110KV變電站數(shù)字化系統(tǒng)改造的研究

呂偉勇

(鶴山市明鶴電力建設(shè)有限公司，廣東 鶴山 529700)

從上世紀(jì)80年代之后，在計(jì)算機(jī)、電子等技術(shù)的不斷發(fā)展下，變電站實(shí)施了自動(dòng)化系統(tǒng)，并且在電網(wǎng)當(dāng)中獲得了廣泛應(yīng)用，其社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益明顯，但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站出現(xiàn)了數(shù)字化技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)能更好地解決現(xiàn)在變電站中的自動(dòng)化技術(shù)缺陷，確保變電站的運(yùn)行安全，本文就110kV變電站的數(shù)字化系統(tǒng)改造進(jìn)行了分析。

一 數(shù)字化變電站改造的必要性

數(shù)字化變電站所指的是在變電站中的一次電氣設(shè)備與二次的電子裝置等，均實(shí)施了數(shù)字化的通信，同時(shí)具有全站的統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模與數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，并且在通信平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了智能裝置間的相互操作性。變電站作為電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，變電站技術(shù)水平的高低直接影響整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定安全性，所以，國(guó)內(nèi)外制造商與用戶(hù)對(duì)變電站的技術(shù)水平均很關(guān)注，并在努力提升變電站技術(shù)水平，變電站具有電能傳輸、分配與電壓變換等功能，在通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下，變電站在上

世紀(jì)80、90年代實(shí)施了自動(dòng)化技術(shù)，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)更能保證變電站的運(yùn)行安全，并彌補(bǔ)自動(dòng)化技術(shù)中的缺陷或不足之處。因此，對(duì)變電站系統(tǒng)實(shí)施數(shù)字化的改造，構(gòu)建環(huán)境友好的節(jié)約型社會(huì)與創(chuàng)新型的電力企業(yè)，降低變電站的投資與維護(hù)量，有效提高工作效率與工作效益，可加大電網(wǎng)的穩(wěn)定安全性。

二 110kV變電站的數(shù)字化系統(tǒng)改造

1.某變電站系統(tǒng)改造簡(jiǎn)述

圖1 某變電站的數(shù)字化系統(tǒng)改造方案

某供電局的110kV變電站為正在運(yùn)行的分布分層式的綜合自動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)劃實(shí)施一次系統(tǒng)增容與二次系統(tǒng)的改造，通過(guò)此次項(xiàng)目完成該變電站的數(shù)字化改造。在一次系統(tǒng)當(dāng)中，需要更換三組110kV的線(xiàn)路CT，其中，二次主變電高壓中的總CT應(yīng)實(shí)施ECT。系統(tǒng)擴(kuò)容方面，要增加一臺(tái)主變電，#3主變電高壓也受總CT，并采取ECT。而二次系統(tǒng)的改造則是：以IE61850標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)站控層設(shè)備與間隔層中的IED進(jìn)行更換改造，對(duì)過(guò)程層設(shè)備進(jìn)行添加，在上述標(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建有關(guān)的過(guò)程層及站控層網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)主接線(xiàn)與運(yùn)行方式，建立安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的架構(gòu)，變電站全面改造結(jié)束后，實(shí)施一次系統(tǒng)的擴(kuò)容，在IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)下，實(shí)施變電站系統(tǒng)的數(shù)字化，其具體的數(shù)字化系統(tǒng)改造方案如圖1所示。

2.系統(tǒng)改造的基本原則

在數(shù)字化系統(tǒng)改造中，要依據(jù)本變電站實(shí)際要求，探索適合該變電站的數(shù)字化技術(shù)路線(xiàn)與方案要求，探索出構(gòu)建數(shù)字化變電站的架構(gòu)，為新站的建設(shè)提供相關(guān)的借鑒經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)此次改造，體現(xiàn)變電站合理的架構(gòu)、創(chuàng)新性的方案、先進(jìn)技術(shù)、實(shí)用性的改造與經(jīng)濟(jì)性的投資，通過(guò)技術(shù)的創(chuàng)新與實(shí)用化，實(shí)現(xiàn)師范與典型目的，以獲得工程項(xiàng)目的驗(yàn)收好評(píng)。變電站通過(guò)改造，要實(shí)現(xiàn)智能操作的單元應(yīng)用，具有常規(guī)的綜合系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)光纖化，具有順控功能、信息子站功能，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)。

3.站控層的改造

圖2 站控層的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在變電站現(xiàn)有的設(shè)備規(guī)?；A(chǔ)上，工程師與主機(jī)各配置一臺(tái)工作站，而遠(yuǎn)動(dòng)工作站配置兩臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)集控中心與調(diào)度中心的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，而遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約要符合相關(guān)的細(xì)則要求，工作站電源系統(tǒng)可設(shè)置成雙重的接入，監(jiān)控系統(tǒng)中的站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能要求等，應(yīng)符合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求，其中，通信應(yīng)用方面，因總線(xiàn)型、環(huán)型等網(wǎng)絡(luò)成本、可靠性不如星型網(wǎng)絡(luò)，站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)可選擇星型網(wǎng)絡(luò)，站控層的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。站控層還應(yīng)增加相關(guān)的繼保信息子系統(tǒng)，從繼保信息子站到各調(diào)度中心當(dāng)中的通信協(xié)議，也要符合相應(yīng)規(guī)范要求。

