基于IEC61850數(shù)字化變電站的二次檢修淺析

摘要：根據(jù)數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站的不同，介紹了數(shù)字化變電站的技術(shù)特點(diǎn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；結(jié)合220kV白洋淀數(shù)字化變電站實(shí)際，分析了數(shù)字字化變電站二次檢修的校驗(yàn)范圍、校驗(yàn)方法，以使這些數(shù)字化設(shè)備更好地得到利用、維護(hù)，達(dá)到更高的運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站 IEC61850 二次檢修

0 引言

隨著220kV白洋淀數(shù)字化變電站的投產(chǎn)，保定供電公司數(shù)字化變電站的二次檢修工作也已提上日程。電子式互感器、面向通用對(duì)象的變電站事件(GOOSE)功能的運(yùn)用[1]，使得傳統(tǒng)變電站的檢修模式難以適應(yīng)，全新的適應(yīng)于全數(shù)字化變電站的檢修模式也應(yīng)運(yùn)而生。

1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)

采用有源或者無源電子式互感器取代傳統(tǒng)的互感器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集從模擬量轉(zhuǎn)向數(shù)字量。而基于EC61850-9-2規(guī)約，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)的傳輸，利于數(shù)據(jù)的共享和互操作。雖然無源電子互感器采用光學(xué)原理，其傳感頭部不需要電源與電子電路，但是其有光學(xué)傳感材料的選擇、傳感頭的組裝技術(shù)、震動(dòng)對(duì)精度的影響、長期穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。而由于不同生產(chǎn)廠商制造不同的IED，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互換性。規(guī)定了在不改變IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)體系的前提下，提出了資源定義機(jī)制和基于需求激勵(lì)的資源匹配機(jī)制，將IED的資源分為需求資源對(duì)象和生產(chǎn)資源對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了變電站智能設(shè)備數(shù)據(jù)模型的自動(dòng)配置，通過生產(chǎn)資源對(duì)象帶語義的描述，屏蔽了IED內(nèi)部的差異，實(shí)現(xiàn)了互換性。

目前，SMV采樣的傳輸、GOOSE網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸、時(shí)鐘PTP1588三網(wǎng)合一，從而使光纖的數(shù)量減少、交換機(jī)數(shù)量減少，節(jié)約成本。同樣在數(shù)字化變電站中網(wǎng)絡(luò)化的二次系統(tǒng)是數(shù)字化變電站最有代表性的部分，LCC結(jié)果表明全數(shù)字化變電站在保證供電可靠性的基礎(chǔ)上，較傳統(tǒng)綜合系統(tǒng)全生命周期成本大幅降低。

1.1 數(shù)字化變電站的定義[2]

以數(shù)字式互感器，智能型斷路器為基礎(chǔ)，并利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，利用目前標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，進(jìn)行變電站運(yùn)行狀態(tài)的信息化傳輸，并且能夠達(dá)到變電站內(nèi)部的智能操作和信息共享，這就是數(shù)字化變電站當(dāng)前的定義。

1.2 數(shù)字化變電站的技術(shù)特點(diǎn)

目前的數(shù)字化的變電站和傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)變電站也是不一樣的，屬于是在自動(dòng)化的基礎(chǔ)上又提升了一個(gè)階段。主要特點(diǎn)有三點(diǎn)：

1.2.1 數(shù)字化的一次設(shè)備

傳統(tǒng)的電磁互感器被現(xiàn)在的數(shù)字式的互感器代替，是數(shù)字化變電站的一個(gè)主要的特點(diǎn)，而目前比較常見的數(shù)字式的互感器有磁光式、全光纖式和電子式這三種。而在斷路器的選擇上，也是有所變化的，通常采用的是智能型的斷路器或者使用普通斷路器進(jìn)行智能改造后的斷路器，這樣的變化就能夠達(dá)到斷路器的智能化控制。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

光纜代替電纜是數(shù)字化變電站的另一個(gè)特點(diǎn)，在一、二次設(shè)備之間采用百兆光纖以太網(wǎng)，從而在變電站內(nèi)除了使用很少的直流和交流電纜之外，全部采用光纜。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議是現(xiàn)在最常見的通信協(xié)議，這種標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議對(duì)變電站的數(shù)字化傳輸具有巨大的作用，并且加強(qiáng)了變電站內(nèi)部的互操作性，另外是實(shí)現(xiàn)資源共享的重要部分。

