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研究數字化變電站技術(shù)
摘 要:本文主要分析了數字化變電站自動(dòng)化系統的特征和結構,簡(jiǎn)要總結了數字化變電站應用存在的問(wèn)題,并針對它的發(fā)展現狀進(jìn)行了分析和研究。
關(guān)鍵詞:數字化變電站 自動(dòng)化 發(fā)展
1、數字化變電站自動(dòng)化系統的特征
(1)智能化的一次設備。一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設計,簡(jiǎn)化了常規機電式繼電器及控制回路的結構,數字程控器及數字公共信號網(wǎng)絡(luò )取代傳統的導線(xiàn)連接。換言之,變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替,常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。
(2)網(wǎng)絡(luò )化的二次設備。變電站內常規的二次設備,如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無(wú)功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線(xiàn)狀態(tài)檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造,設備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò )通信,二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場(chǎng)接口,通過(guò)網(wǎng)絡(luò )真正實(shí)現數據共享、資源其享,常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
(3)自動(dòng)化的運行管理系統。變電站運行管理自動(dòng)化系統應包括電力生產(chǎn)運行數據、狀態(tài)記錄統計無(wú)紙化;數據信息分層、分流交換自動(dòng)化;變電站運行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報告,指出故障原因,提出故障處理意見(jiàn);系統能自動(dòng)發(fā)出變電站設備檢修報告,即常規的變電站設備“定期檢修”改變?yōu)?ldquo;狀態(tài)檢修”。
2、數字化變電站自動(dòng)化系統的結構
在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中智能化電氣的發(fā)展,特別是智能開(kāi)關(guān)、光電式互感器機電一體化設備的出現,變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)邁進(jìn)了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中,保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動(dòng)裝置的I/O單元,如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等將隔離出來(lái),作為智能一次設備的一部分。反言之,智能化一次設備的數字化傳感器、數字化控制回路代替了常規繼電保護裝置,測控等裝置的I/O部分;而中低壓變電站則將保護、監控裝置小型化、緊湊化,完整地安裝在開(kāi)關(guān)柜上,實(shí)現了變電站機電一體化設計。數字化變電站自動(dòng)化系統的結構在物理上可分為兩類(lèi),即智能化的一次設備和網(wǎng)絡(luò )化的二次設備。在邏輯結構上可分為3個(gè)層次:“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”,各層次內部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò )通信。
2.1 過(guò)程層功能
(1)電力運行的實(shí)時(shí)電氣量檢測:主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測,其他電氣量如有功、無(wú)功、電能量可以通過(guò)間隔層的設備運算得出。與常規方式相比所不同的是傳統的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代;采集傳統模擬量被直接采集數字量所取代,這樣做的突出優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強,絕緣和抗飽和特性好,裝置實(shí)現了小型化、緊湊化。(2)運行設備狀態(tài)參數在線(xiàn)檢測與統計:進(jìn)行狀態(tài)參數檢測的設備主要有變壓器、斷路器開(kāi)關(guān)、刀閘、母線(xiàn)、電容器、電抗器以及直流電源系統。在線(xiàn)檢測的內容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態(tài)等數據。(3)操作控制的執行與驅動(dòng):包括變壓器分接頭調節控制,電容、電抗器投切控制、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的分合控制,直流電源充放電控制。
2.2 間隔層功能
