【智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計案例】3700字

智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u149861.1設(shè)備智能化演變 2270701.2智能變電站層級及網(wǎng)絡(luò)劃分 2271381.3合并單元 3306501.4智能終端 570311.5智能一次設(shè)備的現(xiàn)況 71.1設(shè)備智能化演變圖7-1所示為該裝置的開發(fā)動向。設(shè)備層中的智能組件將會被合并為整個合并單元及其他智能終端,包括了操作插件的功能。處理層裝置,裝置不僅可以集成設(shè)計、安裝,還可以外部安裝。也就是說,考慮到了現(xiàn)有初級設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀,采用了"以往的初級設(shè)備本身+智能集成部件"的模式。智能集成組件可以嵌入集成、分發(fā)、嵌入、插件和其他靈活的架構(gòu)。包括各種常規(guī)交叉層設(shè)備智能化集成組件沿著當(dāng)前及未來發(fā)展方向。裝置層的概念不能夠排除了間隔的概念,也不能夠取消了測量控制器和防護裝置。圖7-1設(shè)備智能化演變1.2智能變電站層級及網(wǎng)絡(luò)劃分智能變電站和傳統(tǒng)變電站的主要區(qū)別是二次系統(tǒng)的信號傳輸。用傳統(tǒng)的變電站的主要設(shè)備收集的信號通過電纜傳輸?shù)胶笈_。用智能變電站的初級設(shè)備收集電壓和電流信息后，通過匯合部將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過光纜上傳到測量/控制保護裝置。保護裝置判斷電力網(wǎng)是否正常工作，是否需要動作，切斷故障線。同時，向后臺監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送。測量和控制保護裝置和背景監(jiān)視系統(tǒng)還經(jīng)由光纜發(fā)送數(shù)字信號以控制設(shè)備。智能變電站二次系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸及保護控制主要以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的信息平臺為基礎(chǔ)，進行通信工作。目前,我國的智能變電站二次系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸與管理主要包括三個維度:站控層、間隔層和過程層。站控層主要設(shè)計實現(xiàn)了對電力變電站數(shù)據(jù)進行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理、集中管控監(jiān)測及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊等主要功能。其主要配套基礎(chǔ)設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)監(jiān)測中心主機、數(shù)據(jù)通訊中心網(wǎng)絡(luò)以及開關(guān)機、綜合應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和打印機等。本變電站所配置均為高度整合集成式一體化。將五防系統(tǒng)進行一體化、程式化控制停送供電流過程、同時把小電流接地?fù)窬€等多種功能整合到一體化的變電站,從而真正實現(xiàn)了智能化的變電站信息服務(wù)平臺的統(tǒng)一化、智能化。本站的監(jiān)控、保護遠(yuǎn)動等系統(tǒng)通訊均以IEC61850為標(biāo)準(zhǔn),為今后變電站擴大規(guī)模和容量增加奠定堅實基礎(chǔ)。間隔式斷層測控設(shè)備主要功能是用于實現(xiàn)了測控線路的繼電保護自動控制和線路故障射頻濾波器的分析測控功能,主要由線路繼電保護和安全控制自動裝置、測控自動設(shè)備、故障錄波和測控網(wǎng)絡(luò)的并行錄波故障分析組成系統(tǒng)、電能采集系統(tǒng)等。過程處理層主要的組成作用也就是將無線電信號轉(zhuǎn)換成視頻模擬信號并通過無線光纖電纜傳輸信號到系統(tǒng)后臺,它們主要包括視頻合并處理單元、智能終端、智能組件等。過程處理層的兩個網(wǎng)絡(luò)主要功能是分別用于發(fā)送傳輸層的GOOSE報文與SV報文。間隔層測控設(shè)備裝置與站控層的設(shè)備之間,間隔層測控單位直接將數(shù)據(jù)上傳至站控層的網(wǎng)絡(luò),測控設(shè)備裝置直接與站控層進行通信。