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有限公司，廣東 鶴山 529700)

從上世紀80年代之后，在計算機、電子等技術的不斷發(fā)展下，變電站實施了自動化系統(tǒng)，并且在電網(wǎng)當中獲得了廣泛應用，其社會效益與經(jīng)濟效益明顯，但隨著相關技術的不斷進步，變電站出現(xiàn)了數(shù)字化技術，數(shù)字化技術能更好地解決現(xiàn)在變電站中的自動化技術缺陷，確保變電站的運行安全，本文就110kV變電站的數(shù)字化系統(tǒng)改造進行了分析。

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備與二次的電子裝置等，均實施了數(shù)字化的通信，同時具有全站的統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模與數(shù)據(jù)通信平臺，并且在通信平臺上實現(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，變電站技術水平的高低直接影響整個電網(wǎng)運行的穩(wěn)定安全性，所以，國內(nèi)外制造商與用戶對變電站的技術水平均很關注，并在努力提升變電站技術水平，變電站具有電能傳輸、分配與電壓變換等功能，在通信技術、計算機技術的發(fā)展下，變電站在上

世紀80、90年代實施了自動化技術，但隨著技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術更能保證變電站的運行安全，并彌補自動化技術中的缺陷或不足之處。因此，對變電站系統(tǒng)實施數(shù)字化的改造，構建環(huán)境友好的節(jié)約型社會與創(chuàng)新型的電力企業(yè)，降低變電站的投資與維護量，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變電站為正在運行的分布分層式的綜合自動系統(tǒng)，計劃實施一次系統(tǒng)增容與二次系統(tǒng)的改造，通過此次項目完成該變電站的數(shù)字化改造。在一次系統(tǒng)當中，需要更換三組110kV的線路CT，其中，二次主變電高壓中的總CT應實施ECT。系統(tǒng)擴容方面，要增加一臺主變電，#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標準，對站控層設備與間隔層中的IED進行更換改造，對過程層設備進行添加，在上述標準下，構建有關的過程層及站控層網(wǎng)絡，依據(jù)主接線與運行方式，建立安全可靠與經(jīng)濟合理的架構，變電站全面改造結束后，實施一次系統(tǒng)的擴容，在IEC61850的標準下，實施變電站系統(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)本變電站實際要求，探索適合該變電站的數(shù)字化技術路線與方案要求，探索出構建數(shù)字化變電站的架構，為新站的建設提供相關的借鑒經(jīng)驗。通過此次改造，體現(xiàn)變電站合理的架構、創(chuàng)新性的方案、先進技術、實用性的改造與經(jīng)濟性的投資，通過技術的創(chuàng)新與實用化，實現(xiàn)師范與典型目的，以獲得工程項目的驗收好評。變電站通過改造，要實現(xiàn)智能操作的單元應用，具有常規(guī)的綜合系統(tǒng)功能，實現(xiàn)光纖化，具有順控功能、信息子站功能，同時，實現(xiàn)IEC61850的標準。

3.站控層的改造

圖2 站控層的通信網(wǎng)絡架構

在變電站現(xiàn)有的設備規(guī)?；A上，工程師與主機各配置一臺工作站，而遠動工作站配置兩臺，以實現(xiàn)集控中心與調(diào)度中心的數(shù)據(jù)遠傳，增強系統(tǒng)的可靠性，而遠動規(guī)約要符合相關的細則要求，工作站電源系統(tǒng)可設置成雙重的接入，監(jiān)控系統(tǒng)中的站控層網(wǎng)絡結構、系統(tǒng)結構與功能要求等，應符合相關的技術規(guī)范要求，其中，通信應用方面，因總線型、環(huán)型等網(wǎng)絡成本、可靠性不如星型網(wǎng)絡，站內(nèi)通信網(wǎng)絡可選擇星型網(wǎng)絡，站控層的通信網(wǎng)絡架構如圖2所示。站控層還應增加相關的繼保信息子系統(tǒng)，從繼保信息子站到各調(diào)度中心當中的通信協(xié)議，也要符合相應規(guī)范要求。

