智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

1、智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)1 智能變電站簡(jiǎn)介智能變電站作為智能電網(wǎng)的物理根底，同時(shí)作為高級(jí)調(diào)度中心的信息采集和命令執(zhí)行單元，是智能電網(wǎng)的重要組成局部。作為智能電網(wǎng)當(dāng)中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，智能變電站以變電站一、二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為根底，通過對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)外信息共享和互操作，并以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為根底，實(shí)現(xiàn)測(cè)量監(jiān)視、控制保護(hù)、信息管理等自動(dòng)化功能的變電站。智能變電站既是下一代變電站的開展方向，又是建設(shè)智能電網(wǎng)的物理根底和要求。為了實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)的目標(biāo)，智能變電站的研究和建設(shè)具有重要的意義。1.1智能變電站的特點(diǎn)及功能隨著智能電網(wǎng)的提出和建立，變電站將由數(shù)字化演變?yōu)橹悄芑?，更?/p>

2、出“智能的特點(diǎn)。智能化變電站在數(shù)字化變電站的根底之上，賦予了以下十二個(gè)“智能特征或“智能化功能。1.1.1 一次設(shè)備智能化與數(shù)字化變電站描述的一次設(shè)備智能化相比，智能變電站加大了一次設(shè)備信息化，可監(jiān)測(cè)更多自身狀態(tài)信息，也可通過網(wǎng)絡(luò)獲知系統(tǒng)及其他設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等信息。自動(dòng)化程度更高，具有比常規(guī)自動(dòng)化設(shè)備更多、更復(fù)雜的自動(dòng)化功能。具備互動(dòng)化能力，與上級(jí)監(jiān)控設(shè)備、系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備、調(diào)度及用戶等及時(shí)交換信息，分布協(xié)同操作。1.1.2 信息建模統(tǒng)一化除了基于 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的建模外，智能變電站能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轄區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)辨識(shí)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)模型，從而為控制中心提供決策依據(jù)。1.1.3 數(shù)據(jù)采集全景

3、化智能變電站利用對(duì)時(shí)系統(tǒng)，同步區(qū)域和站內(nèi)時(shí)鐘，完善和標(biāo)準(zhǔn)化站內(nèi)設(shè)備的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息模型，向智能電網(wǎng)提供統(tǒng)一斷面的全景數(shù)據(jù)。采用新型傳感技術(shù)、同步測(cè)量技術(shù)、狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)等逐步提高數(shù)字化程度，逐步實(shí)現(xiàn)潮流數(shù)據(jù)的精確時(shí)標(biāo)，實(shí)時(shí)信息共享、支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和智能調(diào)節(jié)，支撐各級(jí)電網(wǎng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行和各類高級(jí)應(yīng)用。1.1.4 設(shè)備檢修狀態(tài)化全面采集能夠反映系統(tǒng)主設(shè)備運(yùn)行的電脈沖、氣體生成物、局部過熱等各種特征量。智能變電站配置用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主設(shè)備的傳感器，或者由智能一次設(shè)備直接提供其功能。利用 DL/T860 提供的建模方法，建立設(shè)備狀態(tài)檢修的信息模型，構(gòu)建具備較為可靠實(shí)用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警算法和機(jī)制、支撐狀態(tài)檢修

4、實(shí)踐的專家系統(tǒng)。1.1.5 控制操作自動(dòng)化程序化操作。智能變電站具備程序化操作功能，除站內(nèi)的一鍵觸發(fā)，還可接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和當(dāng)?shù)睾笈_(tái)系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，自動(dòng)完成相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備操作。程序化操作具備直觀的圖形界面，在站層和遠(yuǎn)端均可實(shí)現(xiàn)可視化的閉環(huán)控制和平安校驗(yàn)，且能適應(yīng)不同的主接線和不同的運(yùn)行方式，滿足無人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求。1.1.6 事故處理智能化1智能告警及分析決策。對(duì)全站告警信息進(jìn)行綜合分類，實(shí)現(xiàn)全站信息的分類告警功能。2智能告警策略。包含信號(hào)的過濾及報(bào)警顯示方案、告警信號(hào)的邏輯關(guān)聯(lián)、推理技術(shù)和事故及異常處理方案。預(yù)告信號(hào)以故障常態(tài)為信號(hào)觸發(fā)狀態(tài)，瞬

