數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1數(shù)字變電站的設(shè)備構(gòu)成從最初的手動(dòng)中斷狀態(tài)到“2km”，再到“4km”的轉(zhuǎn)變，以及廣泛使用的綜合自動(dòng)化。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,綜合自動(dòng)化模式存在著控制效率不夠高以及需要電纜較多等缺點(diǎn),已逐漸不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展,一種新的變電站控制理念開始為人們所了解,這就是數(shù)字化變電站。數(shù)字化變電站是指按照DL/T860標(biāo)準(zhǔn)分為站控層、間隔層、過程層構(gòu)建,采用DL/T860數(shù)據(jù)建模和通信服務(wù)協(xié)議,過程層采用電子式互感器等具有數(shù)字化接口的智能一次設(shè)備,以網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了變電站監(jiān)測信號(hào)、控制命令、保護(hù)跳閘命令的數(shù)字化采集、傳輸、處理和數(shù)據(jù)共享,可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化二次功能、程序化操作、智能化功能等的變電站。物理結(jié)構(gòu)上,數(shù)字化變電站由3個(gè)層次構(gòu)成,分別為站控層、間隔層、過程層,每層均由相應(yīng)的設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。站控層主要設(shè)備包括主機(jī)、操作員站、五防主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、保信子站等設(shè)備,其主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)匯集全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,并定時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入歷史數(shù)據(jù)記錄庫;按需要將有關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度端;接受電網(wǎng)調(diào)度或控制中心的控制調(diào)節(jié)命令并下發(fā)到間隔層、過程層執(zhí)行;具有全站操作閉鎖控制功能和站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能;具有對(duì)間隔層、過程層二次設(shè)備的在線維護(hù)、參數(shù)修改等功能。間隔層主要設(shè)備包括各種保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波裝置、安全自動(dòng)裝置、電能表等,其主要功能是各個(gè)間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的匯總;完成各種保護(hù)、自動(dòng)控制、邏輯控制功能的運(yùn)算、判別、發(fā)令;完成各個(gè)間隔及全站操作聯(lián)閉鎖以及同期功能的判別;執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能,同時(shí)完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。過程層主要設(shè)備包括電子式互感器、合并單元、智能終端等,其主要功能是完成實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量的采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。隨著數(shù)字化變電站的技術(shù)越來越完善,如何在實(shí)際施工中從現(xiàn)有的變電站改造成為數(shù)字化變電站,將是電力系統(tǒng)所必然面臨的問題。2次設(shè)備更換問題對(duì)于常規(guī)、“兩遙”以及“四遙”變電站,改造成數(shù)字化變電站難度不亞于全站綜自改造。首先,對(duì)于現(xiàn)有的控制屏、繼電器屏等的全部拆除是必要的。然后,監(jiān)控后臺(tái)按照數(shù)字化變電站的模式搭建,即需要先搭建基于DL/T860數(shù)據(jù)建模和通信服務(wù)協(xié)議的站控層網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于現(xiàn)有的保護(hù)裝置,由于在實(shí)際工程中往往存在大量運(yùn)行良好或者未達(dá)更換年限的保護(hù)裝置,如果全部更換為數(shù)字化設(shè)備,投資太大,也不符合實(shí)際工程要求。