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研究數(shù)字化變電站技術(shù)
摘 要:本文主要分析了數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特征和結(jié)構(gòu),簡要總結(jié)了數(shù)字化變電站應(yīng)用存在的問題,并針對它的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和研究。
關(guān)鍵詞:數(shù)字化變電站 自動(dòng)化 發(fā)展
1、數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特征
(1)智能化的一次設(shè)備。一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì),簡化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu),數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之,變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替,常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。
(2)網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備,如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造,設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信,二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口,通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享,常規(guī)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(yùn)行管理系統(tǒng)。變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化;變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告,指出故障原因,提出故障處理意見;系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告,即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)?ldquo;狀態(tài)檢修”。
2、數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中智能化電氣的發(fā)展,特別是智能開關(guān)、光電式互感器機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn),變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)邁進(jìn)了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中,保護(hù)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,作為智能一次設(shè)備的一部分。反言之,智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護(hù)裝置,測控等裝置的I/O部分;而中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化,完整地安裝在開關(guān)柜上,實(shí)現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類,即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為3個(gè)層次:“過程層”、“間隔層”、“站控層”,各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。
2.1 過程層功能
(1)電力運(yùn)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、無功、電能量可以通過間隔層的設(shè)備運(yùn)算得出。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)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(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代,這樣做的突出優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強(qiáng),絕緣和抗飽和特性好,裝置實(shí)現(xiàn)了小型化、緊湊化。(2)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)計(jì):進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測的設(shè)備主要有變壓器、斷路器開關(guān)、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。(3)操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng):包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制,電容、電抗器投切控制、斷路器、隔離開關(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)行匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、實(shí)施對一次設(shè)備保護(hù)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(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)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)通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,按時(shí)登陸歷史數(shù)據(jù)庫;(2)按既定規(guī)約,將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或控制中心;(3)接受調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令,轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行;(4)具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能;(5)具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能;(6)具有對間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能;(7)具有變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能�？偩�通信,問隔層與變電站層之間串行通信方式稱為站級總線通信。
3、數(shù)字化變電站應(yīng)用中存在的問題
由于光電/電子式互感器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作方式,導(dǎo)致互感器的角差、比差現(xiàn)場試驗(yàn)難以進(jìn)行,甚至極性試驗(yàn)也無法開展,只能等到設(shè)備投運(yùn)帶電后,才能檢驗(yàn)接線的準(zhǔn)確性。另外,光電/電子式互感器的局放試驗(yàn)、伏安特性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)也與常規(guī)設(shè)備有很大的區(qū)別,這都需要設(shè)備廠家和運(yùn)行主管單位專門制定。
數(shù)字化變電站保護(hù)校驗(yàn)相對復(fù)雜,在變電站運(yùn)行的條件下對部分間隔保護(hù)校驗(yàn)的難度很大,目前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置無法提供數(shù)字化保護(hù)所需的電流量和電壓量,因?yàn)殡娏髁亢碗妷毫勘仨毥?jīng)過合并器才能進(jìn)入保護(hù)裝置,而要完成試驗(yàn)必須自帶合并器提供模擬試驗(yàn)中的電流量和電壓量,要完成母差保護(hù)這類需要大量電流電壓量的保護(hù)校驗(yàn)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(tǒng)的安全性做任何規(guī)定,同時(shí)協(xié)議本身的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性給變電站的網(wǎng)絡(luò)安全帶來重大隱患。要做到二次系統(tǒng)信息的保密性、完整性、可用性和確定性,符合二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求,是自動(dòng)化廠家仍需考慮和完善的技術(shù)環(huán)節(jié)。雖然目前已投運(yùn)的變電站采取了防火墻、分層分區(qū)隔離等手段進(jìn)行防護(hù),但防護(hù)的效果仍有待時(shí)間的考驗(yàn)。
4、數(shù)字化變電站的未來發(fā)展
數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展將是個(gè)長期的過程,需要考慮與目前常規(guī)變電站技術(shù)的兼容性。(1)過程層常規(guī)設(shè)備接入方案。過程層常規(guī)設(shè)備主要指互感器和斷路器設(shè)備,具體應(yīng)用就是采取非常規(guī)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(guī)設(shè)備的接人方式主要有3種基本模式:常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器;常規(guī)互感器和智能斷路器;非常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器。(2)過程總線方案。在第二階段中,前面控制和測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)將合并到一起,控制和測量數(shù)據(jù)的合并減少了間隔接線的復(fù)雜性,但間隔層IED設(shè)備需要兩個(gè)以太網(wǎng)口分別與過程總線和變電站總線連接。由于傳送了來自合并單元的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)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?qū)⑹褂?00 Mbit/s以太網(wǎng),通過過程總線保護(hù)裝置的跳閘命令被發(fā)送到斷路器。(3)過程總線和站總線合并方案。由于第一,第二階段中過程總線和變電站總線都使用了基于MMS應(yīng)用層通信堆棧的以太網(wǎng),和以太網(wǎng)的不斷發(fā)展,使得變電總線聯(lián)接構(gòu)成一個(gè)通信網(wǎng),并且不會(huì)影響變電站內(nèi)部站的通信。
結(jié)語
數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),推動(dòng)了電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展過程中可以實(shí)現(xiàn)對常規(guī)變電站技術(shù)的兼容,這意味著數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展可以建立在現(xiàn)有變電站自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上的平穩(wěn)發(fā)展和逐步突破,使新技術(shù)的應(yīng)用能有機(jī)地結(jié)合電網(wǎng)的發(fā)展,未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上將標(biāo)志著新一代數(shù)字化電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙麗君,席向東.數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2008.
[2] 張沛超,高翔.數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].電網(wǎng)技術(shù),2006.
[3] 魯國剛,劉 驥.變電站的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展[J].電網(wǎng)技術(shù),2006.
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