數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)

數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)

目前，傳統(tǒng)的能源自動(dòng)系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用的iec60170-5-103只是一個(gè)傳輸協(xié)議。對(duì)能源系統(tǒng)模型和二次功能模型的描述不足，系統(tǒng)應(yīng)用和通信技術(shù)沒有分層處理。該應(yīng)用受到通信技術(shù)的限制，沒有達(dá)到一致性測試標(biāo)準(zhǔn)。因此，作為一個(gè)統(tǒng)一的信息平臺(tái)，103規(guī)則并不理想。該類型變電站系統(tǒng)一、二次設(shè)備間采用電纜連接,所帶來的投資大、抗干擾能力差、設(shè)計(jì)施工維修復(fù)雜。數(shù)字變電站可以解決傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站存在的問題。但現(xiàn)在常規(guī)的數(shù)字化變電站在過程層網(wǎng)絡(luò)采用的是IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)或是IEC60044-8協(xié)議,從某種意義上講,只是把電纜改成了光纜,并未真正實(shí)現(xiàn)過程層網(wǎng)絡(luò)的簡化。采用IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn),過程層與間隔層走同一網(wǎng)絡(luò),采集網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)合一,過程層網(wǎng)絡(luò)采用一個(gè)網(wǎng)絡(luò),取消全部傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上的控制電纜和采集電纜,實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化變電站。一、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1:全站二次設(shè)備按IEC61850標(biāo)準(zhǔn)配置,按分層分布式來實(shí)現(xiàn)整站數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作性。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn),整站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從整體上分為三層:站控層、間隔層和過程層。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩層:站控層與間隔層網(wǎng)絡(luò)、間隔層與過程層網(wǎng)絡(luò)。站控層與間隔層網(wǎng)絡(luò)為雙以太網(wǎng),實(shí)現(xiàn)站控層設(shè)備之間信息交換、站控層與間隔層設(shè)備之間信息交換、間隔層設(shè)備之間聯(lián)閉鎖信息交換。間隔層與過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)間隔層與智能終端之間信息交換、間隔層從合并器采集信息、間隔層設(shè)備之間涉及跨間隔保護(hù)或閉鎖功能的信息交換。過程層網(wǎng)絡(luò)采用交換式以太網(wǎng)組網(wǎng)方式,但由于過程層與間隔層之間交換的數(shù)據(jù)量大,信息種類多,實(shí)時(shí)性要求高,過程層網(wǎng)絡(luò)采用VLAN技術(shù)組網(wǎng)。GOOSE機(jī)制的遙信采集、遙控操作以及保護(hù)跳閘等單獨(dú)劃入1個(gè)VLAN。二、主要功能特點(diǎn)1.優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般數(shù)字化變電站的過程層采樣網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)是分開組網(wǎng)的,這樣帶來的問題是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,信息流得不到有效的優(yōu)化;本方案實(shí)現(xiàn)過程層網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)傳輸采樣值,采樣網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)合一,并且按雙網(wǎng)配置,同時(shí)考慮數(shù)據(jù)量太大的問題,采用VLAN技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置,具體見圖2。2.智能開關(guān)本方案選用帶智能匯控柜的HGIS開關(guān)。該產(chǎn)品除有很高的安全性、可靠性、耐久性外,可直接提供數(shù)字輸出,能滿足數(shù)字化變電站的建設(shè)要求。3.