4.加強(qiáng)間隔層的技術(shù)改造

在本變電站的改造當(dāng)中，還應(yīng)加強(qiáng)間隔層技術(shù)改造，其主要改造措施為：

首先，加強(qiáng)110kV的測(cè)控保護(hù)設(shè)備改造，對(duì)于110kV線(xiàn)路保護(hù)裝置，應(yīng)對(duì)其改造，使其支持GOOS方式與IEC61850，在模件設(shè)計(jì)思想上，其硬件可采取靈活的組態(tài)，便于維護(hù)，使全站具有實(shí)時(shí)邏輯閉鎖的功能，并利用GOOS方式來(lái)實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖的功能，以支持IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)。

其次，加強(qiáng)10kV的測(cè)控保護(hù)裝置改造，按照分段進(jìn)行配置變根據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行間隔配置，實(shí)施常規(guī)的開(kāi)入與開(kāi)出，開(kāi)入信息使用IEC61850進(jìn)行通信。自切出口使用GOOSE的控制網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，分段間隔、電容器及10kV饋線(xiàn)則采取測(cè)控保護(hù)的一體化裝置，以支持IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)。

再者，加強(qiáng)主變保護(hù)與測(cè)控裝置，主變保護(hù)采取NS3691DD的數(shù)字接口，以支持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并開(kāi)出能利用GOOSE的控制網(wǎng)對(duì)智能操作箱給予控制，低后備的電流采取ITU的合并單元，對(duì)主變零序電流的采集功能給予整合，本體保護(hù)可采取GOOSE網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)控制的功能。

另外，加強(qiáng)計(jì)量部分與故障錄波器的技術(shù)改造，110kV的進(jìn)線(xiàn)與主變高低壓應(yīng)采取多功能數(shù)字輸入式的電能表，并在主控室中對(duì)組屏進(jìn)行集中，站用變的計(jì)量功能則應(yīng)該由測(cè)控裝置來(lái)完成。故障錄波器應(yīng)采取新型數(shù)字式的，110kV線(xiàn)路與主變高低壓側(cè)的電壓電流值應(yīng)該以IEC61850格式進(jìn)行傳送，遙信量則由二次裝置按照GOSEE報(bào)文的形式傳送到故障錄波器中。

5.過(guò)程層與其它設(shè)備的改造

因變電站中的刀閘與斷路器等設(shè)備不具有數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的條件，采取智能操作箱來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的控制單元處理，通過(guò)GOOSE網(wǎng)實(shí)施聯(lián)系，在間隔層、過(guò)程層與變電站層中實(shí)現(xiàn)相關(guān)IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)程層與間隔層間合并器的數(shù)字通信也要符合相關(guān)要求。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下，實(shí)施合并單元MU的數(shù)字化連接，合并單元的主要功能為同步采集多路的EVT/ECT數(shù)字信號(hào)輸出，并根據(jù)規(guī)定格式進(jìn)行測(cè)控與保護(hù)設(shè)備的發(fā)送，現(xiàn)場(chǎng)所運(yùn)行的是傳統(tǒng)互感器，在方案改造中，可應(yīng)用兩種合并單元MU：一種是接入ECT/EVT數(shù)字接口的合并單元，另一種是與傳統(tǒng)互感器模擬接口相連接的合并單元。在110kV部分中，三組主變高壓總CT、110kV線(xiàn)路均采取ECT方式，而原來(lái)母線(xiàn)與線(xiàn)路則沿用原來(lái)的CVT方式。#2的主變低壓側(cè)可采取智能操作箱2臺(tái)來(lái)控制，并與GOOSE網(wǎng)相連接。10kV計(jì)量表可采取常規(guī)的電子計(jì)量表，并安放于開(kāi)關(guān)柜上，而110kV計(jì)量表則采取數(shù)字化的計(jì)量表，其主控室為集中組屏。除了過(guò)程層、間隔層與站控層之外，還應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖縱差與公用接口等給予系統(tǒng)化改造，以確保變電站數(shù)字化的順利改造，實(shí)現(xiàn)變電站網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

三 結(jié)語(yǔ)

隨著通信與計(jì)算機(jī)等技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站系統(tǒng)得到了很大發(fā)展，由自動(dòng)化技術(shù)正向數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)變，數(shù)字化系統(tǒng)技術(shù)不僅能彌補(bǔ)變電站中自動(dòng)化技術(shù)的不足，還能促進(jìn)變電站運(yùn)行的安全可靠性，數(shù)字化系統(tǒng)已經(jīng)成為變電站未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，加強(qiáng)自動(dòng)化變電站系統(tǒng)的數(shù)字化改造，可積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)新變電站的建設(shè)，以提升電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全性。

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