5、時(shí)中間信號(hào)做過濾處理。正常操作引起的預(yù)告信號(hào)做過濾處理。3故障分析與輔助決策。4電能質(zhì)量評(píng)估與決策?；谧冸娬倦娔苜|(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量分析與決策的功能，為電能質(zhì)量的評(píng)估和治理提供依據(jù)與決策。1.1.7 保護(hù)控制協(xié)同化1站域保護(hù)在變電站內(nèi)根本的控制與保護(hù)手段保存的前提下，建設(shè)站域保護(hù)，其要求是：保證繼電保護(hù)的四性原那么、主/后備原那么、近/遠(yuǎn)后備原那么。站域保護(hù)宜全方位地綜合利用全站信息來提高保護(hù)性能，且適應(yīng)變電站的各種運(yùn)行方式和變電站分階段建設(shè)的模式。站域保護(hù)實(shí)現(xiàn)全站的快速且有選擇性的后備保護(hù)。既可以綜合利用變電站內(nèi)各側(cè)的電壓和/或電流關(guān)系對(duì)各側(cè)的故障進(jìn)行定位以實(shí)現(xiàn)全站的快速后備保護(hù)，也

6、可以在原有后備保護(hù)的根底上根據(jù)與之配合的主保護(hù)或者后備保護(hù)的動(dòng)作情況來縮短該后備保護(hù)的延時(shí)。2電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)智能變電站應(yīng)具有與相關(guān)變電站之間實(shí)時(shí)傳送繼電保護(hù)、備用電源自動(dòng)投入裝置等信息，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。根據(jù)站內(nèi)收集和站間交換的信息以及調(diào)度中心的指令，識(shí)別并自適應(yīng)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。在電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，綜合利用 FACTS、變壓器調(diào)壓、無功補(bǔ)償設(shè)備投切等手段，控制和優(yōu)化潮流分配，提高輸送能力和運(yùn)行效率。在電網(wǎng)緊急運(yùn)行狀態(tài)下，與相鄰變電站和調(diào)度中心協(xié)調(diào)配合，動(dòng)態(tài)改變繼電保護(hù)和穩(wěn)定控制的策略和參數(shù)，適應(yīng)電網(wǎng)拓?fù)浜统绷鞣植嫉母淖儯瑪U(kuò)展運(yùn)行邊界，提高實(shí)際可用穩(wěn)定裕度，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。1.1.

7、8 變電站運(yùn)行管理平安經(jīng)濟(jì)化1具有站內(nèi)狀態(tài)估計(jì)功能。宜具有辨識(shí)變電站內(nèi)拓?fù)溴e(cuò)誤數(shù)字量和壞數(shù)據(jù)模擬量的功能，將拓?fù)溴e(cuò)誤和壞數(shù)據(jù)解決在變電站內(nèi)，獲得高可靠的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、高精度的母線復(fù)電壓和支路復(fù)電流熟數(shù)據(jù)，保證根底數(shù)據(jù)的正確性及滿足智能電網(wǎng)快速狀態(tài)估計(jì)的要求。2經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制。在站內(nèi)配置無功電壓控制設(shè)備，配合自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，利用智能變電站先進(jìn)的通信手段采集多方數(shù)據(jù)，監(jiān)視電網(wǎng)的無功狀態(tài)，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型、信息模型，從基于電網(wǎng)的角度對(duì)廣域分散的電網(wǎng)無功裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)損、提高電壓合格率、改善電能質(zhì)量，到達(dá)系統(tǒng)平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化控制的目的。3平安狀態(tài)評(píng)估/預(yù)警/控制。智能變電站為不

