變電站綜自系統(tǒng)數(shù)字化掏屏改造的方案應(yīng)用

江 軍，張俊偉

(1．國網(wǎng)遼陽供電公司，遼寧 遼陽 111003；2.南瑞集團(tuán)公司，江蘇 南京 210061)

變電站綜自系統(tǒng)數(shù)字化掏屏改造的方案應(yīng)用

江 軍1，張俊偉2

(1．國網(wǎng)遼陽供電公司，遼寧 遼陽 111003；2.南瑞集團(tuán)公司，江蘇 南京 210061)

在全球能源互聯(lián)和智能電網(wǎng)的發(fā)展背景下，對運(yùn)行年限8年以上的老舊500 kV變電站進(jìn)行了調(diào)控一體化的需求分析。通過遼寧沙河營500 kV變電站具體工程實(shí)例的介紹，詳細(xì)闡述了變電站自動(dòng)化綜自系統(tǒng)數(shù)字化改造的方案與實(shí)現(xiàn)，以及數(shù)字化改造方案的實(shí)踐與推廣。

變電站綜自系統(tǒng)；數(shù)字化改造；掏屏法；通信規(guī)約

國家電網(wǎng)公司為構(gòu)建“三集五大”管理體系[1],提高無人值守專業(yè)化管理水平,切實(shí)推進(jìn)“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”,在“調(diào)控一體化”智能電網(wǎng)[2]和變電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)“狀態(tài)評估”建設(shè)模式的背景下，通過對遼寧省電力有限公司運(yùn)行8年以上500 kV電壓等級的老舊綜合自動(dòng)化變電站進(jìn)行實(shí)地勘查和運(yùn)行評估分析，提出通過掏屏方式完成變電站數(shù)字化的改造，以滿足變電站智能發(fā)展的需要。本文重點(diǎn)介紹了遼寧沙河營500 kV變電站綜自系統(tǒng)數(shù)字化掏屏改造的具體實(shí)施方案，詳細(xì)闡述了數(shù)字化掏屏改造技術(shù)在變電站技改過程中對變電站調(diào)控管理、數(shù)據(jù)傳輸以及變電站無人值守的重要性和實(shí)踐意義。

1 數(shù)字化掏屏改造技術(shù)概述

數(shù)字化掏屏改造技術(shù)是指在變電站技改過程中，快速、低成本地從一種產(chǎn)品或者系統(tǒng)更換為另一種產(chǎn)品或者系統(tǒng)，使變電站內(nèi)的規(guī)約選擇、數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、運(yùn)行監(jiān)控等操作簡易化、影響最小化，滿足調(diào)控一體化的一種實(shí)現(xiàn)方式。

數(shù)字化掏屏改造技術(shù)的應(yīng)用范圍主要針對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層、站控層、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機(jī)3個(gè)層級，以及IEC61850數(shù)字化規(guī)約的選擇應(yīng)用。其數(shù)字化掏屏改造技術(shù)的方案主要通過“掏屏法”軟、硬件整體替換的方式實(shí)現(xiàn)，即在原屏柜上對間隔裝置進(jìn)行整體替換，包括端子排、空氣開關(guān)和壓板等相關(guān)附屬設(shè)備，而一次設(shè)備和外回路線保持不變。

2 數(shù)字化掏屏改造技術(shù)的典型方案

2.1 總體思路

整站采用漸進(jìn)式柔性過渡的切改方案，在不影響站內(nèi)一次設(shè)備安全運(yùn)行的條件下，針對變電站自動(dòng)化的智能需求分別就站控層、間隔層、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、時(shí)鐘同步在線監(jiān)測及網(wǎng)絡(luò)搭建等進(jìn)行整站或局部技改。

2.2 方案實(shí)現(xiàn)

a.確定整改對象。變電站綜自系統(tǒng)二次設(shè)備包含的范圍在方案初期就要擬定，而且將二次設(shè)備的外觀和大小、板件和配置以及功能要求一次性劃定，并擬定二次系統(tǒng)組網(wǎng)配置圖。

b.硬件更替。站控層計(jì)算機(jī)監(jiān)控后臺采用能適應(yīng)國網(wǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)的跨平臺調(diào)控一體化計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和間隔層測控裝置均采用“掏屏”的方式現(xiàn)場整體替代，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)也可根據(jù)用戶特殊需求新增屏柜。

c.規(guī)約升級。整站站內(nèi)規(guī)約主體由原來的網(wǎng)絡(luò)IEC103電力通信規(guī)約提升為IEC 61850國際標(biāo)準(zhǔn)的智能化通信規(guī)約，對時(shí)由串口和脈沖對時(shí)升級為直流B碼和基于IEEE1588的NTP網(wǎng)絡(luò)對時(shí)。

d.軟件整合。按照間隔區(qū)域?qū)蛹壔f進(jìn)，通過柔性化過渡切改的軟件整合，將老舊變電站原綜自系統(tǒng)逐漸過渡到新的調(diào)控一體化系統(tǒng)上來。

