110kV數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 110kV數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄1.數(shù)字化變電站簡介22.一次設(shè)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(dòng)化各層配置方案44.1站控層設(shè)備配置方案44.2間隔層設(shè)備配置方案54.3過程層設(shè)備配置方案65.數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)66.全站時(shí)鐘同步系統(tǒng)77.設(shè)備清單9參考文獻(xiàn)10110kV數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)基于IEC61

2、850標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)化技術(shù)在常規(guī)變電站自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)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(biāo)準(zhǔn)化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、信息應(yīng)用集成化、設(shè)備檢修狀態(tài)化、設(shè)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(yuǎn)，要求使用的二次側(cè)電纜橫截面積較大，由于二次設(shè)備獨(dú)立采集電量信號的特點(diǎn)，使得模擬式二次回路接線復(fù)雜。而數(shù)字化變電站將采集裝置安裝在一次設(shè)備附近或者直接集成在一次設(shè)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(shè)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(diǎn)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(shè)備構(gòu)成本數(shù)字化變電站分為110kV和10kV兩個(gè)電壓等級，110kV和10kV母線均為單母分段外橋接線方式，一次設(shè)備包括一條110kV聯(lián)絡(luò)線、兩條110kV進(jìn)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(shè)備外，還有ECT，EPT等一次設(shè)備。3. 系統(tǒng)功能本數(shù)字化變電站自動(dòng)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(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)，兩層網(wǎng)絡(luò)物理上相互獨(dú)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(yùn)行、管理、工程配置的人機(jī)界面，并記錄變電站的相關(guān)信息。具體功能如下：1） 匯集全站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)庫，按一定時(shí)間間隔錄入歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(yuǎn)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(shè)備。

5、3） 根據(jù)運(yùn)行方式要求，具備全站防誤閉鎖功能，并能根據(jù)運(yùn)行方式的改變修改防誤規(guī)則庫。4） 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控具備人機(jī)界面，方便在當(dāng)?shù)貙θ拘畔⑦M(jìn)行查看，并且具備操作、打印、報(bào)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(shè)備參數(shù)進(jìn)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(shí)時(shí)信息。2） 對本間隔一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)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(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)的通訊功能。3.3 過程層功能1） 完成電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)電氣量檢測和運(yùn)行設(shè)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(shè)備

6、。2） 完成間隔層設(shè)備的保護(hù)、控制命令，直接作用于一次設(shè)備2。4. 數(shù)字化變電站自動(dòng)化各層配置方案44.1 站控層設(shè)備配置方案站控層設(shè)備包括五防工作站、操作員站、工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，在站控層網(wǎng)絡(luò)上安裝一臺網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。各設(shè)備之間以及與間隔層設(shè)備之間基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊，即以MMS報(bào)文形式進(jìn)行通訊。五防工作站具有一次接線圖，畫面上設(shè)備運(yùn)行情況和實(shí)際運(yùn)行情況一致，具有涵蓋全站多種運(yùn)行方式的所有規(guī)則庫。值班員需要就地操作時(shí)，應(yīng)先在五防工作站上進(jìn)行模擬操作，待五防工作站判斷操作順序正確后再進(jìn)行就地操作或者從操作員站上進(jìn)行遙控操作。操作員站畫面涵蓋所有電氣設(shè)備以及設(shè)備的運(yùn)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(hù)裝置定值、遠(yuǎn)方修改定值、打印定值等功能。遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)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(yuǎn)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(shè)備。保護(hù)信息子站收集站內(nèi)保護(hù)動(dòng)作信息、開關(guān)分合信息，并記錄電壓電流波形，以便事故時(shí)進(jìn)行故障分析，并將所記錄信息轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)方保護(hù)信息主站。4.2 間隔層設(shè)備配置方案間隔層設(shè)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(bào)文形式進(jìn)行采集，并以MMS報(bào)文的形式將采集到的信息上送至站控層網(wǎng)絡(luò)。間隔層之間的通訊通過過程層網(wǎng)絡(luò)來完成，以實(shí)現(xiàn)間隔層時(shí)間