8、同調(diào)度層面在線平安穩(wěn)定防御系統(tǒng)提供信息交互接口，為在線平安狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)可靠的信息，以便其進(jìn)行實(shí)時(shí)在線評(píng)估、預(yù)警和控制，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)預(yù)防控制和緊急控制的協(xié)調(diào)。4資產(chǎn)設(shè)備全壽命周期管理。智能變電站支持設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽命周期管理。通過建立精益化的評(píng)估體系，從資產(chǎn)全壽命周期的平安、效能和本錢角度，逐步建立全壽命周期綜合優(yōu)化管理體系，提供綜合最優(yōu)的資產(chǎn)投資、運(yùn)行維護(hù)和資產(chǎn)處置方案，提高變電站運(yùn)行的平安性，為規(guī)劃、生產(chǎn)、管理等一系列工作提供智能輔助決策支持。5在數(shù)據(jù)源頭維護(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的唯一性及維護(hù)的方便性。1.1.9 大規(guī)?？稍偕茉唇尤爰床寮从没?/p>

9、能變電站支持電源與調(diào)度中心全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電源與電網(wǎng)的高度協(xié)調(diào)。1.1.10 用戶管理互動(dòng)化智能變電站具有向大用戶實(shí)時(shí)傳送電價(jià)、電量、電能質(zhì)量及電網(wǎng)負(fù)荷信息的功能，支持電力交易的有效開展，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；鼓勵(lì)電力市場(chǎng)主體參與電網(wǎng)平安管理，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。1.1.11 防災(zāi)減災(zāi)平安化智能變電站配置災(zāi)害防范、平安防范子系統(tǒng)，留有與“電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急指揮信息系統(tǒng)的通信接口，為各種自然災(zāi)害和突發(fā)事件的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、預(yù)警提供有效信息和判據(jù)，為指揮相關(guān)部門的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)提供決策依據(jù)。1.1.12 通信網(wǎng)路平安化在數(shù)字化變電站工程實(shí)踐中，站內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)平安措施。而在智能化變電站中，能夠?qū)崿F(xiàn)

10、站內(nèi)、站間的通信網(wǎng)絡(luò)平安措施管理。1.2智能變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將智能變電站系統(tǒng)從功能上劃分為變電站層、間隔層和過程層三局部組成，并通過分層、分布、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接如圖1所示。圖1智能變電站二層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)1過程層該層直接和一次設(shè)備的傳感器信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)接口和執(zhí)行器相接，該層設(shè)備可以和一次設(shè)備一起實(shí)現(xiàn)就地現(xiàn)場(chǎng)安裝，通過合并單元MU和智能單元實(shí)現(xiàn)電力一次設(shè)備工作狀態(tài)和設(shè)備屬性的數(shù)字化，過程層設(shè)備通過過程層總線和間隔層設(shè)備相連，并通過GPS授時(shí)信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)同步時(shí)鐘信號(hào)。2間隔層間隔層設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)保護(hù)和監(jiān)控功能，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)的控制閉鎖和間隔級(jí)信息的人機(jī)交互功能，間隔層設(shè)備可以通過間

11、隔層總線實(shí)現(xiàn)設(shè)備間相互對(duì)話機(jī)制，間隔層設(shè)備可以集中組屏或就地下放。3變電站層變電站層設(shè)備包括變電站就地操作后臺(tái)系統(tǒng)、外部數(shù)據(jù)交互接口控制中心數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、保護(hù)信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口、設(shè)備管理系統(tǒng)和通用功能效勞等。通用功能效勞模塊通過間隔層設(shè)備傳送來的信息實(shí)現(xiàn)變電站級(jí)跨間隔的控制效勞，如變電站防誤閉鎖功能、電壓無功控制，也可接收來自控制中心的命令實(shí)現(xiàn)區(qū)域系統(tǒng)防誤操作、區(qū)域平安穩(wěn)定控制和區(qū)域電壓無功優(yōu)化控制等功能。1.3智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)在邏輯層次上，智能變電站通過過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站層網(wǎng)絡(luò)連接過程層、間隔層和變電站層設(shè)備。1變電站層網(wǎng)絡(luò)功能和結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)變電站的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)根本類似，依靠 MMS/GOOSE

