發布時間:2022-05-20 09:59:47
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中圖分類號:TM63 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)01-135-2
0 引言
常規變電站進行智能化改造是新時代下電網技術不斷發展的必然趨勢,在電力企業不斷發展的同時,變電站的技術改革也在逐步向發達國家靠近。目前,我國在常規變電站智能化技術改造方面已取得一定的成果,但在技術推進過程中還存在著一些問題需要繼續摸索和探究。
1 常規變電站與智能化變電站的對比
1.1 常規變電站與智能化變電站結構方面的比較
傳統的常規變電站在一、二次設備之間進行網絡連接的是電纜回路,而且常規的設備在信號采集方面,由于設備功能較為單一,一次設備采集的信號無法傳導給二次設備供二次設備識別,這就導致一、二次設備之間相互較為獨立,聯系不起來。同時,由于一、二次設備之間沒有交互功能,二者對信號采集的精確度的要求也無法同步。因此,傳統的常規變電站對智能化功能的要求無法實現。雖然一、二次設備有網絡的連接,但又由于網絡的限制,二者之間無法進行遠程的技術操控,在一定程度上限制了設備運用的靈活性。
智能化變電站的結構配置與常規變電站相較而言更為清晰明朗。智能化變電站的由站控層、間隔層、過程層構成的“三層”和三層兩兩之間存在的“兩網絡”組成。各層之間既相互獨立,又互有聯系。智能化變電站分層設置的形式,使得變電站在運作時人機交互功能的優勢更為凸出,系統的自檢、維護功能更為完善,而且在運作中全程監控系統等一體化信息平臺同時運作,信息傳遞更為準確,操作更為安全便捷。
圖1 常規變電站網絡結構示意圖
圖2 智能化變電站網絡結構示意圖
1.2 常規變電站與智能化變電站性能方面的比較
1.2.1 常規變電站設備功能單一,技術落后
相較于智能化變電站,常規變電站的設備已無法達到智能化的要求。一、二次設備在目前來說,技術水平與設備功能等均較為落后。而智能化變電站在設備方面有了革新,各設備分支相較于常規變電站智能化程度均有不同程度的提高。
1.2.2 常規變電站網絡連接復雜且效率不高
常規變電站設備之間由大量的電纜進行連接,采用電纜連接的方式,不僅在鋪設時費時、費力、費工,在使用中效率也極為低下,并且在需要線路改動時也相當復雜,另外,電纜在使用的過程中出現故障的概率較高。智能化變電站在網絡連接方面使用光纖等替換了常規變電站使用的電纜,使得信息的采集完全數字化,在精確度與時效性方面都要高于常規變電站設備所采集的信息。
1.2.3 常規變電站缺少一體化平臺
常規變電站在設備運作系統中缺少相應監督檢查系統,一體化平臺不健全,不能實時進行設備運作的監控監測,致使工作中失誤的概率增大;智能化變電站將電子信息平臺運用到整體運作機制中,增加了設備系統的一體化程度。相對于常規變電站來說,智能化變電站的功能更為強大,也更為高級。
2 常規變電站智能化技術改造原則與方案
2.1 改造原則
將常規變電站進行智能化改造時,首先要遵循的理念是低碳環保理念。我們改造的初衷就是節能減排,減少環境污染、抗擊霧霾。另外,根據不同變電站的實際情況,在智能化技術改造方案制定時,要以安全可靠、經濟適用為改造目標,不可盲目地因改造而改造。變電站改造技術方案必須符合相應法律法規的要求,做到切實可行,杜絕與改造初衷相違背的情況發生。
2.2 具體改造方案
2.2.1 以對二次系統智能化改造為主
變電站系統的關鍵部分在二次系統方面,因此對于常規變電站的智能化改造,我們主要針對二次系統進行智能化改造,一次系統為輔。對二次系統的改造主要是建立相較于傳統設備來說較為高級的系統應用,像一體化信息平臺、監控機制、設備預警和故障分析處理等系統應用。并且改造過后,變電站的整體結構框架更為清晰,層與層之間既相互聯系又相互獨立。
2.2.2 對原始通信網絡進行改造
智能變電站的機組運作需要有較為精確的數據采集來進行信息反饋,那么這就要求變電站的通信網絡要同時具備可靠性和安全性。根據我國的相關標準規定,對變電站網絡通信系統的改造要符合數據流要求,同時還要依據具體的安裝要求進行改造。改造后的智能變電站,最終可達到“故障弱化”的通信標準。另外對于新舊網絡及設備的更替,在改造時要兼顧好各系統的重構和重建。
2.2.3 完善一體化信息平臺
常規變電站的缺點之一就是一體化信息平臺不完善,數據的傳輸存在問題,分系統相互之間的交互存在欠缺。將常規變電站進行智能化改造,其中很重要的一步是要建立健全完善的一體化信息平臺。這樣,各層之間的數據采集、信息傳遞等都可在這些高級應用功能之間進行。數據信息的反饋也會更加精確,對設備的實時監控力度加大,設備的故障率降低,從而提高了變電站的整體效率。
2.2.4 新技術的應用
對常規變電站進行智能化改造,必不可少的要用到一些新的技術。其中之一即為GOOSE報文技術的應用。該技術的應用,在一定程度上降低了變電站設備的故障率,且提高了故障信息傳遞的時效性,增強了設備的人機交互性能,確保工作人員在第一時間得到設備故障信號,并及時作出處理。
3 結論
總的來說,常規變電站的智能化改造過程是一個漫長而又艱辛的過程,在變電站智能化改造的過程中遇到的問題也是層出不窮,但是不管怎樣,改造的初衷不能違背。不論是常規變電站還是改造后的智能化變電站,要達到的最基本的要求就是要保證變電站設備運作的安全、可靠和穩定。隨著我國綜合國力的發展,常規變電站進行智能化改造將是國家電網系統的一個發展目標,為了達到這個目標,我們現在要做的就是在技術改造的道路上繼續探究,并不斷摸索著前進,結合現有的技術要素,不斷創新,制定出符合實情并切實可行的技術改造方案,以便提高變電站的整體技術水平,使得迅猛增加的社會用電量能夠得到滿足。
參 考 文 獻
[關鍵詞] 變電站;智能化;改造;經濟運行
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 21. 054
[中圖分類號] F273 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2016)21- 0113- 01
