智能變電站二次技術(shù)需求及RTDS仿真系統(tǒng)作用

姚遠(yuǎn)忠

摘 要：本文主要闡述了智能電網(wǎng)的概念及其建設(shè)現(xiàn)狀，并以此為依據(jù)分析了建立于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上的電網(wǎng)次設(shè)備技術(shù)需求的趨勢(shì)，于此方案中提出了適當(dāng)超前發(fā)展 RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀（ Real Time Digital Simulator），等一些仿真能力于測(cè)試中的應(yīng)用案例來(lái)闡明確保變電站二次技術(shù)安全順利實(shí)施的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；變電站；IEC61850；二次技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電網(wǎng)建設(shè)作為我國(guó)一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)，在政府的支持下得以不斷的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的全面覆蓋化也已經(jīng)成為了一種可能。所謂智能電網(wǎng)是指依托于數(shù)字信息基礎(chǔ)和自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、配電、儲(chǔ)能和用電等環(huán)節(jié)均可進(jìn)行信息雙向交流，以優(yōu)化電力生產(chǎn)和輸送的一種電力系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的全面覆蓋無(wú)疑是電力建設(shè)的未來(lái)發(fā)展愿景之一，不僅可以加強(qiáng)電力傳輸?shù)陌踩院捅憬菪?，還可通過強(qiáng)化電力傳輸以增強(qiáng)電力的應(yīng)用效果。

一、變電站二次技術(shù)需求趨勢(shì)解析

要想對(duì)面向智能電網(wǎng)愿景的變電站二次技術(shù)需求進(jìn)行分析，必須了解變電站二次技術(shù)需求的主要趨勢(shì)。智能電網(wǎng)建設(shè)作為一種較為先進(jìn)的電力技術(shù)總體框架，主要包含了四大電力系統(tǒng)，它們主要是一次設(shè)備電力系統(tǒng)、 二次設(shè)備電力系統(tǒng)、超導(dǎo)電力系統(tǒng)和智能化電力系統(tǒng)。下文主要探討了于我國(guó)電力建設(shè)發(fā)揮在那的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)、本地器電網(wǎng)工程建設(shè)和實(shí)際供應(yīng)需求，對(duì)相關(guān)的技術(shù)予以研究，提高電網(wǎng)試點(diǎn)機(jī)構(gòu)以及推廣應(yīng)用。

（一）建立在 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上的設(shè)備趨勢(shì)

傳統(tǒng)的變電站的建設(shè)配置原理主要是依據(jù)一次主設(shè)備進(jìn)行間隔配置，主要包含繼電保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)化電力設(shè)備以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。依托于這些配置，變電站于運(yùn)行過程中能夠促進(jìn)電力設(shè)備的運(yùn)行，很大程度上簡(jiǎn)化了運(yùn)行過程和停電檢修。 隨著技術(shù)和設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，IEC61850 作為新標(biāo)準(zhǔn)開始應(yīng)用于智能電網(wǎng)的建設(shè)，應(yīng)用于該項(xiàng)技術(shù)，不僅加快了變電站的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，更是加速了基于各類二次設(shè)備進(jìn)行科學(xué)建模和通信建設(shè)的信息交互進(jìn)程，這樣于第一次在變電站內(nèi)便完成的統(tǒng)一信息交互過程中，二次設(shè)備融合也發(fā)展成為一種趨勢(shì)。這樣的全面融合是一種整個(gè)變電站內(nèi)面向應(yīng)用各類二次設(shè)備的融合，在應(yīng)用過程中，該技術(shù)將電子式互感器及合并單元均悉數(shù)引入變電站的建設(shè)配置中以實(shí)現(xiàn)采樣環(huán)節(jié)的融合，而將智能操作箱引入其中則使開關(guān)量采集以及控制輸出環(huán)節(jié)該兩程序的融合成為了可能。二次設(shè)備的融合應(yīng)用將該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域推及至更大范圍，但是為推動(dòng)單個(gè)保護(hù)裝置或測(cè)控單元的合并使用提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)的開發(fā)準(zhǔn)備了必要的條件。