在站控層和網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時,間隔層還可以同時獨立實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)采集、控制等功能。站控層和工藝層網(wǎng)絡(luò)采用星型以太網(wǎng),60kV工藝層網(wǎng)絡(luò)采用GOOSE和SV報文公網(wǎng)傳輸,主變10kV工藝層設(shè)備接入66kV工藝層網(wǎng)絡(luò),集中設(shè)置兩個進程層中心交換機,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)記錄分析設(shè)備等GOOSE和SV報文的傳輸。GOOSE（genericobject-orientedsubstationevent）報文主要用于變電站發(fā)生事故時對一次設(shè)備的控制以及二次設(shè)備之間的鎖定和聯(lián)動。傳輸間隔連接的狀態(tài)量、跳閘命令和阻塞信息。GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)包括：一次設(shè)備在后臺的遠(yuǎn)程控制命令、保護啟動故障、閉鎖重合閘、遠(yuǎn)程跳閘等設(shè)備的位置信息、斷路器信號、隔離開關(guān)位置信號、氣壓信號。SV（SampledValue）報文主要作用是進行電流、電壓數(shù)據(jù)的傳輸，將一次設(shè)備的電流與電壓值，傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)中，進行后臺監(jiān)測及事故判斷。1.3合并單元合并單元是SV網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。我國為適應(yīng)本國電力現(xiàn)狀，特開發(fā)出特有的智能變電站數(shù)據(jù)傳輸方式。采用傳統(tǒng)的一次設(shè)備與合并單元相結(jié)合的方式，進行變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸。但這也只是臨時性的過渡階段，最終仍要實現(xiàn)合并單元與一次設(shè)備相融合，開發(fā)出完善的電子式互感器。常規(guī)站保護裝置硬件部分主要由A/D采樣模塊、保護CPU、I/O轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。其中,將電流、電壓互感器的模擬量直接轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字量用到的模塊就是A/D采樣模塊;數(shù)字量傳遞到保護CPU進行邏輯判斷,以決定是否有故障;當(dāng)判斷是否為電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護CPU將一個跳閘命令傳遞到I/O轉(zhuǎn)換模塊,通過I/O轉(zhuǎn)換模塊再次實現(xiàn)一個數(shù)字量與一個模擬量的轉(zhuǎn)換,并將跳閘命令傳遞至斷路器操作箱，從而達(dá)到保護的目的。如圖7-2所示：圖7-2常規(guī)變電站保護功能工作原理和傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站保護設(shè)備僅保留保護CPU模塊，智能變電站將原保護裝置的A/D采樣模塊，與全站同步時鐘模塊集成為合并單元，將一次設(shè)備傳遞出的電壓、電流信息以SV報文的形式合并輸出，傳輸給智能終端及后臺監(jiān)測系統(tǒng)，進行故障判斷。如圖7-3所示：圖7-3智能變電站保護功能工作原理本站通過對比現(xiàn)有合并單元廠家數(shù)據(jù)信息，決定安裝南瑞繼保電氣有限公司的PCS-200M型合并單元。同時配置兩套合并單元分別完成電壓、電流數(shù)據(jù)的采集。1.4智能終端智能終端：原保護裝置的I/O轉(zhuǎn)換模塊，加上斷路器操作箱集成為智能終端，接收到合并單元發(fā)送的命令后，通過控制電纜對一次設(shè)備進行控制。智能終端與變電站后臺設(shè)備保護之間通信主要是以點對點的傳輸方式來進行實現(xiàn),直接地接受、執(zhí)行變電站內(nèi)部各間隔設(shè)備保護系統(tǒng)的跳閘命令,保證了變電站內(nèi)部的電力一次設(shè)備安全地運行。在此期間，光纖會把智能化終端與過程層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，把電壓、電流還有不是以電量形式的信息發(fā)送給間隔層裝置。智能終端未來的發(fā)展趨勢，是它和斷路器融為一體，就是智能開關(guān)。