110kV數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)設計

1、 110kV數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)設計 目 錄1.數(shù)字化變電站簡介22.一次設備構(gòu)成33.系統(tǒng)功能33.1站控層功能43.2間隔層功能43.3過程層功能44.數(shù)字化變電站自動化各層配置方案44.1站控層設備配置方案44.2間隔層設備配置方案54.3過程層設備配置方案65.數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)66.全站時鐘同步系統(tǒng)77.設備清單9參考文獻10110kV數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)設計1. 數(shù)字化變電站簡介數(shù)字化變電站采用低功率、緊湊型、數(shù)字化的新型電流和電壓互感器代替常規(guī)TA和TV；將高電壓、大電流直接變換為低電平信號或數(shù)字信號，利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成變電站數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)基于IEC61

2、850標準的統(tǒng)一信息模型，并采用智能斷路器控制等技術(shù)，使得變電站自動化技術(shù)在常規(guī)變電站自動化技術(shù)的基礎上實現(xiàn)了巨大跨越。數(shù)字化變電站有數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、系統(tǒng)分層分布化、系統(tǒng)建模標準化、信息交互網(wǎng)絡化、信息應用集成化、設備檢修狀態(tài)化、設備操作智能化等技術(shù)特征1。與數(shù)字化變電站相比，常規(guī)變電站傳輸二次側(cè)電信號距離較遠，要求使用的二次側(cè)電纜橫截面積較大，由于二次設備獨立采集電量信號的特點，使得模擬式二次回路接線復雜。而數(shù)字化變電站將采集裝置安裝在一次設備附近或者直接集成在一次設備上，可以大量節(jié)約電纜，使得變電站結(jié)構(gòu)簡單。對于超高壓、特高壓輸電系統(tǒng)，對常規(guī)互感器的絕緣水平要求較高，對常規(guī)互感器的技術(shù)水平

3、要求很高，增加了制造成本，而電子式互感器本身具有隔離一次和二次設備的特性，可以顯著地降低成本，因此在越高電壓等級電子式互感器的優(yōu)越性體現(xiàn)的越明顯。根據(jù)國家電網(wǎng)公司對智能電網(wǎng)發(fā)展的規(guī)劃，智能電網(wǎng)將成為以后電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，而作為電網(wǎng)中重要結(jié)點的變電站，其智能化水平對智能電網(wǎng)的影響非常大，因此，數(shù)字化變電站是目前新建、改造工程的必要選擇。2. 一次設備構(gòu)成本數(shù)字化變電站分為110kV和10kV兩個電壓等級，110kV和10kV母線均為單母分段外橋接線方式，一次設備包括一條110kV聯(lián)絡線、兩條110kV進線、一條110kV分段、兩條110kV母線、兩臺110kV/10kV變壓器、兩條10kV母線、一

4、條10kV分段、3條10kV出線。一次結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。除了圖中的一次設備外，還有ECT，EPT等一次設備。3. 系統(tǒng)功能本數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，即站控層、間隔層、過程層、位于站控層網(wǎng)絡、過程層網(wǎng)絡，兩層網(wǎng)絡物理上相互獨立，減少相互之間的影響。1233.1 站控層功能站控層的主要功能為變電站提供運行、管理、工程配置的人機界面，并記錄變電站的相關信息。具體功能如下：1） 匯集全站實時數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時庫，按一定時間間隔錄入歷史數(shù)據(jù)庫進行保存，方便查詢分析2） 將調(diào)度所需數(shù)據(jù)按既定規(guī)約傳送至遠方調(diào)度中心，并且接受調(diào)度下發(fā)的控制命令，轉(zhuǎn)至間隔層、過程層，最終作用于一次設備。

5、3） 根據(jù)運行方式要求，具備全站防誤閉鎖功能，并能根據(jù)運行方式的改變修改防誤規(guī)則庫。4） 當?shù)乇O(jiān)控具備人機界面，方便在當?shù)貙θ拘畔⑦M行查看，并且具備操作、打印、報警等功能，甚至具備圖像、聲音等多媒體功能。5） 能夠?qū)﹂g隔層設備參數(shù)進行查詢、修改、控制等功能。3.2 間隔層功能1） 匯總本間隔過程層上送的實時信息。2） 對本間隔一次設備進行保護控制。3） 具備間隔閉鎖功能，防止誤操作。4） 具備同期操作功能，可在就地修改裝置參數(shù)。5） 完成與過程層網(wǎng)絡和站控層網(wǎng)絡的通訊功能。3.3 過程層功能1） 完成電力系統(tǒng)運行時的實時電氣量檢測和運行設備的狀態(tài)參數(shù)檢測，并將其所采集到的信息上送至間隔層設備