1.3 數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

過程層，間隔層和站控層三部分構(gòu)成了數(shù)字化變電站系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。并利用網(wǎng)絡(luò)通信連接各個(gè)層次。電子式的電流，電壓互感器和合并單元等組成的過程層在整個(gè)系統(tǒng)中主要承擔(dān)對(duì)數(shù)字信號(hào)采集合并處理的作用，變電站的數(shù)據(jù)傳輸工作也是由這一層次進(jìn)行的；而變電站的測(cè)控功能主要是由間隔層完成的，并擔(dān)負(fù)著對(duì)變電站的測(cè)量和控制任務(wù)；變電站的無縫通信主要是站控層的任務(wù)，另外還能協(xié)調(diào)變電站運(yùn)行功能的施行。

1.4 白洋淀數(shù)字化變電站技術(shù)特點(diǎn)

白洋淀變電站依據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，采用電子互感器實(shí)現(xiàn)采樣值的數(shù)字化，采用GIS智能控制裝置實(shí)現(xiàn)GIS智能開關(guān)的數(shù)字化，應(yīng)用GOOSE服務(wù)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量傳輸?shù)臄?shù)字化。

2 數(shù)字化變電站的二次模式

最新的二次模式是在數(shù)字化變電站出現(xiàn)之后產(chǎn)生的。在這個(gè)過程中，保護(hù)裝置的硬件條件進(jìn)行了大的變革，從最普通的電磁繼電保護(hù)到后來的微機(jī)保護(hù)，再到目前的數(shù)字化變電站的數(shù)字化保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)了變電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒒?。由于電子互感器的?yīng)用，使得變電站的保護(hù)水平和技術(shù)都有很大的提升，并得到簡化。

在IEC 61850的基礎(chǔ)上的變電站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)通信平臺(tái)是數(shù)字化變電站的一大特點(diǎn)，這個(gè)平臺(tái)主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和開出的工作。保護(hù)裝置通過對(duì)智能測(cè)量系統(tǒng)傳輸?shù)臏y(cè)量值進(jìn)行分析和判斷，并把分析數(shù)據(jù)傳輸給智能斷路器，智能斷路器根據(jù)數(shù)據(jù)信息做出動(dòng)作。

3 數(shù)字化變電站的二次檢修

根據(jù)白洋淀的數(shù)字化變電站的運(yùn)行模式，二次設(shè)備的檢修內(nèi)容應(yīng)包括：

3.1 智能單元校驗(yàn)[4]

關(guān)于數(shù)字化變電站的簡修方法，其實(shí)是可以借鑒常規(guī)的變電站的二次設(shè)備的檢修模式的，因?yàn)檫@種模式經(jīng)過長期的實(shí)踐考驗(yàn)，是一種非常有針對(duì)性，并且取得了良好效果的模式。在一次設(shè)備沒有智能化之前的時(shí)候，智能單元和斷路器，閘刀二次回路之間采用的主要是常規(guī)的二次電纜，而光纖以太網(wǎng)只要連接的是智能單元和保護(hù)裝置。所以有必要進(jìn)行對(duì)二次電纜的全面檢測(cè)，包括接線檢查、絕緣電阻測(cè)試、逆變電源的檢驗(yàn)、通電初步檢驗(yàn)、開關(guān)量輸入回路檢驗(yàn)、輸出觸點(diǎn)和信號(hào)檢查。

3.2 采樣同步性功能校驗(yàn)

不能用同一時(shí)刻的電氣量為依據(jù)是差動(dòng)和距離等保護(hù)功能的一個(gè)要求，這樣就要求數(shù)據(jù)采集具有高度的同步性。

3.3 數(shù)字式互感器準(zhǔn)確度校驗(yàn)

這項(xiàng)檢驗(yàn)主要是為了判斷數(shù)字式互感器采集器采樣精度是否滿足保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量的要求。

3.4 合并單元激光電源模塊校驗(yàn)

合并電源激光電源模塊的正常運(yùn)行與否直接影響著采集器的工作，因此，檢測(cè)合并單元激光電源模塊，就要從采集器的運(yùn)行入手[5]。

3.5 光纖以太網(wǎng)性能檢驗(yàn)

數(shù)字化變電站的一大特點(diǎn)就是光纖以太網(wǎng)的應(yīng)用，這項(xiàng)測(cè)試主要是為了檢驗(yàn)光纖的應(yīng)用效果，數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和可靠性。

3.6 GOOSE報(bào)文正確性校驗(yàn)[6]

這項(xiàng)檢測(cè)的目的主要是針對(duì)保護(hù)裝置對(duì)斷路器智能單元傳輸?shù)男畔⑹欠駵?zhǔn)確。

4 結(jié)語

數(shù)字化變電站和常規(guī)變電站的保護(hù)工作方式存在很大不同，相應(yīng)地要求新的二次設(shè)備的檢修技術(shù)和方法，只有通過工作實(shí)際觀察和理論相結(jié)合，才能提出更好的二次檢修方案，以促進(jìn)變電站的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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