智能開關(guān)的大規(guī)模應(yīng)用讓開關(guān)變得更加智能化，這是因為它把電腦，通信技術(shù)，電力電子技術(shù)進行整合，最終的結(jié)果就是：智能開關(guān)不但能實現(xiàn)傳統(tǒng)開關(guān)的所有功能，還有如圖7-4所示的更高級作用：圖7-4智能開關(guān)能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在來看，國內(nèi)和國外的開關(guān)制造企業(yè)生產(chǎn)的智能開關(guān)，在變電站中的用武之地主要是線上監(jiān)控體系。但在電力系統(tǒng)中，只起到開關(guān)的日常管控，所以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹v，這不能算智能化。與國外相比,"傳統(tǒng)開關(guān)+智能終端"的組合,是被廣泛應(yīng)用的智能開關(guān)在推進我國大型變電站建設(shè)和智能化改造的進程中。本文是針對我國自主開發(fā)研制出來的智能終端國電南瑞科技股份有限公司NSR351D智能操縱機和國電南京自動化股份有限公司PSIU600系列的智能操縱機和控制器進行對比研究?？偨Y(jié)得出PSIU600系列智能操作箱主要具有以下幾個方面的優(yōu)勢:1、所有可選參數(shù)可由GOOSE配置為單網(wǎng)模式和雙網(wǎng)模式，支持GOOSE消息管理、中斷報警和輸入/輸出控制功能。2、這可以通過斷開相或三相并閉合來控制，同時保持手動斷開和其他保護性斷開的輸入觸點。3、變壓器主機本體的非電氣式保護功能在有或無CPU的工作情況下均可實現(xiàn),并且可以對主變壓器合閘、閘刀開關(guān)、風(fēng)機等各種信號進行監(jiān)視和控制。但是，涉及到的產(chǎn)品和設(shè)備的集成，由于自身的技術(shù)局限性，需要各大設(shè)備廠商的技術(shù)支持才能進一步完善。同時對國電南瑞科技股份有限公司的NSR351D智能化操作箱設(shè)備進行了分析，總結(jié)出以下幾方面優(yōu)勢：1、具有以往的操作箱和測量、控制的一部分功能。不僅如此，即使支持網(wǎng)絡(luò)GOOGSE模式的閉合和關(guān)閉命令，也保持現(xiàn)有的硬觸點和關(guān)閉/開啟模式。2、支持IEC61850。硬件和軟件是模塊化設(shè)計的。它實現(xiàn)了無縫連接、即插即用、靈活配置、方便的擴大和維護。3、它具有分離階段或三相觸發(fā)和關(guān)閉控制，它可以接收保護觸發(fā)和關(guān)閉的命令，測量和控制遠(yuǎn)程關(guān)閉和開啟小刀開關(guān)，并輸出相應(yīng)動作的聯(lián)系人；它可以收集開關(guān)的位置，并將分隔刀、地上刀的位置、開關(guān)主體信號發(fā)送到后臺。4、該裝置能保持傳統(tǒng)的硬接觸方式，與傳統(tǒng)的保護、測控裝置配合工作，并能操作多種現(xiàn)場應(yīng)用。綜上所述，本設(shè)計智能終端決定選用國電南瑞科技股份有限公司的NSR351D智能操作箱。這個變電站每個主變壓器都需要安裝一個智能終端,用以實現(xiàn)對主變壓器的相關(guān)數(shù)據(jù)采集和非電量保護功能的完成。同時幫助后臺執(zhí)行對主變壓器的調(diào)壓、溫度監(jiān)測等命令。本站操作主要對變壓器電路本體的非交流電量斷路保護操作跳閘,采用各側(cè)高壓斷路電纜直接上下跳各側(cè)高壓斷路器的一種操作跳閘方式。同時，智能變電站引進了新的維護機制，將智能裝置的檢修狀態(tài)通過壓板來實現(xiàn)，對裝置接受到由保護發(fā)出的GOOSE報文，與設(shè)備本身的維護位置相比，只有維護位置相同，才能使用保護邏輯。1.5智能一次設(shè)備的現(xiàn)況為了滿足智能變電站和智能電網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展的需求,基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站主系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息集成系統(tǒng)需要多個單元(例如通訊、測量、控制、監(jiān)控、監(jiān)控等)組件智能變電站集成部分,隨著電子變壓器技術(shù)的進步,一次性設(shè)備測控技術(shù)越來越成熟,但是無線開關(guān)系統(tǒng)智能化,變壓器和電抗器還只有在建設(shè)一個智能終端和拜耳智能網(wǎng)絡(luò),才有可能實現(xiàn)變壓器開關(guān)與拜耳設(shè)備之間數(shù)字傳輸,但以開關(guān)為核心的主設(shè)備對斷路器、變壓器等大型設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測信息的利用并不理想，這阻礙了