隨著我國經濟取得了飛速的發展,全球經濟形勢和能源發展格局的變化,使得清潔能源、可持續發展、節能環保、低碳經濟成為世界關注的焦點。電網作為資源優化配置的主要載體,對促進能源開發、提高能源利用效率、優化調整能源消費結構至關重要。依靠現代信息、通信、傳感和控制技術,提高電網智能化水平,轉變電力發展方式,充分發揮電網資源優化配置作用,已經成為我國能源和電力行業發展的必由之路。常規變電站存在著設備之間不具備互操作性、信息難以共享、系統的可靠性受到電磁干擾等、使得現有變電站的運行不能很好的滿足社會生產和生活的要求;另一方面,智能電網可靠、穩定、安全經濟的運行目標也對現有變電站提出了更高的要求。
總書記在2010 年中國工程院、中國科學院院士大會上提出“構建覆蓋城鄉的可靠、高效、智能的電網體系”,2010年3月,國務院總理在《政府工作報告》中正式提出“加強智能電網建設”,電網的智能化建設符合我國電力發展的要求,是我國電網發展的必然趨勢。在智能電網建設的六個部分中,變電站的智能化建設起著重要的作用,而變電站智能化改造將貫穿智能變電站建設的始終。目前我國大部分地方110kV 變電站自動化水平不高,站內設備陳舊,站容站貌差。2008 年的南方雪災中,曾調研了湖南、廣西、云南三省變電站設備的運行情況,在我國的中西部地區很多110kV 變電站依然存在少油斷路器,以及一些手動刀閘。通過變電站智能化改造,可以降低變電站設備的操作次數和減少檢修工作量,提高設備運行的可靠性,提升運行管理水平。
根據國家電網公司建設統一堅強智能電網的戰略目標,把常規變電站經過智能化改造成為具有數字化、網絡化、標準化、互動化等自動化程度較高的智能變電站。由于當前存在大量的常規變電站,智能化變電站的建設中重要的一部分是把常規變電站智能化改造為智能變電站。因此,常規變電站智能化改造在智能電網建設中占據著重要的內容地位。
國家電網公司在建設堅強智能電網的智能變電環節中,提出建設智能變電站的目標。一般認為,智能變電站是以數字化變電站為依托,通過采用先進的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術,建立全站所有信息采集、傳輸、分析、處理的數字化統一應用平臺,實現變電站的自動控制運行、設備狀態檢修、運行狀態自適應、提高管理和運行維護水平。智能變電站中二次設備和一次設備之間用光纖代替了電纜、用電子式互感器代替了傳統互感器、將傳統一次設備改為智能一次設備,并且增加了合并單元與智能接口。與傳統變電站相比,其結構設計緊湊、布局更加合理,占地面積小。使用價格低、質量輕的光纖,減少了有色金屬的使用,有利于環保和節能。為了延長設備使用壽命,提高安全可靠性以及運行維護水平,對設備進行了壽命周期管理。智能變電站吸收了數字化變電站的優點,以數字化變電站為技術體系架構為基礎,實現了一次設備智能化、二次設備網絡化、信息交互標準化、運行控制自動化、設備的狀態檢修、經濟運行與優化控制和智能告警等功能。
(1)智能化的一次設備是未來智能變電站的重要組成部分。光電技術的應用使其可以實現在線監測、智能控制、數字化接口等智能化功能。
(2)可靠、實時、高效的網絡體系是通信系統的關鍵之一。二次設備的網絡化解決了變電站自動化系統內部以及其他系統之間的信息交換。
(3)智能變電站內從過程層到控制中心均采用統一的IEC 61850 規約進行信息交互。變電站內各種設備的信息建模在IEC 61850 規約框架下進行,實現變電站內、外的信息交互和共享。
(4)配有用于監測系統主設備的傳感器,采集主設備的各種運行狀態特征量,為狀態檢修提供數據,從而實現設備的狀態檢修。
(5)如果變電站內主設備發生異常和故障,系統根據已經設定好的參數,對主保護進行保護動作,并記錄下該時期發生的時間和情況,提供狀態分析報告,給出故障原因及處理意見。
【關鍵詞】智能變電站;數字職能;繼電保護
1概述
1.1智能變電站的結構
智能變電站作為一種新提出的概念,其界限沒有嚴格的劃分,但業界通常這樣認為:
智能變電站是由過程層、間隔層、站控層三個方面構成的。
過程層是指由一次設備和智能組件構成,主要的任務是用來實現變電站電能分配、轉換、傳輸,同時兼顧控制、保護、測量、計算、監控等輔助功能的部分,即可使一次設備實現完全智能化。間隔層是由繼電器即設備保護系統以及測控系統等二次設備組成,他的工作目的是為了實現與各種非系統遠程I/O設備、傳感器和控制器通信的功能,從而實現二次設備的信息通訊。站控層主要包括自動化系統、站域控制、通信系統和對時系統等子系統,它的主要任務是為了對全站實現整體的測量和控制功能。如可以實現對數據進行采集以及對同步相量采集、能量狀態和保護信息的采集與分析管理等相關功能。從總體上來看,智能變電站是過程層、間隔層、站控層不同分工的統一體。
1.2現代智能變電站系統對保護系統的要求
保護測控設備是以智能化組件的一部分存在且面向間隔的。不論往多間隔二次設備集成
的趨勢發展,還是向按間隔一二次設備集成的思路發展,均會對設備設計提出了新的更高的要求:
(1)統一化的硬件平臺
因為測量與執行部分通過一次設備的智能化從保護測控設備中分離開來,保護測控設備只要強大的數據通信能力以及強大的邏輯運算能力,為保護測控設備應用統一硬件平臺創造了有利條件。
(2)與光電互感器與智能化開關數字接口以及大流量數據信息處理能力智能化變電站根據合并單元MU以及智能化單元一次設備的智能化到智能化變電站的智能化一次設備,均著重要求數據采集的通信方法,這是光纜取代電纜的必然趨勢。保護測控設備的直接模擬采集和完成數據運算的方法出現了根本的改變。要求保護測控設備要有與智能化一次設備的數字網絡接口。
(3)要求多個不同用途的以太網數據通信接口的建立
智能化變電站的結構為三層兩網,因為信息的交換,網絡流量以及運行實時性不同的要求,組成不同的以太網通信接口。發展的過程中出于可靠性的考慮,要求GOOSE與采樣值分別組網。
2數字化變電站主要設備
2.1光學互感器
光學互感器的作用原理是通過光敏原件對光線變化產生感應從而測量電路參數的變化。根據作用原理它可以分為電流互感器和電壓互感器。電流互感器的作用原理依據法拉第效應,光的偏振角的變化可以反映晶體周圍磁場的變化,通過測量偏振角的變化得出導線電流。電壓互感器作用原理是依據波克爾效應,光的入射角與出射角之差反映出周圍電場的變化通過測量此參數的變化來得出導線電壓。光學互感器具有很多優秀的特點,其具有抗電磁干擾能力強、測量范圍大、響應時間短、輕便易用等優點。