12、進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)全站信息的匯總及防誤閉鎖等功能。2過程層網(wǎng)絡(luò)過程層網(wǎng)絡(luò)分為SMV采樣值網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)。前者的主要功能是實(shí)現(xiàn)電流、電壓交流量的上傳；后者的主要功能是實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的上傳及分合閘控制量的下行。過程層通信網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流按照功能的不同可劃分為：合并單元(merging unit，MU)向智能電子設(shè)備(intelligent electronic device，IED)周期性發(fā)送的采樣值(sampled values，SAV)報(bào)文；智能開關(guān)柜(intelligent switchgear，ISG)向IED周期性發(fā)送的面向通用對(duì)象的變電站事件(generic object oriented

13、 substation event，GOOSE)報(bào)文，即開關(guān)量輸入報(bào)文；IED向ISG發(fā)送的GOOSE報(bào)文，即開關(guān)量輸出報(bào)文，包括開關(guān)分合、設(shè)備投退、分接頭調(diào)整、檔位切換等；簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(simple network time protocol，SNTP)或IEEE1588時(shí)間同步報(bào)文。1.4智能變電站面臨問題智能變電站實(shí)現(xiàn)以上功能在技術(shù)上還有賴于以下關(guān)鍵問題的解決。1.4.1 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是變電站的運(yùn)行神經(jīng)樞紐。數(shù)字化帶來了豐富的數(shù)據(jù)源，為監(jiān)控變電站的運(yùn)行工況，保證系統(tǒng)平安運(yùn)行和快速處理故障提供了更多的依據(jù)。因此，如何對(duì)變電站數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效動(dòng)態(tài)處理，關(guān)系到監(jiān)控管理系統(tǒng)的

14、智能化決策機(jī)制，是保證電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行重要依據(jù)。1.4.2 高精度時(shí)鐘同步技術(shù)為了保證信息數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性、可靠性，實(shí)現(xiàn)各個(gè)采集控制單元的同步采樣，實(shí)時(shí)輸出同步的相量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)變電站的對(duì)時(shí)模式及原理已經(jīng)不適應(yīng)和不能滿足智能變電站對(duì)時(shí)鐘精度的要求?；?IEEE1588 對(duì)時(shí)系統(tǒng)的開發(fā)迫在眉睫。1.4.3 智能化一次設(shè)備的研究智能化一次設(shè)備是智能變電站的重要組成局部，開發(fā)滿足智能變電站的一次設(shè)備是實(shí)現(xiàn)智能變電站的關(guān)鍵所在。國(guó)內(nèi)研究智能化一次設(shè)備的廠家起步較晚，根底薄弱。國(guó)內(nèi)大局部電力設(shè)備供應(yīng)商還不具備提供智能化一次設(shè)備的技術(shù)和能力，產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)造還需要一定的周期，給智能化一次設(shè)備的開展帶來了桎

15、梏。1.4.4 實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)智能變電站大量采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。如何減少數(shù)據(jù)碰撞，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性、平安性等是需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。2智能變電站應(yīng)用實(shí)例河濱220kV智能變電站2.1河濱220kV智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)河濱220kV變電站嚴(yán)格按照國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，全站應(yīng)用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，采用“三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在功能上劃分為站控層、間隔層和過程層3個(gè)層次。通過“兩網(wǎng)，即運(yùn)用制造報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)(Manufacturing Message Specification，MMS)技術(shù)組網(wǎng)，并應(yīng)用于站控層和間隔層間通信的MMS網(wǎng)；運(yùn)用通用面向變電站事件對(duì)象(Gene

16、ric Object Oriented Substation Events，GOOSE)技術(shù)組網(wǎng)，并應(yīng)用于過程層和間隔層間通信的GOOSE網(wǎng)，把3個(gè)邏輯層次聯(lián)系起來，如圖2所示。本文以河濱220 kV變電站220kV局部為例進(jìn)行說明，其他電壓等級(jí)功能相通。圖2河濱220 kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成2.1.1過程層主要設(shè)備過程層功能指與過程接口的全部功能，裝置典型是與遠(yuǎn)方過程接口，如與過程總線連接的輸入/輸出(Input/Output，I/O)、智能傳感器和控制器等。過程層是隨著一、二次設(shè)備技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展而出現(xiàn)的，在傳統(tǒng)站內(nèi)不具備這一邏輯分層。過程層設(shè)備主要有非常規(guī)互感器、智能單元、氣體全封

