智能變電站中的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)

1、2010年第4期(總第175期 SHANDONG DIANLI JISHU0引言隨著電子互感器技術的發(fā)展和IEC61850標準的推廣,變電站間隔層智能設備的交流采樣技術由傳統(tǒng)的對模擬信號A/D轉(zhuǎn)換技術變革為以太網(wǎng)通信技術。智能變電站在模擬量采集方式上有了很大變化,傳統(tǒng)變電站內(nèi)表計的采樣傳感器一般采用是高功率輸出的電流互感器和電壓互感器,而新型智能化變電站內(nèi)模擬量采樣實現(xiàn)全數(shù)字量化后通過光纖線路傳輸,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)。并且一次側(cè)的傳感器采用了低功率輸出的電子式互感器,它具有測量準確度高、無飽和、動態(tài)范圍寬、無二次開路危險等優(yōu)點,為智能變電站內(nèi)電能計量提供了準確、可靠數(shù)據(jù)

2、來源,系統(tǒng)的EMC性能得到了很大提升,同時也將智能化變電站內(nèi)電能采集與管理融入了IEC61850標準體系。1系統(tǒng)組成智能變電站過程層采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字化和網(wǎng)絡傳輸如圖1所示,過程層設備采用電子式互感器、光纖輸出,電子式互感器匯總到合并單元,合并單元經(jīng)點對點或以太網(wǎng)方式發(fā)送采樣數(shù)據(jù)至位于間隔層的智能設備。變電站智能設備的交流輸入信號將由電纜從傳統(tǒng)電壓、電流互感器輸入的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ烹娎|或光纖輸入的數(shù)字信號 。圖1智能變電站過程層采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字化和網(wǎng)絡傳輸2電子式互感器電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)TA、TV存在磁飽和問題,測量誤差較大;而且TA測得的模擬量在傳輸過程中易受干擾。隨著電力系統(tǒng)容量越來越大,電壓等級

3、越來越高,導致CT體積龐大,絕緣難、造價高、可靠性差等問題日益突出。電子式互感器克服了這些缺點,它無需鐵心,無飽和問題,電氣絕緣性好,抗干擾能力強。此外,還有體積小、重量輕及安全可靠智能變電站中的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)The Digital Electrical Energy Measurement System of Smart Substation孫曉明(山東電力工程咨詢院有限公司,山東濟南250013摘要:智能變電站中在電流、電壓的采集環(huán)節(jié)采用數(shù)字化電氣測量系統(tǒng),實現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集的智能化應用,模擬量采集方式實現(xiàn)了全數(shù)字量化后通過光纖線路傳輸,利用點對點或高速以太網(wǎng)方式傳輸,構(gòu)成變電

4、站數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)。針對這一變革,系統(tǒng)介紹了智能變電站數(shù)字化數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)。關鍵詞:智能變電站;電子互感器;采樣值;數(shù)字化測量Abstract:In smart substation,the digital acquisition system is used in the sample of voltage and electric current.In this way,analog data acquisition is digitized,and the digital acquisition data is transferred to digital electric ene

5、rgy meter via fiber with point to point protocol or Ethernet.This constitutes the digital electrical measurement and transmission system. Key words:smart substation;electronic instrument transformer;data acquisition;digital measurement中圖分類號:TM63文獻標識碼:B文章編號:1007-9904(201004-18-032010年第4期(總第175期SHANDO

6、NG DIANLI JISHU (下轉(zhuǎn)第41頁等一系列優(yōu)點。電子式互感器可實現(xiàn)交直流高電壓大電流的傳變,并以數(shù)字信號形式通過光纖提供給保護、測量等相應裝置;合并單元還具有模擬量輸入接口,可以把來自其它模擬式互感器的信號量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,以100base -FX 或10Base-FL 接口輸出數(shù)據(jù),簡化了保護、計量等功能裝置的接線。圖2為有源電子式互感器原理框圖。圖2有源電子式互感器工作原理框圖電子式互感器通常由傳感模塊和合并單元兩部分構(gòu)成,傳感模塊又稱遠端模塊,安裝在高壓一次側(cè),負責采集、調(diào)理一次側(cè)電壓電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。合并單元安裝在二次側(cè),負責對各相遠端模塊傳來的信號做同步合并處理。2.

7、1遠端模塊電子式互感器的遠端模塊用來對模擬量輸入進行采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過光纖傳送數(shù)據(jù)到合并單元,與合并單元僅通過兩根光纖進行能量和數(shù)據(jù)的傳遞。圖3為遠端模塊的原理框圖。圖3遠端模塊原理圖2.2合并單元合并單元是低壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),并且為高壓側(cè)遠端模塊提供能源。圖4為合并單元功能框圖。合并單元主要包括三種功能:1接收多路遠端模塊的采樣光信號,匯總之后按照IEC-61850規(guī)約以光信號形式對外提供采集數(shù)據(jù);2以光能量的形式,為遠端模塊提供工作能源;3接收來自站級或繼電保護裝置的同步光信號,實現(xiàn)遠端模塊間的采樣同步功能。圖4合并單元主要功能框圖高壓側(cè)遠端模塊單元的工作電源同時由取能線圈和激光電源提供

