浙江電網110 kV田樂數(shù)字化變電站工程實踐探析

李 健， 徐 明， 朱 輝， 金 海， 戴建根

（1.浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232； 2.嘉興電力局，浙江 嘉興 314000）

0 引言

20世紀90年代后，隨著綜合自動化系統(tǒng)的不斷應用，變電站已初步具備了數(shù)字化和自動化的特征，但實施中也存在一些問題[1-2]：

（1）設備間缺乏整體協(xié)調和優(yōu)化，不同廠家設備之間受通信規(guī)約限制，難以實現(xiàn)信息共享。

（2）通信標準缺乏一致性，導致設備間互操作性不夠。

（3）二次回路電纜接線復雜，檢修工作量大，降低了系統(tǒng)運行的可靠性。

數(shù)字化變電站技術能夠較好地解決上述缺陷，因而成為國內外研究和開發(fā)的熱點[3]。作為《國家電網公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》中列出的提高電網自動化水平的五大重點技術課題之一，數(shù)字化變電站正在全國各個電壓等級的電網中試點應用。本文以浙江省首座基于61850規(guī)約的全數(shù)字化田樂變電站為對象，分析工程應用實踐情況，旨在為數(shù)字化變電站的建設提供借鑒。

1 田樂數(shù)字化變電站工程應用

1.1 田樂數(shù)字化變電站介紹

田樂變電站是浙江省首座110 kV 全數(shù)字化變電站，其網絡結構分為站控層、間隔層和過程層3個部分，通過過程層網絡和站控層網絡將此3個部分連接起來，以實現(xiàn)站內數(shù)字化設備間的信息共享和互操作性。數(shù)字化變電站系統(tǒng)架構如圖1所示。

1.2 電氣一次設備工作方式

鑒于目前國內外尚無成熟的智能化電氣設備[4]，該站采用對斷路器、隔離開關等設備加裝就地智能終端的方式。如圖2所示，智能終端將斷路器、隔離開關的開關量或模擬量信號轉換為數(shù)字信號，經GOOSE網絡送至間隔層設備，再經MMS網絡送至監(jiān)控后臺服務器；同時，從間隔層設備輸出數(shù)字控制信號到智能終端，轉換為電信號后作為斷路器的分、合閘指令。

圖1 數(shù)字化變電站系統(tǒng)架構

圖2 智能終端工作方式

1.3 通信網絡實施方案

考慮到網絡流量和數(shù)據(jù)干擾等問題，該工程的過程層網絡選用百兆光纖以太網并采用單星形結構。合并單元和智能終端按IEC 61850-9-2標準通過光纖以太網與間隔層設備通信。站控層網絡采用單星形結構，主要傳輸MMS報文（同時完成SNTP對時）和全站間隔連鎖GOOSE報文以及10 kV裝置GOOSE報文。10 kV裝置的MMS和GOOSE網口合一。

2 工程經驗探討

（1）智能終端在一次設備旁就地安裝，可大幅減少連接智能終端和一次設備的電纜用量，但就地安裝需要解決防護等級和溫/濕度控制問題。該工程采用了高等級的戶外柜，并在柜內裝設自動投停的智能空調來達到控制要求。

（2）數(shù)字化變電站裝置之間的信號聯(lián)系不夠直觀，能看到的僅僅是通信光纖的連接。為解決這一問題，設計中引入了虛端子的概念，首次解決了數(shù)字化變電站GOOSE及SV端子設計技術問題，即由設計人員先根據(jù)設備的GOOSE及SV輸入/輸出信息繪制成裝置本身的虛端子圖紙，再根據(jù)裝置之間虛端子的聯(lián)絡關系，繪制成全站的虛端子圖紙供工程聯(lián)調使用。

（3）首次采用100M網速的以太網用于模擬量傳輸，全站的測控、保護、故障錄波、計量裝置的模擬量輸入均采用以太網接口，通過按間隔配置的交換機傳輸采樣值數(shù)據(jù)，與點對點的模擬量傳輸方式相比，大大減少了光纖數(shù)量，系統(tǒng)更加簡潔明了。

（4）該工程為10 kV TV間隔專門設計了合并單元，具備部分遙控和遙測功能，滿足TV間隔的數(shù)字化需要，在TV間隔配置1臺合并單元就可滿足模擬量和狀態(tài)量的傳輸需求。這種設備配置方式不僅降低了設備工程造價，也減少了站內交換機的端口數(shù)量，簡化了系統(tǒng)結構。

（5）根據(jù)不同的設備精度要求采取不同的對時方式。站控層設備的對時精度要求較低，采用簡單網絡對時方式；而間隔層設備和智能操作終端要求對時精確到1 ms，因此采用光纖B碼對時方式；由于合并單元的數(shù)據(jù)中不包含絕對時間，所以采用PPS對時方式。

（6）在過程層網絡中傳遞的數(shù)據(jù)有傳遞狀態(tài)量信號的GOOSE報文和傳遞模擬量信號的SV報文2種類型，對于電壓等級較低的保護測控裝置而言，由于接入的合并單元數(shù)量較少，在100M網速技術條件下，可將GOOSE端口和SV端口合并，從而實現(xiàn)減少裝置端口、進而減少交換機端口的目的。

3 結語

110 kV田樂數(shù)字化變電站建設過程中形成了一批成果，為數(shù)字化變電站建設積累了重要經驗，也為浙江電網數(shù)字化變電站的推廣應用奠定了堅實的基礎。從該站的實際運行情況來看，數(shù)字化變電站的技術優(yōu)勢是明顯的。可以相信，在智能電網建設的大背景下，數(shù)字化變電站快速發(fā)展將成為必然趨勢。

[1]陳天香，王若醒，魏勇.數(shù)字化變電站新技術的發(fā)展現(xiàn)狀及其對行業(yè)影響淺探[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（7）：86-90.

[2]李瑞生，王銳，許沛豐，等.基于61850規(guī)約的洛陽金谷園110 kV數(shù)字化變電站工程應用實踐[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（10）：76-78.

[3]田峰，孫平，張士然.常規(guī)變電站數(shù)字化改造的模式研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（19）：108-112.

[4]陳文升，唐宏德.數(shù)字化變電站關鍵技術研究與工程實現(xiàn)[J].華東電力，2009，37（1）：124-128.