17、閉組合電氣(Gas Insulated Substation，GIS)等。2.電子式互感器電子式互感器的應(yīng)用是智能變電站的重要標(biāo)志，這一技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了智能變電站的工程化。本站220 kV、110 kV以及主變壓器高、中壓側(cè)局部采用羅氏線圈和電容分壓原理構(gòu)成的電子式電流互感器(Electronic Current Transducer，ECT)/電子式電壓互感器(Electronic Voltage Transducer，EVT)，互感器輸出毫伏級(jí)模擬信號(hào)給遠(yuǎn)端模塊，遠(yuǎn)端模塊進(jìn)行模擬量/數(shù)字量(Anologe /Digital，A/D轉(zhuǎn)換，應(yīng)用IEC61850-44-8規(guī)約輸出光信號(hào)給合并單元

18、。主變低壓側(cè)采用了帶鐵心微型電流互感器，輸出150mV保護(hù)信號(hào)和4V測(cè)量信號(hào)給采集器，通過集成在采集器中的采集卡輸出光信號(hào)給低壓側(cè)合并單元。2.合并單元合并單元(Merging Unit，MU)主要用于連接智能化輸出的電子式互感器(遠(yuǎn)端模塊)與保護(hù)、測(cè)控裝置，主要功能是同步采集多路ECT/EVT輸出數(shù)字信號(hào)后，按照規(guī)定的格式(IEC 61850-9-2)把采樣測(cè)量信息發(fā)送給保護(hù)、測(cè)控等智能電子設(shè)備(Intelligent Electronic Device，IED)MU在設(shè)計(jì)時(shí)主要需滿足3個(gè)功能需求：同步、多路數(shù)據(jù)處理和通信。本站通過對(duì)時(shí)網(wǎng)對(duì)MU進(jìn)行統(tǒng)一對(duì)時(shí)見圖2，并按照IEC61850-9-

19、2規(guī)約，采用以太網(wǎng)通信方式進(jìn)行采樣測(cè)量值的傳輸。由于采樣信息需實(shí)時(shí)、循環(huán)發(fā)送，為了保證采樣測(cè)量信息的正確、有效，保護(hù)、測(cè)控裝置直接通過MU進(jìn)行采樣，不采取網(wǎng)絡(luò)傳輸采樣測(cè)量值的方式。在相應(yīng)間隔內(nèi)對(duì)遠(yuǎn)端模塊、合并單元和保護(hù)、測(cè)控裝置進(jìn)行冗余配置，實(shí)現(xiàn)信息冗余，保證了采樣測(cè)量信息的完整性和有效性。2.智能終端智能終端采用模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，除具備傳統(tǒng)操作箱的功能還具有對(duì)于I/O信息的處理、發(fā)送能力，所以也叫智能操作箱。智能終端和匯控柜在開關(guān)場(chǎng)組成智能組件柜，由智能終端進(jìn)行開關(guān)量的采集，處理并完成間隔層設(shè)備對(duì)于刀閘、斷路器的操作控制。由于通過網(wǎng)絡(luò)傳輸跳閘報(bào)文存在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量問題，本站采

20、取“直跳方式，即保護(hù)跳閘信息不經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由保護(hù)裝置直接對(duì)智能終端發(fā)命令信號(hào)。對(duì)于實(shí)時(shí)性不高的信息，如遙控操作、告警、開關(guān)狀態(tài)等，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。2.1.2間隔層間隔層主要功能是：1匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；2實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保護(hù)控制功能；3實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；4實(shí)施操作同期及其他控制功能；5對(duì)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(jí)別控制；6執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時(shí)告訴完成與過程層及變電站層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。2.保護(hù)裝置首先應(yīng)明確保護(hù)原理不變，由于智能變電站中的智能設(shè)備間通過光纖連接且通過電子式互感器對(duì)電流/電壓進(jìn)行采樣，使保護(hù)裝置可以通過對(duì)過程層數(shù)據(jù)的共享和交