6、。2） 完成間隔層設備的保護、控制命令，直接作用于一次設備2。4. 數(shù)字化變電站自動化各層配置方案44.1 站控層設備配置方案站控層設備包括五防工作站、操作員站、工程師站、遠動機，在站控層網(wǎng)絡上安裝一臺網(wǎng)絡打印機。各設備之間以及與間隔層設備之間基于IEC61850標準進行通訊，即以MMS報文形式進行通訊。五防工作站具有一次接線圖，畫面上設備運行情況和實際運行情況一致，具有涵蓋全站多種運行方式的所有規(guī)則庫。值班員需要就地操作時，應先在五防工作站上進行模擬操作，待五防工作站判斷操作順序正確后再進行就地操作或者從操作員站上進行遙控操作。操作員站畫面涵蓋所有電氣設備以及設備的運行參數(shù)，供值班人員查看，

7、能夠存儲歷史數(shù)據(jù)，以備后期使用。工程師站具有調(diào)取間隔層保護裝置定值、遠方修改定值、打印定值等功能。遠動機收集站內(nèi)信息，將調(diào)度所需數(shù)據(jù)以既定規(guī)約的方式發(fā)送給遠方調(diào)度中心，并將調(diào)度下發(fā)的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)至間隔層、過程層，最終作用于一次設備。保護信息子站收集站內(nèi)保護動作信息、開關分合信息，并記錄電壓電流波形，以便事故時進行故障分析，并將所記錄信息轉(zhuǎn)發(fā)至遠方保護信息主站。4.2 間隔層設備配置方案間隔層設備測量數(shù)據(jù)采集滿足IEC61850-9協(xié)議中規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，狀態(tài)信息以GOOSE報文形式進行采集，并以MMS報文的形式將采集到的信息上送至站控層網(wǎng)絡。間隔層之間的通訊通過過程層網(wǎng)絡來完成，以實現(xiàn)間隔層時間

8、的聯(lián)閉鎖。間隔層設備有保護裝置、測控裝置、電度表、規(guī)約分析儀、故障錄波器、規(guī)約轉(zhuǎn)換器，本數(shù)字化變電站采用保護測控一體化裝置。根據(jù)各裝置功能的不同，可將其分為單間隔設備和跨間隔設備。單間隔設備如線路保護測控裝置、主變保護測控裝置、電度表，跨間隔設備如變壓器差動保護、規(guī)約分析儀、故障錄波器、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、備自投、母差保護等。各間隔所配置裝置功能如下：1） 主變間隔配置保護測控裝置具主保護、后備保護、測控功能，同時配置非電量保護裝置。2） 110kV間隔配置保護測控裝置，與間隔層其他間隔保護測控裝置通訊是通過過程層網(wǎng)絡，實現(xiàn)跳閘時通過光纖直接連接至智能終端，以點對點的方式進行直接跳閘3。3） 10kV

9、間隔配置保護測控裝置就地安裝于開關柜上，采用常規(guī)跳閘方式，裝置出口通過電纜直接連接至開關的跳合閘回路中，與站控層網(wǎng)絡相連采用基于IEC61850標準進行通訊4。4） 電度表采用基于IEC61850通訊標準的數(shù)字式電度表，以網(wǎng)絡方式采集電流電壓信息，并連入計量系統(tǒng)。5） 規(guī)約轉(zhuǎn)換器按modbus、cdt等規(guī)約接入直流屏、小電流接地選線裝置、低周減載裝置、火災報警裝置等設備，以IEC61850通訊標準形式與站控層設備進行通訊。6） 網(wǎng)絡記錄分析儀實時監(jiān)視、記錄網(wǎng)絡通訊報文，周期性保存為文件，并進行各種分析。4.3 過程層設備配置方案過程層設備主要包括電子式電流互感器、電子式電壓互感器、智能終端、合