2.2智能化斷路保護器
智能化斷路保護器的主要特征:數字化的接口取代硬接線,完成對斷路器的控制和狀態監視;能夠給出斷路器的健康狀況及檢修建議。
3數字繼電保護測試儀
數字化智能變電站的系統環境見下圖1,數字繼電保護測試儀,即圖中的F66,它不僅具備IEC61850數字測試和小信號模擬量測試的兩種功能,并可同時外接電流與電壓功放器。他所擁有的4對光電收發器,可以對IEC61850規范中各種通信信息進行標準有效且實用的編解碼操作。其調試系統還支持儲存完整的基于保護模型的解析文件,從而能夠實現電流電壓通道選擇等配置,因此此數字繼電保護測試儀能夠很方便地與各種型號保護接口相連,使用起來非常靈活實用。而2組隔離的12路模擬小信號輸出,可同時支持測試不同種類與型號的互感器信號以及對其進行保護,對功率的輸入也可以支持不同類型與品牌的外接功率源,來對傳統普通保護和數字智能化保護進行對比測試。同時其擁有八組不同功用的開入量,其中四對為通用開出量,另外四對為快速開出量以,從而在功能上可以實現保護的完整閉環測試。系統內置GPS是為了實現遠距離信息交流。系統同樣可接入與變電站同步電信號,實現測試儀輸出與變電站同步。
4智能變電站保護裝置跳閘方式
現在,南方電網公司下的各個現代數字變電站,其保護裝置的出口跳閘均使用網跳的方式。早期國家電網建設的現代數字智能化變電站保護裝置有一部分同樣是網跳方式,但自從《Q/GDW441—2010智能變電站繼電保護技術規范》后,國家電網公司新建的智能變電站基本上全部采用的是采用直跳方式。
采用直跳方式的智能變電站保護裝置,優點是不依懶于網絡,采用的是點對點傳輸模式,二次接線如圖2
由于使用了點對點傳輸技術,網絡通信不會對保護系統的跳閘動作產生影響,所以在很大程度上可避免交換機帶來的問題。因為交換機的延時很有可能造成誤動,且交換機易受電磁干擾。
但直跳方式也有明顯的缺點,其一他對硬件的配置要求增高,因為點對點模式下,保護裝置的數據接口大幅增加,CPU需同時處理各個端口的數據,處理量增大。相應的保護硬件的成本增加。其二由于端口的增加導致故障的概率也明顯增加,CPU發熱量大,光纖熔接點增多都是增加故障概率的因素。同時,故障發生后的分析難度變大。
5基于IEC61850標準的裝置建模
IEC61850并非用于使系統功能標準化,其實它的功用是為了實現變電站與集控中心之間及變電站內IED之間的通信要求。建立IED的對象模型,以IEC61850標準對IED的功能進行定義、分析和分配。如在數控式變壓器保護裝置為例,雖然不同型號與品牌的產品在功能細節上有一些差異,但都包含五個方面的基本功能:一保護功能。二測量功能:電流功率的有無及影響因素。三控制功能:電路的斷電保護控制。四故障數據記錄。五人機交互:提供人機就地交互的功用。
IEC61850標準用邏輯節點LN(LogicalNode)描述設備的功能,實際設備的每個功能都定義為相應邏輯節點類的一個實例。現在在通用典型的變壓器保護裝置中,其中的每一個功能都是可以用IEC61850-7-4中與之對應的邏輯節點來描述。然后按功能將其分配到不同層空間中去,如圖3結構所示。
注:圖中,RADR表示擾動記錄功能;邏輯節點PDIF、PHAR、PIOC分別表示差動保護、諧波制動、瞬時過流保護功能;MMXU表示測量功能;CSWI表示斷路器控制功能;IHMI表示就地設定和手動操作功能;TCTR、TVTR分別表示電流、電壓互感器;XCBR表示斷路器。
6配置工具
在通常情況下,系統的功能描述性文件至少幾千行,而整個系統的信息描述文件有可能達到幾萬,甚至幾十萬行,這些內容如果全是由手寫工作來完成系統功能配置,會使工作量及其巨大同時還非常容易出錯。所以,簡單方便的可視化配置工具,對于整個系統來說是十分必要的,因為不但可以極大減少人工的工作量,提高配置效率,還能清晰有效地檢查配置文件的正確與否。傳統的變電站,即使是正確的二次接線圖,也不能保證現場實際操作時能否配置正確;而通過靜態驗證手段,配置工具卻可以保證二次設備之間邏輯聯結的正確性,從而保證實施的可靠性。配置工具,從其不同的功能上大體上可劃分為系統配置工具和裝置配置工具。系統配置工具主要工作是負責校驗導入導出的配置文件,保證語法的正確性。裝置配置工具則是生成和維護裝置ICD文件,完成裝置配置并導入裝配置數據到裝置。
系統配置工具的下面五種實例配置能夠得到裝置配置工具的支持:
(1)通信參數配置。
(2)IED名稱及描述。
(3)數據對象實例(DOI)描述的配置。
(4)報告控制塊及其數據集配置。
(5)GOOSE控制塊及其數據集配置。
7系統裝置的測試
測試是保護系統開發研制過程中必不可少的一部分。需要進行包括形式試驗、兼容性試驗等性能測試和系統一致性測試。只有通過一致性測試,才能從功能上實現互操作。有許多專門的機構來進行這方面的測試。
裝置的功能測試相較于以往發生了較大的變化,主要是因為數據接口方式與傳統相比有著本質上的不同。測試的方法是,第一要搭建測試系統,方法是通過傳統的繼電保護測試儀結合模塊單元以及保護測控裝置構成閉環的測試系統。只要模塊單元和保護測控裝置已經完成相應的配置工作,我們就可以將他們當做一個整體看待,這樣一來它與傳統的繼電保護裝置就基本上一致了。采用專業的能支持IEC61850的測試儀或軟件工具針對性的進行測試,是更為直接有效地方式。除此之外,有許多軟件工具都能夠進行數字智能化保護裝置調試或測試,比如IEDScout組態軟件。
8結語
智能化化變電站的快速發展,在逐漸地改變二次保護的設計思路與方法。目前,智能電網戰略更加速了智能變電站的發展,許多具有革命性的新技術方案被提出和實現,這也同時對繼電保護裝置的設計提出了根本性的變革要求。智能變電站智能保護系統的很多實現技術和手段都可以沿用數字化變電站的方案,許多非常高級的應用都已逐步實現。本文通過對現有電網采用合理有效的保護測試分析方法,兼容新舊了變電站以不同方式,進一步實現了變電站一二次設備,繼電保護系統的智能化診斷,分析及決策功效,全面總結和闡述了智能變電站保護測控裝置開發設計的一般思路,所涉及的關鍵技術正在不斷地完善和成熟,對建立電力系統設備保護測試智能化分析決策系統具有很高的現實意義。