4.加強間隔層的技術改造

在本變電站的改造當中，還應加強間隔層技術改造，其主要改造措施為：

首先，加強110kV的測控保護設備改造，對于110kV線路保護裝置，應對其改造，使其支持GOOS方式與IEC61850，在模件設計思想上，其硬件可采取靈活的組態(tài)，便于維護，使全站具有實時邏輯閉鎖的功能，并利用GOOS方式來實現(xiàn)防誤閉鎖的功能，以支持IEC61850的標準。

其次，加強10kV的測控保護裝置改造，按照分段進行配置變根據(jù)點對點進行間隔配置，實施常規(guī)的開入與開出，開入信息使用IEC61850進行通信。自切出口使用GOOSE的控制網(wǎng)來實現(xiàn)，分段間隔、電容器及10kV饋線則采取測控保護的一體化裝置，以支持IEC61850的標準。

再者，加強主變保護與測控裝置，主變保護采取NS3691DD的數(shù)字接口，以支持相關標準，并開出能利用GOOSE的控制網(wǎng)對智能操作箱給予控制，低后備的電流采取ITU的合并單元，對主變零序電流的采集功能給予整合，本體保護可采取GOOSE網(wǎng)絡，以實現(xiàn)控制的功能。

另外，加強計量部分與故障錄波器的技術改造，110kV的進線與主變高低壓應采取多功能數(shù)字輸入式的電能表，并在主控室中對組屏進行集中，站用變的計量功能則應該由測控裝置來完成。故障錄波器應采取新型數(shù)字式的，110kV線路與主變高低壓側的電壓電流值應該以IEC61850格式進行傳送，遙信量則由二次裝置按照GOSEE報文的形式傳送到故障錄波器中。

5.過程層與其它設備的改造

因變電站中的刀閘與斷路器等設備不具有數(shù)字化實現(xiàn)的條件，采取智能操作箱來實現(xiàn)完整的控制單元處理，通過GOOSE網(wǎng)實施聯(lián)系，在間隔層、過程層與變電站層中實現(xiàn)相關IEC61850的標準，過程層與間隔層間合并器的數(shù)字通信也要符合相關要求。在相關標準下，實施合并單元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)字信號輸出，并根據(jù)規(guī)定格式進行測控與保護設備的發(fā)送，現(xiàn)場所運行的是傳統(tǒng)互感器，在方案改造中，可應用兩種合并單元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線路均采取ECT方式，而原來母線與線路則沿用原來的CVT方式。#2的主變低壓側可采取智能操作箱2臺來控制，并與GOOSE網(wǎng)相連接。10kV計量表可采取常規(guī)的電子計量表，并安放于開關柜上，而110kV計量表則采取數(shù)字化的計量表，其主控室為集中組屏。除了過程層、間隔層與站控層之外，還應對網(wǎng)絡設備、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，實現(xiàn)變電站網(wǎng)絡的穩(wěn)定安全運行。

三 結語

隨著通信與計算機等技術的不斷發(fā)展，變電站系統(tǒng)得到了很大發(fā)展，由自動化技術正向數(shù)字化技術轉變，數(shù)字化系統(tǒng)技術不僅能彌補變電站中自動化技術的不足，還能促進變電站運行的安全可靠性，數(shù)字化系統(tǒng)已經(jīng)成為變電站未來發(fā)展的必然趨勢，加強自動化變電站系統(tǒng)的數(shù)字化改造，可積累豐富的經(jīng)驗，推動新變電站的建設，以提升電力系統(tǒng)整體的運行安全性。

［1］蔣濤.110kV變電站數(shù)字化改造技術方案研究及實踐［D］.上海交通大學，2012

［2］林少堅.110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)改造處理分析［J］.河南科技，2013(03)

［3］杭琳，潘朝賢.110kV變電站數(shù)字化改造實踐［J］.江蘇電機工程，2010(02)

［4］高翔.數(shù)字化變電站應用技術［D］.北京中國電力出版社，2008