10、并器。具體配置如下：1） 110kV線路間隔配置一臺合并器和一臺智能終端。2） 主變高壓側(cè)配置一臺合并器和一臺智能終端，主變低壓側(cè)合并器和智能終端集成設計安裝在主變低壓側(cè)開關柜上2，主變本體配置一臺智能終端，安裝在主變端子箱內(nèi)。3） 110kV母線和10kV母線各配置一臺PT合并器。4） 10kV線路間隔使用常規(guī)采樣方式，不配備合并器和智能終端。5. 數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)數(shù)字化變電站技術(shù)對交換機有以下幾個方面的要求：1） 優(yōu)先傳輸功能，支持IEEE802.1p。2） 有效分區(qū)功能，支持IEEE802.1q，即VLAN協(xié)議。3） 網(wǎng)絡重構(gòu)功能，支持IEEE802.1d的生成樹協(xié)議。4）

11、 異常告警功能。5） 自由鏡像功能。6） 時鐘同步功能。站控層采用雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，連接間隔層設備和站控層設備，兩者基于IEC61850通訊標準，以MMS報文形式進行通訊。間隔層設備將從過程層網(wǎng)絡上采集到的信息，傳送至站控層網(wǎng)絡上，供站控層設備使用。過程層網(wǎng)絡采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可傳輸SV和GOOSE報文，一次設備的電流、電壓量以IEC61850-9-2形式經(jīng)合并器送至過程層網(wǎng)絡，開關、刀閘等狀態(tài)信息經(jīng)智能終端以GOOSE報文形式送至過程層網(wǎng)絡，間隔層設備從過程層網(wǎng)絡上采集數(shù)據(jù)，保護測控裝置根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)進行邏輯判斷，當檢測到故障時，采用點對點直接跳閘的方式經(jīng)智能終端作用于一次設備，而不經(jīng)過過程層網(wǎng)

12、絡傳送跳合閘等控制信息。間隔層設備之間通過過程層網(wǎng)絡進行通訊，以實現(xiàn)間隔間聯(lián)閉鎖功能。6. 全站時鐘同步系統(tǒng)全站配置一套公用的時鐘同步系統(tǒng)，支持北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)單向標準授時信號，時鐘同步精度滿足站內(nèi)所有設備的對時精度要求2。1） 站控層設備采用SNTP網(wǎng)絡對時方式。2） 間隔層設備和過程層設備采用IRIG-B碼對時方式。7. 設備清單設備名稱型號廠家數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)PS6000數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)國電南京自動化股份有限公司規(guī)約轉(zhuǎn)換器PSX600U通信服務器國電南京自動化股份有限公司遠動機PSX600U通信服務器國電南京自動化股份有限公司變壓器保護測控裝置PST671UF系列變壓器保

13、護測控裝置國電南京自動化股份有限公司變壓器非電量保護PST-1210A非電量保護裝置國電南京自動化股份有限公司110kV線路保護測控裝置PSL621UF系列高壓線路保護測控裝置國電南京自動化股份有限公司110kV分段保護測控裝置PSL631UF斷路器保護測控裝置國電南京自動化股份有限公司110kV母線保護測控裝置PSB681UF系列母線保護測控裝置國電南京自動化股份有限公司10kV備自投PSP641UF備用電源自投裝置國電南京自動化股份有限公司10kV線路保護測控裝置PSL641UF線路保護測控裝置國電南京自動化股份有限公司公用測控PSR660UF系列綜合測控裝置國電南京自動化股份有限公司站控層網(wǎng)絡交換機PSW618智能工業(yè)以太網(wǎng)交換機國電南京自動化股份有限公司智能終端PSIU600系列智能終端國電南京自動化股份有限公司電子式電流互感器DW電子式電流互感器國電南京自動化股份有限公司電子式電壓互感器DW電子式電壓互感器國電南京自動化股份有限公司對時裝置GPS-01系列衛(wèi)星同步時鐘裝置國電南京自動化股份有限公司過程層網(wǎng)絡交換機RuggedSwitch RSG2100羅杰康公司網(wǎng)絡打印機LaserJet 5200dn惠普公司數(shù)字式電度表DTSD341-ME2長沙威勝集團直流屏HZ-GZDW華自電力科技有限公司小電流接地選線HH-MA196H保定華航電氣有限