參考文獻:
一、智能化變電站工程總體技術情況
(一)110kV智能變電站的智能化改造要采用大量新設備新技術,實現全站通訊協議標準化。其中110kV系統和主變系統采用光電和電子CT、PT, SV網、GOOSE網實現了網絡采樣和網絡跳閘。
(二)主變監控智能化,具有有載分接開關數字化測控、頂層油溫雙重監測、繞組油溫檢測、油中溶解氣體分析監測、本體油中含水量監測等在線監測功能。主要特點體現在以下幾個方面:
1.油氣監測裝置UDM-501-E連續在線監測變壓器油中氫氣(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)以及二氧化碳(CO2)七種氣體綜合濃度和變化趨勢,當溶解氣體和微水含量或產生速率超過設定值時起動報警并由UDM-501-E發送給狀態監測系統以及調度端,根據監測結果來分析變壓器內部的異常和故障發展趨勢,以保證變壓器的安全可靠運行。
2.智能組件UDM-501-D根據頂層油溫和繞組溫度的監測結果并向后臺監控系統及遠動系統上送數據。
3.主變本體智能終端PRS7741實時采集上送主變本體信號、變壓器分接開關檔位、110kV中性點刀閘、311-4刀閘位置等遙信信息,接收主變本體保護動作信息出口跳各側開關;接受上級調度或當地監控后臺指令調節開關檔位、進行刀閘遙控操作,從而完成對主變區域設備的智能自動控制,真正做到無人值守,并且在任何情況下都可以從主控室人工接管對電氣設備的就地控制。
4.變壓器110kV中性點零序電流互感器和間隙電流互感器采用雙AD技術,通過電流合并單元實時采集主變110kV中性點零序電流互感器、間隙電流互感器信號,并通過光纜上傳主變保護裝置。
(三)NS851金屬氧化物避雷器絕緣在線監測裝置適用于各電壓等級金屬氧化物避雷器(MOA)的絕緣狀況在線監測。NS851 裝置通過測量流經避雷器全電流和系統電壓,分析得出避雷器的阻性電流及有功損耗,有效反映避雷器的健康指數。配套的在線監測系統利用基于“瀏覽器/服務器”方式,極為方便用戶隨時查看在線設備的狀態,對于不安全的情況可以隨時排除。
(四)智能化變電站改造需要安裝一次設備狀態監測系統一套,通過監測系統平臺軟件可以實現對所檢測設備運行過程中的實時數據展現、歷史數據存儲、報表管理、報警、通信狀態一覽等功能。
(五)安裝站用電一體化電源系統一套,該系統主要由GZDW3 系列高頻開關直流電源系統、IDC-300C直流電源監控裝置(主監控)、IJC-100C智能直流絕緣檢測裝置組成,實現站用電源的科學管理、自動調整、實時監控、信息上送等智能化監控功能。
GZDW3系列高頻開關直流電源系統作為新型無人值守不間斷直流電源系統,主要用于對蓄電池進行科學的管理和維護,以及給信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源。工作原理簡述如下:1.兩路主、從熱備份市電經自動互換裝置及防雷系統分別給智能高頻開關電源模塊提供三相交流電源;2.充電模塊在監控裝置的智能程序監控下,將三相交流電轉換為符合蓄電池充電特性的可控直流電。一路給蓄電池進行智能充電、浮充電;一路經由動力斷路器給合閘負荷供電;3.兩段母線時,當任一母線段的蓄電池組需要核對性充放電試驗時,將聯絡開關合上,由另一母線段的充電裝置和蓄電池組給整個系統供電;4.蓄電池組在正常工作情況下,長期運行在浮充電狀態;A當斷路器分、合閘時,由充電模塊及蓄電池組并聯提供瞬時分、合閘大電流。B當交流斷電時,則所有用電負荷都由蓄電池供電;5.絕緣監測可通過智能直流絕緣檢測裝置來實現;6.監控裝置采用高性能、高速新型AVR 單片機,其通過交、直流采樣傳感器將系統的所有開關量、模擬量采集后,經計算進行監測與顯示,并通過監控裝置對智能高頻開關電源模塊進行監控,且根據系統設置驅動聲、光報警系統對異常情況進行報警并記錄。同時,通過串行口與后臺監控系統通信,組成綜合自動化系統。
(六)3IJC-100C智能直流絕緣檢測裝置(主機)用于直流母線接地電阻、支路接地電阻的檢測、報警以及故障記錄,實時進行在線監測母線電壓及正、負母線對地電壓,計算出母線接地電阻,并與設定的絕緣報警參數、瞬時接地報警參數、接地報警參數進行比較,小于參數值則報警。如果接地電阻值小于絕緣降低報警值大于接地報警值,立即進行絕緣降低報警。如果接地電阻值小于瞬時接地報警值,立即進行瞬時接地報警。如果接地電阻值小于接地報警值持續3分鐘,則進行接地報警。接地報警以后,如果支路巡檢方式設為自動,且當前不在連續支路巡檢或單支路巡檢狀態,則自動進入連續支路巡檢,檢測支路接地電阻。
(七)安裝一套變電站綜合運行管理系統,集成站內室內環境監測、火災報警、視頻監視、脈沖電網等子系統,通過對站內煙霧、溫度、濕度、紅外、圖像等傳感器進行綜合判斷,采用圖像處理、模式識別等技術并聯動其它設備進行智能處理。
(八)安裝五防系統一套,五防系統與后臺監控系統合用一臺工控機。
關鍵詞:智能化;遠動自動化;變電站
中圖分類號TM411:文獻標識碼: A
一、智能變電站
1、智能變電站的特點
1.1 智能化的一次設備
一次設備被檢測的信息回路和被控制的操作驅動回路,、采用微處理器與光電技術設計,簡化了傳統變電站的控制回路結構。運用網絡信號傳輸取代傳統的導線連接,提高了變電站設備的通信質量,實現了變電站設備的智能化控制。
1.2網絡化的二次設備
繼電保護、防誤閉鎖、測量控制、故障錄波、同期操作等裝置的二次設備在變電站系統中發揮著極其重要的作用,這些裝置對變電站的每個環節都起一定的作用。自動化技術應用于智能變電站后,上述設備之間的連接全部采用先進的互聯網通信技術,二次設備不再出現常規功能裝置重復的 I/O 現場接口,通過網絡真正實現設備資源共享和數據共享。
1.3 運行管理系統自動化
在智能變電站運行過程中,運行管理系統起著非常重要的作用,比如電力運行數據的統計、數據的分層化操作和自動化的分流操作等。如果變電站在運行過程中出現問題,系統會及時進行故障分析,輸出分析報表,并指出故障源頭,進行自動檢修。如果變電站無法做到自動檢修,則會“通知”工作人員協助進行故障檢修工作,將系統維持在正常的工作狀態。
1.4 網絡技術自動化