21、換來實(shí)現(xiàn)保護(hù)邏輯聯(lián)系，從而取代傳統(tǒng)變電站中的電氣回路。2.測(cè)控裝置由于智能終端承擔(dān)了局部測(cè)控的功能，如開關(guān)狀態(tài)信息的處理，使得測(cè)控裝置在功能上發(fā)生了一些變化：1通過組態(tài)工具，導(dǎo)入對(duì)于過程層設(shè)備的聯(lián)/閉鎖邏輯，實(shí)現(xiàn)間隔層對(duì)于過程層設(shè)備的邏輯閉鎖；2增加網(wǎng)絡(luò)模塊。通過不同的網(wǎng)絡(luò)模塊，完成站控層和過程層間的信息交換。2.網(wǎng)絡(luò)分析和故障錄波裝置這是智能變電站獨(dú)有的設(shè)備，通過把故障錄波器的功能進(jìn)行延伸，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)分析和故障錄波相結(jié)合的分析記錄。不同于傳統(tǒng)的變電站中的錄波器，僅僅只是記錄故障發(fā)生前后的波形，智能變電站中的網(wǎng)絡(luò)分析和故障錄波裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)視并分析網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，通過人機(jī)界面即可更為詳盡直觀地了解當(dāng)前

22、或故障時(shí)的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備信息以及故障原因，并利用錄波器功能把這些狀態(tài)信息和波形記錄下來，形成分析變電站事故所需的依據(jù)。2.1.3站控層站控層功能有兩類：“過程有關(guān)變電站層功能，即使用多個(gè)間隔或者全站的數(shù)據(jù)，并且對(duì)多個(gè)間隔或全站的一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制；“接口有關(guān)變電站層功能，表示變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與本站運(yùn)行人員的接口，與遠(yuǎn)方控制中心的接口，與監(jiān)視和維護(hù)遠(yuǎn)方工程管理接口。本層內(nèi)裝置由配有數(shù)據(jù)庫(kù)的站級(jí)計(jì)算機(jī)、操作場(chǎng)所、遠(yuǎn)方通信接口等組成。站控層設(shè)備和傳統(tǒng)站配置類似，其中新出現(xiàn)了兩類高級(jí)應(yīng)用，主要包括集成在“后臺(tái)的順序控制等功能和集成在“在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)檢修等功能。這些高級(jí)應(yīng)用是智能變電站的智能化程度

23、的具體表達(dá)。2.1.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本站的“兩網(wǎng)都采用雙星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，見圖2。2.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1兩層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。對(duì)于220 kV等級(jí)的變電站，和所有元件共同組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)相比較，兩層網(wǎng)絡(luò)形成的節(jié)點(diǎn)數(shù)目相對(duì)較少，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷相對(duì)較輕，且在現(xiàn)有技術(shù)條件下，可靠性較高，并容易實(shí)現(xiàn)。但兩層網(wǎng)絡(luò)相對(duì)單一網(wǎng)絡(luò)，其信息共享度較低，建設(shè)本錢也相對(duì)較高。2雙星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星形拓?fù)浣M網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)都很直觀。首先星形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：利用一個(gè)中央交換機(jī)就可以方便地組網(wǎng)和配置網(wǎng)絡(luò)，配置相對(duì)簡(jiǎn)單；對(duì)于單個(gè)間隔，其系統(tǒng)等待時(shí)間最少，訪問協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單；單個(gè)鏈路的故障只能影響其相關(guān)的設(shè)備，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，容易檢測(cè)和隔離故障。缺點(diǎn)是如果中央交換