8、,兩者動態(tài)自檢,互為熱備用。取能線圈就地采集一次電能后經(jīng)整流濾波提供直流電源;位于集控室的激光電源提供高能激光,經(jīng)由光纜傳輸?shù)竭h端模塊單元后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換提供直流電源。合并單元還可以通過輔助CPU 和擴展開入開出直接提供保護、測量等功能,同時通過光纖以太網(wǎng)接口給監(jiān)控、測量等裝置提供數(shù)據(jù)。3數(shù)字化采樣數(shù)據(jù)的傳輸智能變電站中數(shù)字化采樣數(shù)據(jù)的傳輸采取點對點及網(wǎng)絡兩種方式。出于對繼電保護可靠性的考慮,智能變電站中保護應直接采樣,即采用點對點的方式傳輸數(shù)據(jù),協(xié)議采用IEC60044-7/8或IEC61850-9-1/2標準。而對于測控裝置、故障錄波、計量等二次設備,其采用數(shù)據(jù)可通過搭建過程層網(wǎng)絡的方式傳輸,

9、從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。過程層傳輸采樣值的網(wǎng)絡稱SMV 采樣值網(wǎng),其主要功能是實現(xiàn)電流、電壓交流量的上傳。SMV 采樣值網(wǎng)絡協(xié)議采用IEC 61850-9-1/2標準。對于保護雙重化要求的間隔,網(wǎng)絡按照雙重化配置,物理上做到相互獨立;對保護單重化要求的間隔,網(wǎng)絡按照單重化配置。圖5為以3/2接線線邊斷路器2010年第4期(總第175期SHANDONG DIANLI JISHU合并單元的接口說明。 圖5為3/2接線線邊斷路器合并單元的接口4結(jié)語智能變電站中的電流、電壓采集采用光電式互感器或電子式互感器,實現(xiàn)了電氣量數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化應用,實現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)電氣上的有效隔離,電氣量測量范圍大、測量精度

10、高,其采用數(shù)據(jù)可通過搭建過程層網(wǎng)絡的方式傳輸,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。為實現(xiàn)常規(guī)變電站變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)信息集成化應用提供了基礎。參考文獻1高翔.數(shù)字化變電站應用技術M .北京:中國電力出版社,2008.2李開成.數(shù)字化光纖電流測量技術研究J .儀器儀表學報,2004(8.3周斌.一種新型變電站職能設備采樣值接口方案J .電網(wǎng)技術,2006(10.收稿日期:2010-03-17作者簡介:孫曉明(1979-,碩士研究生,研究方向為電力電子技術及其應用,現(xiàn)主要從事電力系統(tǒng)自動化、電力系統(tǒng)繼電保護的設計工作。(上接第19頁和煤檢驗人員隨時候命,鍋爐燃燒出現(xiàn)不穩(wěn)時,快速啟動應急預案,化學分

11、析、燃料部、發(fā)電部管理人員緊急行動,指導上煤和鍋爐燃燒調(diào)整,確保煤種正確更換或摻配,維護機組穩(wěn)定。本著保安全和經(jīng)濟節(jié)約并重的原則,盡量減少投用油槍數(shù)量和投油時間,燃燒穩(wěn)定后及時解列助燃用油。3.8運檢協(xié)作,加強設備查漏消缺在劣質(zhì)煤入爐后,鍋爐設備受其影響,磨損嚴重,“四管”泄漏嚴重影響經(jīng)濟運行。針對這種情況,該廠運行、檢修部門齊抓共管,加大對設備的管理工作力度,使設備適應了煤種變化。一是嚴格執(zhí)行設備缺陷的管理制度和定期分析制度,提高設備的可靠性。二是強化“四管”的檢查工作,利用一切停爐機會入爐查看,對磨損嚴重部位早做修補并采取防磨措施,延長設備使用壽命。三是針對設備情況把一些平時大修才做的改造

12、項目,利用短時間停爐機會及時完成。盡最大努力減少因設備原因造成機組非計劃停運。4結(jié)語通過以上具體解決方案和技術措施的實施,鍋爐的燃燒穩(wěn)定性和效率得到提高,鍋爐飛灰可燃物含量和爐渣可燃物含量下降到4%以下,供電煤耗降低了約3g/kW ·h ?，F(xiàn)在,用電緊張局勢得到緩解,但是電煤緊張趨勢一時難以緩解,煤價居高不下、煤質(zhì)下降、庫存不足,這是目前面臨的現(xiàn)狀,燃用非設計煤種,任重道遠。新的形勢面前,只能通過主動適應電力市場的需要、適應煤炭市場的變化,實現(xiàn)鍋爐燃燒穩(wěn)定和經(jīng)濟性不斷提高的雙贏。參考文獻1英國Mitsui Babcock 公司.鍋爐運行維護手冊Z .2002.2徐齊勝,馬斌,羅萌,等.W 火焰鍋爐的穩(wěn)燃試驗研究J .華東電力,2003(6:69-71.3畢玉森,陳國輝.低揮