摘 要:按照南方電網(wǎng)公司變電運(yùn)行智能化、二次系統(tǒng)一體化建設(shè)步伐,不斷提升電網(wǎng)的智能化水平的要求,我局先后在我局220 kV灣塘變、110 kV衛(wèi)城變等多個變電站進(jìn)行常規(guī)變電站升級改造數(shù)字化變電站的工作。本文對變電站進(jìn)行數(shù)字化升級改造的可行性、必要性、優(yōu)越性等進(jìn)行了簡單闡述。并在分析了數(shù)字化變電站組網(wǎng)方案后,對常規(guī)變電站數(shù)字化升級改造的技術(shù)途徑、組網(wǎng)方案、設(shè)備性能要求等進(jìn)行了詳細(xì)分析研究。
關(guān)鍵詞:變電站 數(shù)字化 IEC61850標(biāo)準(zhǔn) 升級改造
中圖分類號:TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(b)-0094-01
數(shù)字化變電站是國際電工組織公認(rèn)的變電站自動化發(fā)展的主要方向,也是我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃中的一個重要組成部分。數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站相比,具有信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了不同智能IED電子設(shè)備間數(shù)據(jù)信息的實(shí)時共享和操作。其通信模型集成統(tǒng)一,信號傳輸實(shí)時準(zhǔn)確,大大降低變電站的綜合運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。故,對常規(guī)變電站進(jìn)行數(shù)字化改造的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行研究分析,就顯得非常有工程實(shí)踐意義。
1 數(shù)字化變電站組網(wǎng)方案
常規(guī)變電站按照IEC61860變電站標(biāo)準(zhǔn)的要求,基于完整的三層(站控層、間隔層、過程層)兩網(wǎng)(站控層網(wǎng)、過程層網(wǎng))結(jié)構(gòu)型進(jìn)行全數(shù)字化改造。由于數(shù)字化變電站其數(shù)字信息通信網(wǎng)絡(luò)集成化程度較高,IED設(shè)備間數(shù)據(jù)的傳遞與共享在很大程度上依賴網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)約的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。為了確保數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時可靠性,站控層與間隔層間的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式應(yīng)按照冗余以太網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng),且其數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)不低于100 Mbps。整個數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)宜采用雙星型結(jié)構(gòu),并采取雙網(wǎng)雙工通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,提高網(wǎng)絡(luò)冗余度,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無縫切換,確保站控層各種監(jiān)控工作站、五防工作站、遠(yuǎn)動工作站、服務(wù)器數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)信息的實(shí)時可靠通信。站控層與間隔層網(wǎng)絡(luò)主要傳輸MMS和GOOSE兩類信號。過程層與間隔層間數(shù)據(jù)信息通信網(wǎng)絡(luò)主要采用GOOSE和SV兩類信號進(jìn)行傳輸,通過GOOSE信號網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)雙工運(yùn)行方式,確保同IED設(shè)備間數(shù)據(jù)信息資源的無縫通信共享。如220 kV灣塘變電站共有220kV、110 kV、10 kV三個電壓等級,其站控層采用雙網(wǎng)星形結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)模式,而間隔層分別以220 kV和110 kV兩個部分的測控、保護(hù)、故障記錄等IED設(shè)備裝置進(jìn)行子網(wǎng)組建,經(jīng)GOOSE A網(wǎng)和GOOSE B網(wǎng)接入到站控層中。
2 常規(guī)變電站數(shù)字化升級改造技術(shù)要點(diǎn)
數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建,建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上,能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的新型現(xiàn)代化變電站。
2.1 基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一集成建模
建立基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的集成統(tǒng)一通信網(wǎng)絡(luò),是常規(guī)變電站進(jìn)行數(shù)字化升級改造的重要保障基礎(chǔ)。各種支持IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的IED電子設(shè)備將取代非IEC61850通信規(guī)約的產(chǎn)品,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)間隔層中不同IED設(shè)備間數(shù)據(jù)信息資源的實(shí)時享。站控層中,通過支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的后臺軟件、實(shí)現(xiàn)各類監(jiān)控工作站與間隔層各IED智能設(shè)備統(tǒng)一通信,進(jìn)而建立滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站綜合自動化系統(tǒng),確保變電站安全可靠的運(yùn)行。