24、機(jī)出現(xiàn)故障，將失去所有以此交換機(jī)作為中央節(jié)點(diǎn)的IED設(shè)備信息。這種組網(wǎng)方式對(duì)于中央交換機(jī)的可靠性和相關(guān)技術(shù)要求都較高，價(jià)格也相應(yīng)比較昂貴。本站通過雙星形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的冗余，以此保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和平安性，同時(shí)又不失去信息傳遞的快速性，彌補(bǔ)了星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺乏。2.技術(shù)特點(diǎn)本站采用全雙工交換式以太網(wǎng)技術(shù)，間隔層和站控層間信息交換利用MMS+傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間 協(xié) 議(Transmission Control Protocal/InternationProtocal，TCP/IP)+IEC 802.3實(shí)現(xiàn)，間隔層和過程層間信息交換利用GOOSE技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速信息交換。采取網(wǎng)絡(luò)冗余來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，M

25、MS A網(wǎng)、B網(wǎng)互為備用，不同時(shí)在線運(yùn)行；GOOSE A網(wǎng)、B網(wǎng)互為冗余，同時(shí)在線運(yùn)行。交換式以太網(wǎng)從廣義上講，即采用交換機(jī)的以太網(wǎng)。由于網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間通過交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)邏輯上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，網(wǎng)絡(luò)在一定程度上保證了傳輸延時(shí)。但由于以太網(wǎng)的固有特性，在交換機(jī)端口處不可防止存在信息“競(jìng)爭(zhēng)的情況，而且發(fā)布者利用組播技術(shù)發(fā)布的信息有可能突破交換機(jī)限制形成播送，增加了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的可能性。所以本站通過虛擬局域網(wǎng)(Virtual Local Area Network，VLAN)技術(shù)，來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、可靠性等要求。VLAN是一種交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以按照功能、工程組或應(yīng)用等構(gòu)架為根底對(duì)局域網(wǎng)進(jìn)行邏輯劃分。利用VL

26、AN技術(shù)，可以把同一工作性質(zhì)的用戶集中在同一VLAN內(nèi)。1個(gè)VLAN就相當(dāng)于1個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)，信息只在這個(gè)VLAN中交互；各個(gè)VLAN之間只能通過路由器來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，減少了跨VLAN的數(shù)據(jù)流量，從而有效地隔離播送風(fēng)暴，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的平安性。2.2數(shù)字技術(shù)對(duì)于河濱220 kV變電站調(diào)試的影響及存在問題2.2.1變電站調(diào)試2.繼電保護(hù)調(diào)試首先，由于保護(hù)裝置采用了全新的鏈路連接方式和數(shù)據(jù)采樣技術(shù)，在繼電保護(hù)原理層面不用再考慮由于常規(guī)互感器的飽和特性引起的暫態(tài)誤差和不平衡電流等情況，但保護(hù)調(diào)試人員需更加重視物理和邏輯鏈路的狀態(tài)問題。具體表現(xiàn)有：1由于A/D轉(zhuǎn)換在一次設(shè)備中進(jìn)行，使得一、二次

27、系統(tǒng)完全隔離，提高了平安度，同時(shí)簡(jiǎn)化了間隔層設(shè)備的裝置結(jié)構(gòu)，并不用考慮間隔層設(shè)備的負(fù)載問題。2由于IED設(shè)備間采用光纜連接，本站不存在傳統(tǒng)變電站的電纜絕緣和二次接地問題；互感器的極性問題可以通過調(diào)整遠(yuǎn)端模塊和MU的配置文件參數(shù)進(jìn)行修正。3對(duì)于電流飽和的保護(hù)判定不再必要，取而代之的是對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾?，如采樣?Sam pled Value，SV)鏈路中斷，那么閉鎖整套保護(hù)。其次，由于在過程層實(shí)現(xiàn)的“虛端子連線形成了繼電保護(hù)邏輯鏈路，取代了傳統(tǒng)站中利用電氣鏈路進(jìn)行的I/O信息交換，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)功能的分布化。繼電保護(hù)人員不用再過多關(guān)注二次回路的具體連接，可以把更多的精力用于保護(hù)邏輯實(shí)現(xiàn)的合理性和