于是將會(huì)出現(xiàn)部分更換部分未更換的情況。另外,完全的數(shù)字化保護(hù)測控設(shè)備需要一次互感器也能夠配合更換,對(duì)于技改工程則更難以實(shí)現(xiàn)。我們可以采用過渡方案:(1)配合一次設(shè)備技改工程,對(duì)于到了運(yùn)行年限的一次設(shè)備,如果該間隔的二次保護(hù)裝置也已經(jīng)到了運(yùn)行年限或者接近運(yùn)行年限,那么可以將電流互感器更換為光互感器,保護(hù)裝置也相應(yīng)配合更換為數(shù)字化要求的保護(hù)裝置,并配備數(shù)字化測控裝置。(2)如果一次設(shè)備不更換,而二次設(shè)備已經(jīng)到了運(yùn)行年限,那么可以將二次設(shè)備更換為數(shù)字化保護(hù)裝置,但是仍使用保護(hù)裝置上面的硬接點(diǎn)接線。據(jù)向現(xiàn)有的數(shù)字化繼保廠家了解,現(xiàn)階段的數(shù)字化保護(hù)裝置是可以實(shí)現(xiàn)如此接線方式的。另外,對(duì)于常規(guī)模擬量的采集,可以通過加裝模-數(shù)轉(zhuǎn)換功能的合并器,將模擬量的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)來實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于常規(guī)一次設(shè)備的斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)等設(shè)備,則可以通過安裝智能操作箱的方式來實(shí)現(xiàn)。(3)對(duì)于一二次設(shè)備均未能更換的間隔,那么就只能通過加裝規(guī)約轉(zhuǎn)換器的方式來實(shí)現(xiàn)和監(jiān)控系統(tǒng)的通訊了。但是由于常規(guī)站、“兩遙”、“四遙”站原來并無測控裝置,在進(jìn)行數(shù)字化改造時(shí),如果碰上一二次設(shè)備均未能更換的情況,那么對(duì)于現(xiàn)有的繼保設(shè)備,可以采用硬接點(diǎn)的方式接入測控裝置,從而實(shí)現(xiàn)遙信量的采集。對(duì)于模擬量,則仍需安裝合并器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。(4)對(duì)于負(fù)荷大的地區(qū),在實(shí)際施工時(shí)往往不能全站停電來施工。如何較好地協(xié)調(diào)好工程實(shí)施進(jìn)度,這里有幾點(diǎn)建議:首先,建立好監(jiān)控后臺(tái)是必要的。在建設(shè)好監(jiān)控后臺(tái)后,可以先將現(xiàn)有直流系統(tǒng)分段接入,這樣站內(nèi)僅會(huì)短時(shí)停電。然后,再按照間隔分開停電施工。其中,間隔層的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)是首先要建立好的。(5)在建立監(jiān)控后臺(tái)前,切記一定要先建設(shè)好二次安全防護(hù)系統(tǒng),這樣才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控后臺(tái)和調(diào)度端的通信。3次安全防護(hù)系統(tǒng)對(duì)于綜合自動(dòng)化變電站,改造的方案其實(shí)基本和上述相同。不同點(diǎn)在于現(xiàn)有的綜合自動(dòng)化變電站往往已經(jīng)配備了二次安全防護(hù)系統(tǒng),直流系統(tǒng)也多數(shù)已經(jīng)配備有足夠的饋線數(shù)。在實(shí)際工程當(dāng)中,可以考慮盡可能將一次互感器更換為電子式互感器,從而可以實(shí)現(xiàn)更完全的數(shù)字化。對(duì)于未能更換的二次設(shè)備,則仍需通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器的方式來接入監(jiān)控系統(tǒng)。4繼保室的面積對(duì)于上述的施工方案,在實(shí)際實(shí)施中往往都存在各種困難。其中最大的問題多數(shù)集中在屏位布置上。實(shí)際工程中,有不少變電站限于征地的問題,往往占地面積小,繼保室的面積不大。對(duì)于常規(guī)、“兩遙”、“四遙”等變電站,因?yàn)槎嗍怯腥酥蛋嗾?工程實(shí)施時(shí)如果繼保室不夠位置可以在監(jiān)控室加建屏位實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于綜自站,特別是GIS的綜自站,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)加裝屏位位置不夠的問題。數(shù)字化后,可以不需要那么多的屏位,但是,由于保護(hù)測控裝置的下放也需要在一次場地中有足夠位置安裝,所以實(shí)際工程中多數(shù)會(huì)采取布置在繼保室,采用光纜連