8、的聯(lián)閉鎖。間隔層設(shè)備有保護(hù)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(hù)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(shè)備和跨間隔設(shè)備。單間隔設(shè)備如線路保護(hù)測控裝置、主變保護(hù)測控裝置、電度表，跨間隔設(shè)備如變壓器差動(dòng)保護(hù)、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(hù)等。各間隔所配置裝置功能如下：1） 主變間隔配置保護(hù)測控裝置具主保護(hù)、后備保護(hù)、測控功能，同時(shí)配置非電量保護(hù)裝置。2） 110kV間隔配置保護(hù)測控裝置，與間隔層其他間隔保護(hù)測控裝置通訊是通過過程層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)跳閘時(shí)通過光纖直接連接至智能終端，以點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)行直接跳閘3。3） 10kV

9、間隔配置保護(hù)測控裝置就地安裝于開關(guān)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(guān)的跳合閘回路中，與站控層網(wǎng)絡(luò)相連采用基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊4。4） 電度表采用基于IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式電度表，以網(wǎng)絡(luò)方式采集電流電壓信息，并連入計(jì)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(zāi)報(bào)警裝置等設(shè)備，以IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)形式與站控層設(shè)備進(jìn)行通訊。6） 網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)視、記錄網(wǎng)絡(luò)通訊報(bào)文，周期性保存為文件，并進(jìn)行各種分析。4.3 過程層設(shè)備配置方案過程層設(shè)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(shè)計(jì)安裝在主變低壓側(cè)開關(guān)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(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)數(shù)字化變電站技術(shù)對交換機(jī)有以下幾個(gè)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(luò)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(shí)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(shè)備和站控層設(shè)備，兩者基于IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)，以MMS報(bào)文形式進(jìn)行通訊。間隔層設(shè)備將從過程層網(wǎng)絡(luò)上采集到的信息，傳送至站控層網(wǎng)絡(luò)上，供站控層設(shè)備使用。過程層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可傳輸SV和GOOSE報(bào)文，一次設(shè)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(luò)，開關(guān)、刀閘等狀態(tài)信息經(jīng)智能終端以GOOSE報(bào)文形式送至過程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層設(shè)備從過程層網(wǎng)絡(luò)上采集數(shù)據(jù)，保護(hù)測控裝置根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷，當(dāng)檢測到故障時(shí)，采用點(diǎn)對點(diǎn)直接跳閘的方式經(jīng)智能終端作用于一次設(shè)備，而不經(jīng)過過程層網(wǎng)

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

13、護(hù)測控裝置國電南京自動(dòng)化股份有限公司變壓器非電量保護(hù)PST-1210A非電量保護(hù)裝置國電南京自動(dòng)化股份有限公司110kV線路保護(hù)測控裝置PSL621UF系列高壓線路保護(hù)測控裝置國電南京自動(dòng)化股份有限公司110kV分段保護(hù)測控裝置PSL631UF斷路器保護(hù)測控裝置國電南京自動(dòng)化股份有限公司110kV母線保護(hù)測控裝置PSB681UF系列母線保護(hù)測控裝置國電南京自動(dòng)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(dòng)化股份有限公司10kV線路保護(hù)測控裝置PSL641UF線路保護(hù)測控裝置國電南京自動(dòng)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(dòng)化股份有限公司站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)PSW618智能工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)國電南京自動(dòng)化股份有限公司智能終端PSIU600系列智能終端國電南京自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化股份有限公司對時(shí)裝置GPS-01系列衛(wèi)星同步時(shí)鐘裝置國電南京自動(dòng)化股份有限公司過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)RuggedSwitch RSG2100羅杰康公司網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)LaserJet 5200dn惠普公司數(shù)字式電度表DTSD341-ME2長沙威勝集團(tuán)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