28、有效性上。2.運(yùn)行檢修智能變電站在運(yùn)行檢修方面產(chǎn)生的影響主要集中在高級(jí)應(yīng)用方面。1順序控制，簡(jiǎn)稱順控，即程序化控制，通過預(yù)先設(shè)定的倒閘操作程序，在嚴(yán)格的操作監(jiān)護(hù)制度下，在后臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)變電站倒閘操作?？刂七^程如下：變電站內(nèi)智能設(shè)備依據(jù)變電站操作票的執(zhí)行順序和執(zhí)行結(jié)果校核要求，由站內(nèi)智能設(shè)備代替操作人員，自動(dòng)完成操作票的執(zhí)行過程。實(shí)際操作時(shí)只需變電站內(nèi)運(yùn)行人員或調(diào)度運(yùn)行人員根據(jù)操作要求選擇一條順控操作命令，操作票的執(zhí)行和操作過程的校驗(yàn)由變電站內(nèi)智能電子設(shè)備自動(dòng)完成。通過順控的應(yīng)用，可提高運(yùn)行人員工作效率、減少倒閘操作過程中人為操作失誤的幾率。2在線監(jiān)測(cè)的出現(xiàn)，使得狀態(tài)檢修成為可能。狀態(tài)檢修也稱預(yù)知

29、性檢修，即根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞來確定是否對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)微水等化學(xué)量、機(jī)構(gòu)的分合速度及觸頭的行程距離等物理量、設(shè)備的負(fù)荷變化和啟停次數(shù)等電氣參數(shù)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的比較計(jì)算，從而產(chǎn)生綜合分析決策，對(duì)面向設(shè)備狀態(tài)的檢修提供技術(shù)支持。由于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過傳感器對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以對(duì)于傳感器的性能和可靠性就有了非常高的要求。除此之外，高級(jí)應(yīng)用還包括一些高科技監(jiān)控設(shè)備，如利用高速攝像頭實(shí)時(shí)記錄設(shè)備外觀信息的監(jiān)控系統(tǒng)；利用氣體傳感器記錄繼電保護(hù)小室內(nèi)有害氣體含量并進(jìn)行告警的設(shè)備等，都可為運(yùn)行檢修人員提供直觀的事故告警信息。2.2.2變電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試驗(yàn)收2.在繼電保護(hù)方面存在的問題

30、及現(xiàn)場(chǎng)解決方法本站由于斷路器機(jī)構(gòu)延用傳統(tǒng)變電站設(shè)計(jì)思路，配置2組跳閘線圈、1組合閘線圈，使得第2套智能終端不能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的合閘操作，這有悖于智能變電站設(shè)備互操作性的理念。這樣相悖的特性，使得現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)收時(shí)出現(xiàn)了以下一些問題。1為了實(shí)現(xiàn)雙套保護(hù)都滿足低氣壓閉鎖重合閘的要求，施工調(diào)試人員只能通過現(xiàn)場(chǎng)加裝中間繼電器的方式，通過重動(dòng)接點(diǎn)來滿足雙重化配置的需要。2由于第2套操作箱合后繼電器不能啟動(dòng)，導(dǎo)致事故總信號(hào)不能發(fā)出，現(xiàn)場(chǎng)只能通過第1套智能終端合后繼電器常開接點(diǎn)串接第2套智能終端跳閘位置接點(diǎn)后，接至第2套智能終端的事故總開入來解決此問題。3手跳放電功能的缺失，導(dǎo)致在偷跳啟動(dòng)重合閘投入時(shí)，遙控分閘后斷路器自動(dòng)重合。現(xiàn)場(chǎng)解決此問題的思路是：將智能終端的手跳開入串接空接點(diǎn)，并通過“虛端子連線將此空接點(diǎn)關(guān)聯(lián)保護(hù)裝置閉鎖重合閘功能，即遙控分閘時(shí)保護(hù)裝置啟動(dòng)閉鎖重合閘功能閉鎖重合。4由于2套保護(hù)裝置在過程層中分別處于GOOS A網(wǎng)和GOOS B網(wǎng)中，導(dǎo)致重合閘相互閉鎖功能缺失?，F(xiàn)場(chǎng)解決此問題的思路是：2套智能終端的閉鎖重合閘開入通過空接點(diǎn)形成電氣聯(lián)系，再利用