光纖數(shù)字接口技術(shù)的應(yīng)用全光纖的電子式互感器是采用光相位調(diào)制型技術(shù),利用被測電流改變光纖中傳輸?shù)墓獾南辔?再通過干涉技術(shù)把相位變化轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度變化,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)外界被測物理量的檢測。其優(yōu)點(diǎn)是絕緣性能好、絕緣結(jié)構(gòu)簡單縮小了設(shè)備的重量和體積。光纖數(shù)字接口,簡化了電力系統(tǒng)的二次設(shè)備及二次接線,促進(jìn)變電站數(shù)字化、光纖化和智能化發(fā)展。輸出數(shù)據(jù)額定值(有效值)完成可按IEC61850標(biāo)準(zhǔn)輸出:4.防鎖控制回路智能化在線式五防功能,即通過邏輯節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)五防閉鎖功能。智能化在線式五防功能的要求:在測控模塊中增加后臺(tái)系統(tǒng)可控制的單獨(dú)監(jiān)控五防閉鎖節(jié)點(diǎn)(JKWF),串入設(shè)備的控制回路,可確保操作滿足五防邏輯判斷和操作票順序閉鎖判斷;測控模塊中要有單獨(dú)控制的測控五防閉鎖節(jié)點(diǎn)(CKWF),串入設(shè)備的控制回路,即使在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)故障的情況下,也可確保操作滿足間隔層的五防邏輯判斷。5.保護(hù)跳閘系統(tǒng)采用專為高壓數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)的數(shù)字接口分布式母差保護(hù)裝置,裝置硬件可靈活組態(tài),以GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘,支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。母差保護(hù)裝置的采樣值通過網(wǎng)絡(luò)獲取自各進(jìn)線數(shù)據(jù),其GOOSE開出通過智能操作箱實(shí)施跳閘。保護(hù)邏輯按常規(guī)微機(jī)母差保護(hù)要求。6.動(dòng)作元件的嵌入和使用10kV不完全母差保護(hù)不是單獨(dú)的保護(hù)裝置,它由兩部分組成,即嵌入在主變10kV側(cè)后備保護(hù)裝置中或l0kV集中保護(hù)裝置中的動(dòng)作元件和嵌入在10kV出線(包括10kV饋線、站用變、接地變、電容器等,下同)保護(hù)裝置中的閉鎖元件組成。動(dòng)作元件是反應(yīng)流經(jīng)主變低壓側(cè)開關(guān)電流增大而動(dòng)作的,10kV母線上發(fā)生任何相間短路,都能夠反應(yīng)。閉鎖元件是反應(yīng)10kV出線電流增大而動(dòng)作瞬時(shí)發(fā)出閉鎖信號(hào),該信號(hào)被瞬時(shí)傳送到變低后備保護(hù)裝置中10kV母線快速保護(hù)的邏輯回路中,以閉鎖10kV不完全母差保護(hù)。7.環(huán)境保護(hù)在10kV兩段母線各裝設(shè)一套集中式保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)一套保護(hù)對(duì)應(yīng)多套10kV饋線(含電容、接地變、站用變)保護(hù)。該保護(hù)與各10kV的獨(dú)立保護(hù)并列使用,集中保護(hù)由10kV各間隔合并單元提供電流、電壓,通過10kVGOOSE網(wǎng)傳遞跳閘命令。8.11線路監(jiān)測系統(tǒng)采用專為高壓數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)的數(shù)字接口保護(hù)測控一體化裝置,帶縱聯(lián)保護(hù)功能,面向間隔配置。裝置硬件應(yīng)可靈活組態(tài),以GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘及遙控分合閘,支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。110kV線路保護(hù)為數(shù)字式微機(jī)距離保護(hù)(不采用保護(hù)屏操作箱)具備三相重合閘功能,其線路電壓取自線路A相EVT。110kV線路測控具有實(shí)時(shí)的全站邏輯閉鎖功能,支持GOOSE方式實(shí)現(xiàn)間隔層防誤閉鎖功能。數(shù)字接口保護(hù)測控裝置,其GOOSE開出通過智能操作箱實(shí)施跳、合閘。保護(hù)測控一體化裝置按間隔雙配置。三、基于iec21650-9-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站建設(shè)方案數(shù)字化變電站建設(shè)是當(dāng)前電力建設(shè)的一個(gè)熱點(diǎn),但各種建設(shè)思路不太相同,建設(shè)后的實(shí)際效果也不一致,這為數(shù)字化變電站的實(shí)用性帶來了一定的影響,本文在基于IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)數(shù)字化變電站的建設(shè)方案,并提出了基于IEC61850-