装置等；

c）过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等。

220kV及以上电压等级智能变电站一体化监控系统结构见图5所示，110kV（66kV）智能变电站一体化监控系统结构见图6所示。

图5220kV及以上电压等级智能变电站一体化监控系统结构示意图

图6110kV（66kV）电压等级智能变电站一体化监控系统结构示意图

6.2网络结构

变电站网络在逻辑上由站控层网络、间隔层网络、过程层网络组成：

a）站控层网络：

间隔层设备和站控层设备之间的网络，实现站控层内部以及站控层与间隔层之间的数据传输；

b）间隔层网络：

用于间隔层设备之间的通信，与站控层网络相连；

c）过程层网络：

间隔层设备和过程层设备之间的网络，实现间隔层设备与过程层设备之间的数据传输。

全站的通信网络应采用高速工业以太网组成，传输带宽应大于或等于100Mbps，部分中心交换机之间的连接宜采用1000Mbps数据端口互联。

6.2.1站控层网络

站控层网络采用结构、传输速率和主要连接设备：

a）站控层网络采用星型结构；

b）站控层网络采用100Mbps或更高速度的工业以太网；

c）站控层交换机连接数据通信网关机、监控主机、综合应用服务器、数据服务器等设备。

6.2.2间隔层网络

间隔层网络连接站控层网络，采用星型结构，传输速率和主要连接设备：

a）间隔层网络采用100Mbps或更高速度的工业以太网；

b）间隔层交换机连接间隔内的保护、测控和其他智能电子设备，用于间隔内信息交换；

c）宜通过划分虚拟局域网（VLAN）将网络分隔成不同的逻辑网段。

6.2.3过程层网络

过程层网络包括GOOSE网和SV网，分别要求：

a）GOOSE网

1）采用100Mbps或更高速度的工业以太网；

2）用于间隔层和过程层设备之间的数据交换；

3）按电压等级配置，采用星形结构；

4）220kV以上电压等级应采用双网；

5）保护装置与本间隔的智能终端设备之间采用点对点通信方式。

b）SV网

1）采用100Mbps或更高速度的工业以太网；

2）用于间隔层和过程层设备之间的采样值传输；

3）按电压等级配置，采用星形结构；

4）保护装置以点对点方式接入SV数据。

7系统配置

7.1硬件配置

7.1.1站控层设备

站控层负责变电站的数据处理、集中监控和数据通信，包括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、PMU数据集中器、计划管理终端、二次安全防护设备、工业以太网交换机及打印机等。

7.1.1.1主要设备功能要求：

a）监控主机：

负责站内各类数据的采集、处理，实现站内设备的运行监视、操作与控制、信息综合分析及智能告警，集成防误闭锁操作工作站和保护信息子站等功能；

b）操作员站：

站内运行监控的主要人机界面，实现对全站一、二次设备的实时监视和操作控制，具有事件记录及报警状态显示和查询、设备状态和参数查询、操作控制等功能；

c）工程师工作站：

实现智能变电站一体化监控系统的配置、维护和管理；

d）Ⅰ区数据通信网关机：

直接采集站内数据，通过专用通道向调度（调控）中心传送实时信息，同时接收调度（调控）中心的操作与控制命令。

采用专用独立设备，无硬盘、无风扇设计；

e）Ⅱ区数据通信网关机：

实现Ⅱ区数据向调度（调控）中心的数据传输，具备远方查询和浏览功能；

f）Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机：

实现与PMS、输变电设备状态监测等其他主站系统的信息传输；

g）综合应用服务器：

接收站内一次设备在线监测数据、站内辅助应用、设备基础信息等，进行集中处理、分析和展示；

h）数据服务器：

用于变电站全景数据的集中存储，为站控层设备和应用提供数据访问服务。

7.1.1.2220kV及以上电压等级智能变电站主要设备配置要求：

a）监控主机宜双重化配置；

b）数据服务器宜双重化配置；

c）操作员站和工程师工作站宜与监控主机合并；

d）综合应用服务器可双重化配置；

e）Ⅰ区数据通信网关机双重化配置；

f）Ⅱ区数据通信网关机单套配置；

g）Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机单套配置；

h）500kV及以上电压等级有人值班智能变电站操作员站可双重化配置；

i）500kV及以上电压等级智能变电站工程师工作站可单套配置。

7.1.1.3110kV（66kV）智能变电站主要设备配置要求：

a）监控主机可单套配置；

b）数据服务器单套配置；

c）操作员站、工程师工作站与监控主机合并，宜双套配置；

d）综合应用服务器单套配置；

e）Ⅰ区数据通信网关机双重化配置；

f）Ⅱ区数据通信网关机单套配置；

g）Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机单套配置。

7.1.2间隔层设备

7.1.2.1220kV及以上电压等级智能变电站主要设备配置要求如下：

a）测控装置应独立配置；

b）测控装置有以下三种配置模式，应根据工程实际情况进行选择：

1）配单套测控装置接单网模式：

仅接入过程层A网，实现对过程层A网SV数据采样和A网智能终端GOOSE状态信息传输；

2）配单套测控装置跨双网模式：

跨接到过程层的A、B网段，实现对A、B网的SV数据的二取一采样和智能终端数据的GOOSE状态信息传输，跨接双网的网口具有独立的网络接口控制器；

3）测控双重化配置模式：

分别接入过程层A、B网，实现对A、B网的SV数据的冗余采样和智能终端数据的GOOSE状态信息传输。

c）其他设备配置参见《国家电网公司输变电工程通用设计（110（66）~750kV智能变电站部分2011版）》。

7.1.2.2110kV（66kV）智能变电站主要设备配置参见《国家电网公司输变电工程通用设计（110（66）~750kV智能变电站部分2011版）》。

7.1.3过程层设备

过程层主要设备配置要求：

a）合并单元应独立配置，每周波采样点可配置，采样同步误差不大于1µs，支持DL/T860.92、GB/T20840.8；

b）智能终端应独立配置，输入/输出可灵活配置；

c）合并单元和智能终端应满足就地安装的防护要求；

d）其他设备配置参见《国家电网公司输变电工程通用设计（110（66）~750kV智能变电站部分2011版）》。

7.2系统软件配置

7.2.1系统软件

主要系统软件包括操作系统、历史/实时数据库和标准数据总线与接口等，配置要求：

a）操作系统

操作系统应采用LINUX/UNIX操作系统。

b）历史数据库

采用成熟商用数据库。

提供数据库管理工具和软件开发工具进行维护、更新和扩充操作。

c）实时数据库

提供安全、高效的实时数据存取，支持多应用并发访问和实时同步更新。

d）应用软件

采用模块化结构，具有良好的实时响应速度和稳定性、可靠性、可扩充性。

e）标准数据总线与接口

应提供基于消息的信息交换机制，通过消息中间件完成不同应用之间的消息代理、传送功能。

7.2.2工具软件

工具软件包括系统配置工具和模型校核工具：

a）系统配置工具

1）提供独立的系统配置工具和装置配置工具，能正确识别和导入不同制造商的模型文件，具备良好的兼容性；

2）系统配置工具应支持对一、二次设备的关联关系、全站的智能电子设备（IED）实例以及IED间的交换信息进行配置，导出全站SCD配置文件；支持生成或导入变电站规范模型文件（SSD）和智能电子设备配置描述（ICD）文件，且应保留ICD文件的私有项；

3）装置配置