互聯網通信和信息技術是智能變電站的核心技術,維持著整個變電站系統的運行。在傳統變電站系統中,數據的采集、統計、整理和分析由 1 個 CPU 系統來完成,這種方法方便、快捷,但采集與分析數據的能力較差。在自動化技術運用于智能變電站后,整套系統采用多個 CPU 來操作,并采用相應的操技術對 CPU 進行控制,使其分工協作,高效、高質量地維持變電站的運行。
二、智能化變電站遠動自動化的概述
在電力系統中,智能化開關、光電式電流電壓互感器等一大批變電站智能化管理技術相繼出現。并在我國計算機高速網絡的不斷普及過程中得到進一步深化。當前已經基本實現了對變電站所有信息采集、管理的數字化。智能化變電站遠動自動化技術是經通道對被調度對象實行遙信、遙測、遙控、遙調的一種技術。其中遙信即遙遠信號,其作用是將被監視的發電廠。智能化變電站的主要設備及線路的斷路器位置信號及其它用途的信號傳送給調度所,在調度所模擬盤上用燈光信號直接反映或用其它顯示裝置反映出來。遙測即遙遠測量,其作用是將被監視的發電廠,變電站的某些運行參數傳送給調度所,在調度所一般可以用表計模擬量或數字量顯示其參數;遙控即遙遠控制,其作用是調度所值班人員,通過遠動裝置對智能化變電站的某些設備進行控制。遙調即遙遠調節,其作用是在調度所直接遠方調節發電廠的有功或無功出力,也可用于遠方調節帶負荷調壓變壓器的分節頭等。
三、智能化變電站遠動自動化系統的功能特點
智能化功能的應用與開發,為變電站的信息采集,傳輸和全智能的處理提供了物質和理論的基礎,提高了現代計算機技術在變電站中的應用,計算機高速網絡在實時系統中的開發應用,勢必對已有的變電站自動化技術產生深刻的影響,全智能化的變電站自動化系統即將出現,我們在以下的文章中對于智能化變電站遠動自動化系統的功能特點進行了簡要分析,如下:
1、技術性能
智能化變電站硬件系統需要選用技術比較成熟,以及比較先進可靠的工業產品設備,系統內所有的模件也應該是固態電路、模件化、標準化與插人式的結構。硬件還要具備較好的可維護性,支持系統整體結構的擴展與功能的升級,系統硬件接口還需要采用工業標準與國際標準。智能化變電站遠動自動化系統還可采用開放與分層分布式的網絡結構。系統軟件還需要具有比較好的兼容性、可靠性及可移植性。同時,系統還要具有良好的電磁兼容的特性,不可發生拒動或誤動,及擾動等影響其監控系統的正常常運行。系統需要采取相應措施,避免或阻止因為計算機的病毒侵害,所造成的系統內存數據的丟失與系統損壞等不良影響。其中智能化變電站中,斷路器的智能化,代替了常規機械結構的輔助開關和輔助繼電器,實現按電壓波形控制跳、合閘角度,精確控制跳、合閘時間,減少暫態過電壓幅值;檢測電網中斷路器開斷前一瞬間的各種工作狀態信息,自動選擇和調節操動機構以及滅弧室狀態相適應的合理工作條件,以改變現有斷路器的單一分閘特性;在輕載時以較低的分閘速度開斷,而在系統故障時又以較高的分閘速度開斷等,這樣就可獲得開斷時電氣和機構性能上的最佳開斷效果;斷路器設備的信息由微處理器直接處理,并獨立執行當地功能。
2、監控保護裝置結構及特點
模塊化的結構,GE-UR系列的監控保護裝置是采用模塊化的結構,給設計和維修,以及擴展帶來了極大的方便。其根據功能與信號類型來劃分模塊:電源、cpu、開關量輸入、開關量的輸出入、開關量輸入的輸出、等等模塊。因為UR系列的監控保護裝置所采用模塊化的結構,用戶還可通過選擇不同種類的模塊,來組成不同類型的裝置。
3、實時監控子系統
實時監控子系統,是智能化變電站遠動自動化中的基礎部分,為遠動自動化的綜合系統,提供了運行工況的監視與控制操作的手段,還要具備相應處理的能力和較高的安全性及可靠性。所以,此系統節點一般都采用冗余的配置。系統具有的硬件設備與軟件任務模塊運行的自監視功能,可自動通過熱備,以切換等機制,來保證系統能夠正常運行。實施監控子系統,還包括幾方面:首先, 數據采集。數據采集功能是數據采集系統及監事控制系統,與變電站的直接接口。通過與遠程終端控制系統設備的通信,來實現對電網的實時運行信息的采集,使實時數據能夠提供給應用子系統的實時數據庫,并根據應用子系統所下達的相關命令,來實現對遠方變電站或者當地變電站所的調節與控制。數據采集還要具備高度的可靠性,以及強大信息處理的能力。其次數據處理。數據的處理一般是遙信處理和遙測處理,以及電量的處理。再者。監視功能。系統的配置畫面,直觀的顯示系統的各模塊,運行狀態與網絡通信的狀態,用圖形的方式來顯示自動化系統的每個設備間 配置與連接,還可采用不同顏色或者動畫,來體現設備狀態變化。最后,轉發的功能。系統需要提供不同轉發的方式,并設獨立轉發的工作站,也就是設置成通道型轉發,還可設置成網絡型轉發。對其轉發的數據和轉發的地點,以及轉發的速率等都可以任意的設置。
四、加強智能化變電站遠動自動化系統的運行
1、提高系統的可靠性
依照調試與運行的經驗,在其設備的選型時,不但要保證所選的功能夠滿足其變電的需求之外,還需要有先進的技術,避免由于功能的欠缺,引起后期使用過程中,不能夠安全的運行,甚至導致過時或被淘汰。其智能化變電站的綜合自動化的系統,其工作側重點為穩定和安全,以及完整的監控站以內,各個主設備與電網運行的狀況,同時合理的運行與優化調度來進行提供可靠的依據。在選型時,比較適合采用穩定與可靠類型的設備,著重點在其數據采集和運行監視,另外,歷史數據的記錄和遙控的正確性,以及遙控的可靠性等,還應該具備可維護與可擴展的性能。
2、加強其標準化的建設
在智能化變電站遠動自動化的選型工作時,還要樹立合理化、標準化等理念。首先,要形成宏觀與科學選型的體系,并統一自動化系統的選型原則。同時還要建立完善、科學、合理評價的體制和評價程序,以及評價方法。其次,要從微觀方面人手,在其設備的選型、交換機的選擇、服務器和操作系統的選取等關鍵環節,推廣通用的設計、造價、設備及標準的工藝等,形成能夠指導電網設計、設備采購和基建施工等不同階段的規范標準,構建高效完整和統一協調的電網規劃的整體框架。
五、結束語
遠動自動化技術是智能變電站系統中非常重要的部分,在變電站未來發展中占據著無法取代的地位。當前,遠動自動化技術在智能變電站中的應用主要表現在對設備的實時監控與檢修方面,這些控制和操作對變電站的正常運行有著極其重要的意義。因此,相關工作人員一定要提高對自動化技術的重視程度,不斷采用先進的技術手段,逐步完善變電站的基礎設施與自動化系統。對變電站未來發展的智能化與自動化技術開展專項研討,為變電站的建設打好基礎,提高整個電力系統的運營能力。