2.2 設(shè)備操控的智能自動化功能實(shí)現(xiàn)
對于常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中的過程層設(shè)備,如斷路器、隔離刀閘等一次設(shè)備暫不具備數(shù)字化輸出功能。因此,在進(jìn)行變電站數(shù)字化升級改造過程中,需對其進(jìn)行數(shù)字化接口改造,采用就地安裝智能操作箱,對設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息數(shù)字化處理并經(jīng)過GOOSE數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與間隔層中測控、保護(hù)等電子設(shè)備進(jìn)行通信。從而實(shí)現(xiàn)斷路器、隔離刀閘等過程層開關(guān)設(shè)備的就地智能化處理,確保與相關(guān)二次設(shè)備的實(shí)時通訊和控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化操控。
2.3 數(shù)據(jù)采集合并單元實(shí)現(xiàn)模擬量分散采樣
數(shù)字化變電站采用電子式互感器(ECT、EVT)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。而由于待改造常規(guī)變電站系統(tǒng)中采用傳統(tǒng)互感器,其模擬量無法直接接入數(shù)字化系統(tǒng),需對常規(guī)變電站互感器進(jìn)行升級改造。采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后接入基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的MU合并單元,對常規(guī)互感器所采集的模擬量進(jìn)行采樣,并實(shí)時轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號,且嚴(yán)格按照IEC61850-9-1或IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)要求輸出并送往間隔層中相關(guān)的二次測保設(shè)備中,完成對應(yīng)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時采集。當(dāng)然,也可以采用直接更換為電子式互感器的方式來進(jìn)行改造。
2.4 數(shù)據(jù)信息及測控命令的集中式處理
集中分散式結(jié)構(gòu)是變電站數(shù)字化升級改造的主要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),采用支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的站控層軟、硬件設(shè)備構(gòu)成整個數(shù)字化變電站的運(yùn)算分析核心,并通過滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信與間隔層IED設(shè)備、過程層MU合并單元等進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)信息通信共享。變電站系統(tǒng)中的220 kV、110 kV高壓進(jìn)出線、主變等可通過支持IEC61850通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的測控、保護(hù)裝置集中組屏布置、而對于35 kV及以下的中低壓單元,采用室內(nèi)、外開關(guān)柜就地分布裝設(shè)方式,采集開關(guān)柜中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,實(shí)現(xiàn)與站控層相關(guān)功能單元的實(shí)時通信,構(gòu)成完善的基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)。
2.6 信息的安全性
由于數(shù)據(jù)信息通信的安全可靠性直接關(guān)系到整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運(yùn)行可靠性,因此,在變電站數(shù)字化升級改造過程中,必須考慮二次系統(tǒng)的安全防護(hù)問題。系統(tǒng)應(yīng)滿足《變電站二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案》的要求,實(shí)現(xiàn)二次系統(tǒng)的安全分區(qū)。確保數(shù)字化變電站系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
3 結(jié)語
常規(guī)變電站的數(shù)字化升級改造過程中,在滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,要充分利用變電站現(xiàn)有的一次設(shè)備和二次系統(tǒng),提高升級改造經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)IEC61850等國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,結(jié)合變電站實(shí)際情況,采取合適有效的數(shù)字化升級改造網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和數(shù)據(jù)通信模式,使常規(guī)變電站平滑穩(wěn)定、安全可靠的向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能自動化變電站過渡,就顯得非常有工程實(shí)踐應(yīng)用意義,具有非常大的研究價值。
參考文獻(xiàn)
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