間隔層是進(jìn)行匯總本間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數據信息、實(shí)施對一次設備保護控制功能、實(shí)施本間隔操作閉鎖功能、實(shí)施操作同期及其它控制功能、對數據采集、統計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制、承上啟下的通信功能等六大功能。
2.3 站控層功能
(1)通過(guò)兩級高速網(wǎng)絡(luò )匯總全站的實(shí)時(shí)數據信息,不斷刷新實(shí)時(shí)數據庫,按時(shí)登陸歷史數據庫;(2)按既定規約,將有關(guān)數據信息送往調度或控制中心;(3)接受調度或控制中心有關(guān)控制命令,轉間隔層、過(guò)程層執行;(4)具有在線(xiàn)可編程的全站操作閉鎖控制功能;(5)具有站內當地監控、人機聯(lián)系功能;(6)具有對間隔層、過(guò)程層諸設備的在線(xiàn)維護、在線(xiàn)組態(tài)、在線(xiàn)修改參數的功能;(7)具有變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓功能�？偩�(xiàn)通信,問(wèn)隔層與變電站層之間串行通信方式稱(chēng)為站級總線(xiàn)通信。
3、數字化變電站應用中存在的問(wèn)題
由于光電/電子式互感器本身的結構特點(diǎn)和工作方式,導致互感器的角差、比差現場(chǎng)試驗難以進(jìn)行,甚至極性試驗也無(wú)法開(kāi)展,只能等到設備投運帶電后,才能檢驗接線(xiàn)的準確性。另外,光電/電子式互感器的局放試驗、伏安特性試驗的試驗方法和標準也與常規設備有很大的區別,這都需要設備廠(chǎng)家和運行主管單位專(zhuān)門(mén)制定。
數字化變電站保護校驗相對復雜,在變電站運行的條件下對部分間隔保護校驗的難度很大,目前的常規繼電保護校驗裝置無(wú)法提供數字化保護所需的電流量和電壓量,因為電流量和電壓量必須經(jīng)過(guò)合并器才能進(jìn)入保護裝置,而要完成試驗必須自帶合并器提供模擬試驗中的電流量和電壓量,要完成母差保護這類(lèi)需要大量電流電壓量的保護校驗便顯得尤為困難。
IEC61850通信協(xié)議本身并未對變電站網(wǎng)絡(luò )系統的安全性做任何規定,同時(shí)協(xié)議本身的開(kāi)放性和標準性給變電站的網(wǎng)絡(luò )安全帶來(lái)重大隱患。要做到二次系統信息的保密性、完整性、可用性和確定性,符合二次系統安全防護的要求,是自動(dòng)化廠(chǎng)家仍需考慮和完善的技術(shù)環(huán)節。雖然目前已投運的變電站采取了防火墻、分層分區隔離等手段進(jìn)行防護,但防護的效果仍有待時(shí)間的考驗。
4、數字化變電站的未來(lái)發(fā)展
數字化變電站技術(shù)的發(fā)展將是個(gè)長(cháng)期的過(guò)程,需要考慮與目前常規變電站技術(shù)的兼容性。(1)過(guò)程層常規設備接入方案。過(guò)程層常規設備主要指互感器和斷路器設備,具體應用就是采取非常規互感器技術(shù)和智能斷路器技術(shù),或智能斷路器控制器技術(shù),常規設備的接人方式主要有3種基本模式:常規互感器和常規斷路器;常規互感器和智能斷路器;非常規互感器和常規斷路器。(2)過(guò)程總線(xiàn)方案。在第二階段中,前面控制和測量數據的分離通信系統將合并到一起,控制和測量數據的合并減少了間隔接線(xiàn)的復雜性,但間隔層IED設備需要兩個(gè)以太網(wǎng)口分別與過(guò)程總線(xiàn)和變電站總線(xiàn)連接。由于傳送了來(lái)自合并單元的數字化電氣量測系統的瞬時(shí)值,此種通信方式比第一階段中的通信方式更快。出于這個(gè)原因將使用100 Mbit/s以太網(wǎng),通過(guò)過(guò)程總線(xiàn)保護裝置的跳閘命令被發(fā)送到斷路器。(3)過(guò)程總線(xiàn)和站總線(xiàn)合并方案。由于第一,第二階段中過(guò)程總線(xiàn)和變電站總線(xiàn)都使用了基于MMS應用層通信堆棧的以太網(wǎng),和以太網(wǎng)的不斷發(fā)展,使得變電總線(xiàn)聯(lián)接構成一個(gè)通信網(wǎng),并且不會(huì )影響變電站內部站的通信。
結語(yǔ)
數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的實(shí)現,推動(dòng)了電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。數字化變電站技術(shù)發(fā)展過(guò)程中可以實(shí)現對常規變電站技術(shù)的兼容,這意味著(zhù)數字化變電站應用技術(shù)的發(fā)展可以建立在現有變電站自動(dòng)化技術(shù)的基礎上實(shí)現應用上的平穩發(fā)展和逐步突破,使新技術(shù)的應用能有機地結合電網(wǎng)的發(fā)展,未來(lái)在數字化變電站應用技術(shù)成熟的基礎上將標志著(zhù)新一代數字化電網(wǎng)的實(shí)現。
參考文獻
[1] 趙麗君,席向東.數字化變電站技術(shù)應用[J].電力自動(dòng)化設備,2008.
[2] 張沛超,高翔.數字化變電站系統結構[J].電網(wǎng)技術(shù),2006.
[3] 魯國剛,劉 驥.變電站的數字化技術(shù)發(fā)展[J].電網(wǎng)技術(shù),2006.
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