參考文獻:
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關鍵詞 智能化變電站;繼電保護調試;應用
中圖分類號TM63 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)108-0157-02
目前,智能變電站技術的方興未艾,它代表了變電站的自動化技術的未來發展方向,是智能電網建設的重要組成部分,因此,智能變電站和繼電器調試研究具有重要的意義。本文對智能化變電站繼電器的應用以及調試方式進行了討論。
1概述
智能變電站與傳統變電站有一個很大的優勢比較,在智能變電站中涉及到許多先進技術,如光電技術,網絡通信技術,尤其是在二次系統中最大程度的發展信息技術及其應用模式,以電量的形式向數字化輸出實現,以便在通信網絡中的信息傳輸。智能變電站設備在過去的TA和電視機的變化和使用新的數字變壓器,身體和功耗大大減少。
智能變電站繼電器和傳統變電站相比,主要通過過程層網絡為基礎的,作為通信標準IEC61850,特別是其架構系統在以下幾個方面:
第一,智能變電站繼電器“三兩個網絡”架構體系。三兩個網絡是指智能變電站在邏輯上分為站控層,過程層和隔離層,這意味著在兩個網絡和處理站級網絡層網絡;
第二,基于IEC 61850標準。IEC 61850標準是智能化變電站原則中繼電站網絡和通信技術應遵循的,體現在模型是基于傳統的保護裝置相對簡單的單一功能的邏輯位進行劃分,即詳細地遵循了基本功能單元的邏輯節點劃分,如跳閘重要節點循環的算法和處理的樣品,體現在按智能變電站通信協議IEC61850標準體系有根據服務的類型的差異,并有一定的差異的特定性能,要求獲得對應于一個特定的通信協議,諸如用于SV/GOOSE通信保證了通信的實時傳輸,在傳輸層和網絡層協議的映射是空白的,體現在數據智能變電站IEC61850標準,該協議具體劃分覆蓋現有的基本數據類的數據,和相關信息的數據擴展。
2調試方式
2.1對保護裝置元件的調試進行分析
智能變電站相關設備的檢查,首先要對保護定值進行校準工作。校準對象包括縱聯差動保護設置,過零序反時限流保護設置, PT斷線相過流和零序過流定值等。將每項保護定值進行校準后,就要對光纖通道進行聯調,在進行聯調前,要對光纖通道進行檢查,以確保連接正常,指示燈沒有發出異常預警,保持點亮狀態。聯調的主要步驟為,對差流以及側電流進行檢測,然后再對兩側設備的眾聯差動保護功能做出相應的聯調。
2.2對通道調試方式進行分析
對智能變電站進行通道調試時,具體的步驟如下:第一,要對設備的工作情況以及狀態進行判斷,尤其是對光纖通道的檢查,確保保護裝置的光纖通道處于正常連接狀態,且沒有任何預警報告,若異常指示燈出現點亮狀態,則要對通道進行詳細檢查,此燈的預警表示通道內的狀態計數處于不恒定狀態。另外,在對通道進行調試以前,還應該對設備光纖頭進行檢查,確保其干凈,若通道中還有其它接口設備存在,則要逐一對這些設備進行檢查,確保各個設備接地正常。
2.3對GOOSE的調試方式進行分析
對變電設備菜單欄進行調試時,首先要對GOOSE的報文統計和通信狀態進行配置,保證不出現預警信號,主要的預警信號有GOOSE-B網網絡風暴報警、GOOSE-A、GOOSE出現配置不一致的報警等。GOOSE的調試發送功能很強,可以同時承載八個發送模塊進行發送,因此,為了讓現場調試更加方便快捷,對發送壓板進行配置時,應該多配置一些, 但是最多不要超過十二個。若在進行調試過程中,發送壓板出現退出使用時,與之相關的GOOSE所發送的信息要進行清零處理。此外,對于GOOSE來講,不僅具備發送功能,還具備較強的信息接收功能。
3應用分析
智能變電站繼電保護在電力工程中的應用,較為重要的便是GOOSE的連線功能,此連線方式采取的硬電纜接線方式,將數字信號進行采集,然后形成數據集,以數據集的形式將信息向外傳遞。智能變電站的接收方只能對一部分信號進行接收,所以,在對GOOSE連線功能進行配置前,需要智能變電站接收方對內部與外部信號進行添加。此外,還要關注的問題是,若外部信號相同,那么將無法與兩個內部信號連接,相反,若內部信號相同,也無法與兩個外部信號連接。對日志窗口進行查看,以對詳細記錄進行掌握,進而通過此功能對內部信號進行添加。
本文將以實際案例為主,對其調試方法以及應用情況進行分析,有一個保護裝置,線路為220KV。首先,對此保護裝置的開入量通道做測試,采用的輔助儀器為智能繼電保護校驗儀器,對此裝置的異常情況進行檢查,目前,校驗儀器已經對此線路的保護做出檢查,但是在保護裝置內部并沒有與其對應的開入信息。下面將對此種現象進行分析,首先,我們先對校驗儀器的61850配置檢查,經過多次的檢查與校驗后發現,此配置并沒有問題出現,并且光網口的燈在連續閃爍,這可以表明在硬件口發送出的數據信息也沒有問題。接下來,對模型文件的配置進行分析,將母差的模型文件打開,找出與之相對應的數據集。
依據一定的順序將線路二的出口節點找出,將模型文件打開,問題被發現,在數據集的發送成員中發現,External signal IED Name以及External Siganl Reference Name同母差的模型文件存在一致性,此情況是非常驚人的,又對母差模型文件的相關內容進行查看,發現在模型的出口處,出現相同的兩個跳閘數據,是dscGOOSE與dscGOOSE1,正常情況下,母差所發送的數據集是dscGOOSE1,此時,便可以得出是由于名稱出現不一致而發生GOOSE的開入出現異常。最后,對該設備的說明進行詳細的分析,了解到此類型的裝置有其特殊的要求,在對GOOSE的參數進行校對后,還要判別其數據集,若出現數據集不一致的情況時,便會造成開入鎖閉的現象。
4結論
綜上所述,智能化變電站繼電保護裝置將是未來的電力工程發展方向,并逐漸的應用到實際的電力工程中。對于智能化變電站來講,對繼電保護裝置進行調試與應用是非常關鍵的,直接關系著投入使用時的效果與安全,因此要對其具體調試方式,應用情況進行細致分析。
參考文獻
[1]林中時.智能化變電站繼電保護調試研究及應用 [D].浙江大學,2011(10).