3 具體案例

3.1 柔性化改造前

遼寧沙河營500 kV變電站的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。后臺計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用國電南瑞NS2000多機(jī)冗余監(jiān)控系統(tǒng)[3]；間隔層采用的是國電南瑞NSD500和NSD500V測控裝置，基于雙以太網(wǎng)103的通信方式[4]；遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)采用國電南瑞NSC200/300型通信控制器，基于嵌入式VXWORKS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主備雙機(jī)冗余系統(tǒng)，承擔(dān)著跟東北網(wǎng)調(diào)、遼寧省調(diào)、沈陽地調(diào)和調(diào)控中心等主站的信息交互。

圖1 改造前系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)

3.2 柔性化改造后

通過數(shù)字化掏屏改造技術(shù)后，沙河營500 kV變電站的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 改造后系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)

本方案站控層改造后采用基于X86硬件平臺，LINUX操作系統(tǒng)的NS3000計(jì)算機(jī)監(jiān)控后臺系統(tǒng)，較原系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了后臺和遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫的一體化，數(shù)據(jù)信息的智能化和二次運(yùn)維的簡潔化，特別是實(shí)現(xiàn)了NET103和61850規(guī)約在過渡時(shí)期混合應(yīng)用的兼容。

間隔層測控裝置改造后還采用同樣尺寸的NSD500V測控，新NSD500V碼值由原來的2 047擴(kuò)大至16 376，數(shù)據(jù)精度提高了8倍，而且程序支持61 850規(guī)約[5]。在原有屏柜的基礎(chǔ)上，采用“掏屏法”將原來的測控整體更換，外部配線不動(dòng)，只配置內(nèi)部接線，大大節(jié)約了成本，縮短了工期，降低了風(fēng)險(xiǎn)。

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)改造后同樣采用“掏屏法”，主備交替更換為一體化平臺的NSC330遠(yuǎn)動(dòng)裝置[6]。該遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)繼承了原NSC300總控的各項(xiàng)功能，并在性能、網(wǎng)口數(shù)量和通信規(guī)約接口等方面有了更大的擴(kuò)充和提升，而且裝置的硬件尺寸也十分吻合，柔性化過渡最大程度地降低了對調(diào)度數(shù)據(jù)的影響。

4 結(jié)束語

當(dāng)前，在能源互聯(lián)的大背景下，國家電網(wǎng)大力推進(jìn)智能化進(jìn)程，形成了智能電網(wǎng)技術(shù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)共存的局面，特別是老舊500 kV電壓等級的綜自站面臨著二次系統(tǒng)老化、信息數(shù)據(jù)及時(shí)間同步的不智能化等情況，亟需一種新的技改方法來解決整站改造工期長、成本高、風(fēng)險(xiǎn)大等困難，以適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展和要求。

遼寧沙河營500 kV變電站數(shù)字化掏屏改造技術(shù)的工程實(shí)施，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，節(jié)約了整站改造成本，提高了工作效率，形成了一套數(shù)字化掏屏改造技術(shù)的方法和模式，具有很好的借鑒意義。

[1] 劉振亞．落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加快建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的國家電網(wǎng)[N]．中國電力報(bào)，2005-02-24(1)．

[2] 張一龍，郝志平．調(diào)控一體化新觀察[N]．國家電網(wǎng)報(bào)，2011-03-29(5)．

[3] 南京國電南瑞科技股份公司．NS2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(UNIX平臺)系統(tǒng)使用手冊[R]．南京：國電南瑞科技股份公司，2007．

[4] 南京國電南瑞科技股份公司．NSD500V測控裝置技術(shù)使用說明書[R]．南京：國電南瑞科技股份公司，2006．

[5] 茹 鋒，夏成軍，許 揚(yáng)． IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J]．江蘇電機(jī)工程，2004，23(3)：8-12．

[6] 南京國電南瑞科技股份公司．NSC330通訊控制器技術(shù)使用說明書[R]．南京：國電南瑞科技股份公司，2014．

Scheme Application on Digital Reconstruction of Substation Automation System with Cutting Method

JIANG Jun1，ZHANG Junwei2

(1. State Grid Liaoyang Power Supply Company，Liaoyang，Liaoning 110003，China ；2.NARI Group Company, Nanjing，Jiangsu 210061，China)

Under the development background of global energy internet and smart grid, the requirement analysis on the integration of old 500 kV substation is carried out. Through the examples introduction of the specific engineering for Shaheying Liaoning 500 kV substation, this paper elucidates that the scheme and implementation of digital transformation for substation automation system, the practice and promotion of digital reconstruction project.

substation automation system；digital reconstruction；cutting method; communication protocol

TM63

A

1004-7913(2017)01-0032-02

江 軍(1963)，男，學(xué)士，高級工程師，主要從事調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)工作。

2016-08-25)