關鍵詞:110kV變電站;智能化;網絡結構;建設技術
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.131
智能化變電中承載著網絡連接、電能傳送、電壓變換及綜合調整等作用,雖然供電企業在普通變電站中的建設與數字信息化方面取得了顯著的效果,然而在110kV變電站智能化建設中依舊存在諸多問題,這也是相關技術維修人員需要進一步研究和探討的共同話題。
1 110kV智能化變電站的結構和特點
1.1 110kV智能化變電站的特點
智能化變電站的特點主要包括一次設備智能化、二次設備網絡化、全站信息數字化、信息標準化共享、全自動化運行控制以及高級應用的互動性。而一次智能設備包括電子式電流感應器、全光纖式電壓互感器、合并單元、在線監測設備等;二次設備網絡化的作用是將全站的設備籠絡為三個等級,分別是站控層、間隔層和過程層,而全站的設備所遵循的規約統一為IEC-61850。在三種等級層次中,站控層采用了MMS網,間隔層則采用了GOOSE網及SMV網,其中,過程層使用的網絡與間隔層是相同的,兩個網絡間的配置呈獨立狀態。由此可見,全站信息在智能化設備的推動下已實現了數字化及標準化偉大章程。
1.2 110kV智能化變電站的結構
110kV智能化變電站的結構非常復雜,其內部設備可以完成測點、保護、控制、檢測、計量等工作,同時還要進行信息共享、設備狀態可視化、智能警報、智能應用等功能。在智能化變電系統中,所采用的結構都是分層處理的,由于三種分層應用的網絡不同,如間隔層和站控層之間主要是以傳輸MMS與GOOSE兩種信號為主,而過程層與間隔層之間則采用GOOSE與SMV兩種信號進行傳輸,因此,在接下來的結構建設和改造中,一定要針對智能化變電站對稱的運輸原理進行切換,以保證每一項功能都能正常運行。其中,GOOSE與SMV網絡信號既可以分開組網又可以統一組網,但為了確保智能化變電站的可靠性和穩定性,采取分別組網模式,是最為保險的傳輸信息做法。
2 智能化在110kV變電站中的重要性
常規的綜自系統只有站控層和間隔層兩個部分,所采用的通訊方式以DNP、103、104、MODBUSCDT為主,同時需要大量的規約方可實現轉換功能,由于使用的電纜連接過于密集且布線十分復雜,從而影響數據的準確性。而智能化變電站雖然也是一項較為復雜的系統,但比常規綜自系統要完美的多,智能變電站系統分為站控層、過程層和間隔層三個部分,其運行標準是以IEC61850為主,直接通過光纖化進行通訊銜接,并在電子式互感器、智能合并單元、網絡化二次設備及IEC61850的規范中實施分層作業,不但實現了信息共享化,而且布線較為簡單,所采集的數據也是相當精準,是提高110kV變電站工作效率的新篇章。
3 改進110kV智能化變電站建設中的關鍵問題分析
3.1 單母線分段接線方式下對電壓互感器與保護裝置的要求
由于城市是最大的耗電中心,所以在建設110kV智能化變電站過程中,可以利用110kV/10kV降壓原理變向周圍用戶進行供電。而對于建設終端變電站,110kV配電建設可以采取線路變壓器組接線方式,在10kV側可以按單母線四分段,每一段之間的母線帶12-13回出現,110kV終期可以用4-6回,單母線分段接線。如果10kV側的母線分四段,每一段母線可帶13-14回出線,若以八段考慮,每段母線則帶7回即可。在10kV分段開關處安裝設備自控裝置,是有效保證110kV線路可靠運行的最佳方案。
3.2 電子式互感器接入合并單元的規約問題分析
首先,以我國華東地區其中一座110kV智能化變電站為例,由于變電站電子式互感器標書主要包括電流互感器和電壓互感器兩部分,如果將合并單元納入該電流互感器標書中,會因廠家不同而導致電流與電壓發生故障,雖然針對這種問題,已經有了一定的解決方案,也就是將電壓互感器輸出的信號以FT3格式接入到電流互感器的合并單元,但由于FT3幀格式中的數據位為128bit,同時附加了16it的CRC校驗位,其構造新的糾錯碼時需盡量避免破壞FT3的數據長度,采用BCH(144,128)碼作為校碼,以BCH碼代替CRC碼。BCH(144,128)碼是由BCH(255,239)截短而來。由于截短碼就是另信息碼元的前若干位為0構成BCH碼,所以此時碼元不用發出去,以此減少碼元長度,但在編輯時將其計入并且監督位數不變,同時糾錯能力不變,縮短信息碼元的數目。在采集器到合并單元通信中,傳輸1幀的數據量是144bit,所以可應用BCH(144,128)糾錯碼糾正兩位錯誤。
3.3 加強配電設備的智能控制
在智能110kV變電站配電設備中所運用的智能控制部分,主要以光纖通訊電纜光端機電路、設備操作回路、信息數據采集電路及信號數據判斷電路為主,其工作原理是在配電網設備系統發出信號后,信號數據會采集電路,隨后會再次進行采集,與此同時輸送給光端機電路和信號數據計算判斷電路,而信號數據計算判斷電路會進行比較,最后,對運行中的設備狀態進行判斷,一旦發現設備中存在故障,就會啟動保護信號功能,同時向設備操作回路進行信息傳輸,實施跳閘指令。
4 結束語
綜上所述,智能化技術無論是在變電站中或者是其它相關領域中都將是不斷引領社會發展的必然趨勢,它是一個全新的里程碑。而110kV作為電力系統中重要組成部分,會隨著電力系統的不斷發展發揮其更大的社會價值,因此,智能化技術人員一定要將智能化變電站的建設逐步完善,從而為電網智能化的發展打下扎實基礎。
參考文獻:
[關鍵詞]智能電網;智能變電站;智能終端
中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)27-0022-01
近20年的發展,國內外在智能變電站設備的研究、開發和運用上取得長足進展。目前,國內已有多個智能變電站投入運行,且運行狀況良好。但現階段對變電站智能化技術的研究多為新建智能變電站的應用,而對常規變電站智能化改造的研究卻較少。現有的少數幾個改造案例的實施方案基本上都是全站停電后進行一次、二次設備的全部更換,以此實現常規變電站的智能化改造。這種改造方式成本高,相當于在原站址重建一座智能變電站,而且在一些重要樞紐變電站無法采用全站停電的改造方案。因此研究一種行之有效的分階段智能化改造方案,實現分設備停電改造,才能滿足對大多數常規變電站進行智能化改造的需求。我國智能電網是社會、經濟和技術發展的必然結果。智能化變電站則是整個智能電網發展的關鍵,智能變電站是指采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備,以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求,自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能,同時具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能。變電站實現智能化的方式無非是新建與改造兩種,而我國在已建立較為成熟可靠電網的基礎上,通過對常規變電站的改造來實現智能化成為智能化變電站建設的主要方式。在智能化技術日益完善的過程中,不同的設計不同的施工方案利弊存在爭議。
1、 變電站智能化改造工程
智能化變電站是數字化變電站的升級和發展,在數字化變電站的基礎上,結合智能電網的需求,對變電站自動化技術進行充實,以實現變電站智能化功能。除了變壓器、開關設備、輸配電線路及其配套設備之外,智能化變電站在硬件上的兩個重要特征是:大量新型柔流輸電技術及裝備的應用,智能化變電站的一二次設備進行高度的整合與集成,所有的裝備具有統一的接口。智能化變電站是采用先進的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術,以一次設備參量數字化、標準化、規范化信息平臺為基礎,實現變電站實時全景監測、自動運行控制、與站外系統協同互動等功能,達到提高變電可靠性、優化資產利用率、減少人工干預、支撐電網安全運行、可再生能源“即插即退”等目標的變電站。變電站的智能化改造同時涉及一次設備及二次設備的更換改造,在改造過程中既要保證改造工作的順利進行,又要保證其他運行設備的安全,還要盡量縮短設備的停電時間,往往任務重、時間短。在對老舊變電站的智能化改造過程中,運行人員的停送電倒閘操作頻繁、一二次設備改造牽扯面廣,接線復雜。改造中多專業、多單位、多班組交叉作業,現場人員多,人員技術素質不一、施工地點多,因此現場危險點多,極易發生各類違章和事故,為了保證用戶可靠供電、電網安全、設備安全和改造現場安全,必須做好現場智能化改造的一系列工作:提前做好智能化改造變電站現場勘查,做好三措(組織措施、技術措施和安全措施)和施工方案,周密做好停電計劃,主管部門和各單位、各班組做好協調和溝通工作。
2、智能化改造方案
變電站智能化改造采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備,以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求,自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能,并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動、智能巡檢等高級應用功能。 改造后由智能化一次設備(電子式互感器及常規互感器就地數字化、合并單元、智能化終端等)和網絡化二次設備分層(過程層、間隔層、站控層)構建,建立在iec61850通信規范基礎上,變電站將成為能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。
3.1、220kv、35kv及主變110kv側采用原有的常規互感器+就地合并單元的形式,實現電流電壓采樣值的就地數字化。合并單元將采樣值信息以iec61850-9-2點對點的方式傳輸給各間隔保護測控等間隔層設備。110kv出線側采用電子式互感器+就地合并單元的形式,合并單元將采樣值信息以iec61850-9-2點對點的方式傳輸給各間隔保護測控等間隔層設備。智能開關采用智能終端+goose實現了開關設備的數字化和過程層數字化,智能終端安裝在戶外智能就地柜內與開關設備配合實現一次設備的智能化。
3.2 智能化變電站的體現方式
電子互感器及常規互感器及就地數字化;二次設備的網絡化;高級應用的實現;合并單元及智能終端的應用;增加變壓器等的在線監測裝置;輔助系統的應用。
3.2.1、站控層與間隔層保護測控等設備采用iec61850-8-1通信協議;間隔層保護測控等設備與過程層智能終端采用goose通信協議。
3.2.2、間隔層保護測控等設備與過程層合并器采用iec61850-9-2點對點通信協議;
3.2.3、過程層設備由互感器、智能就地柜等與一次設備直接聯系的單元組成。
3.3、針對戶外開關的智能控制要求,采用智能就地柜和智能終端。智能終端是連接一次開關設備和二次保護、測控裝置的智能化設備,其作用是采集一次開關設備的狀態通過goose網絡傳輸至保護和測控裝置,同時通過goose網絡接收保護和測控裝置的命令對一次開關設備進行操作。智能終端單獨下放到戶外,安裝在一次設備旁邊,通過光纖goose網絡與保護室內的保護和測控裝置進行通訊。每臺主變配雙重化的主后一體化裝置、單套測控裝置;主變保護跳各側開關通過直接用光纜點對點給智能終端發跳閘命令。主變智能終端、非電量保護及主變本體測控整合下放到主變旁的戶外柜,非電量遵循國網要求直采直跳。主變中性點和間隙電流互感器采用常規互感器,常規互感器的二次模擬信號接入合并單元后可轉化為數字信號。合并單元就地放置于戶外密封箱中。間隔層、站控層之間采用以太網雙網,以iec61850通信協議構建,具備站內智能電氣設備間信息共享和互操作的條件。間隔層設備由繼電保護裝置、測控裝置等組成。與過程層智能終端采用goose通信協議,與合并器采用iec61850-9-2通信標準,220kv、110kv、35kv主變間隔的智能終端和合并單元均配雙套。站控層一體化信息平臺,支持各種數據的接入、存儲和快速高效的檢索,采用統一建模思想和方法,將在線監測、保護、測控、通信、計量、直流輔助系統、環境監測、視頻、安防、環境參量等數據的模型標準化。在保護基礎數據的完整及一致性基礎上,建立統一的全景數據處理平臺,為各智能應用提供標準化的信息訪問接口。
4、結束語
變電站的智能化改造工程,從運行人員的角度來說,是一項從頭至尾全過程負責到底的工作,現場大、工作復雜、人員多、危險點多,運行人員的責任也就更大,變電站內的一切都是他們的責任區,做好風險管控工作,做好現場安全工作,對保證變電站智能化改造安全、順利的完成起著至關重要的作用。經過智能化升級改造后,將與傳統變電站在技術、運行、檢修維護等方面均存在較大差異,智能化變電站在國內還處在起步階段,在今后的應用過程中還會不斷的發展、完善、提高。