（二）建立在站內(nèi)高速局域網(wǎng)上的功能分布以及重構(gòu)趨勢(shì)的發(fā)展態(tài)勢(shì)

一般情況下，在現(xiàn)有變電站的建設(shè)過程中，多將太網(wǎng)通信方式運(yùn)用于監(jiān)控系統(tǒng)及故障信息系統(tǒng)內(nèi)部，旨在通過太網(wǎng)的物理技術(shù)及通用型交換機(jī)形成滿足變電站應(yīng)用需求的功能分布局勢(shì)。常規(guī)情形下，太網(wǎng)物理基礎(chǔ)為100M 網(wǎng)絡(luò)及上述所言的通用型交換機(jī)。而建立100M 網(wǎng)絡(luò)首先應(yīng)當(dāng)具備數(shù)字化變電站，對(duì)于數(shù)字化變電站的建立，尤其需要應(yīng)用到IEC61850-9-2 的采樣值傳輸技術(shù)，而后通過帶寬計(jì)算以滿足變電站應(yīng)用需求，但是于電網(wǎng)中，現(xiàn)有的采樣值傳輸技術(shù)難以滿足變電站應(yīng)用的需求。故而針對(duì)如此，就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化，選用SV報(bào)文信息的優(yōu)先級(jí)傳輸技術(shù)及高端交換機(jī)。在電網(wǎng)建設(shè)過程中，隨著拖入成本的降低，100M 網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)級(jí)交換機(jī)的價(jià)格不斷下降，價(jià)格的低廉性造成機(jī)器使用范圍的不斷擴(kuò)大，變電站內(nèi)的通信將逐步過渡到一個(gè)完整的以太網(wǎng)架構(gòu)上來(lái)，由此通信架構(gòu)的變化功能分布狀態(tài)是符合電網(wǎng)通信構(gòu)架分布的，為電網(wǎng)通信構(gòu)架分布和重構(gòu)提高了可能性和可行性，大大降低了變電站建設(shè)和最終投入運(yùn)營(yíng)的成本。在此過程中，也對(duì)數(shù)字化變電站提出的更高要求，即一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備小型化網(wǎng)絡(luò)化，自治自愈能力、智能保護(hù)等。

（三）建立在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上的變電站功能的提升趨勢(shì)

最近幾年基于我國(guó)對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不僅為我們呈現(xiàn)出了無(wú)人值班的變電站和集控中心，并且實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)調(diào)度端 EMS 系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和健全?，F(xiàn)今EMS 系統(tǒng)系統(tǒng)更為關(guān)注圖形、 模型庫(kù)等的建設(shè)和復(fù)用，并以此為基礎(chǔ)不斷加強(qiáng)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)方面的分析和解析，以期可以更為全面的保障系統(tǒng)運(yùn)行效果，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的識(shí)別和監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用。

IEC61850 面向?qū)ο蟮慕Ｒ?guī)定實(shí)現(xiàn)了信息的交互，不過卻存在無(wú)法解決電力系統(tǒng)中信息的維護(hù)工效的缺陷，因此逐步推崇基于AGENT技術(shù)（Agent技術(shù)的研究起源于分布式人工智能，模擬人類的行為和關(guān)系、具有一定智能并能夠自主運(yùn)行和提供相應(yīng)服務(wù)的程序。）的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為了提高電力系統(tǒng)應(yīng)用水平亟待解決的課題之一。

二、設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展引入測(cè)試需求

RTDS的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)在電網(wǎng)設(shè)備式樣中的運(yùn)用是比較廣泛的，主要運(yùn)用在電網(wǎng)二次設(shè)備的測(cè)試當(dāng)中。RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)在數(shù)字化變電站和智能化電網(wǎng)當(dāng)中都發(fā)揮了很大的作用。RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)主要對(duì)三個(gè)部分進(jìn)行了測(cè)試。第一個(gè)部分是設(shè)備模型測(cè)試，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，很多新型的電網(wǎng)設(shè)備也不斷完善，比如電流限制器等。實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)要首先建立起近似度比較高的等值模型，然后在新型設(shè)備試驗(yàn)中進(jìn)行保護(hù)原理的驗(yàn)證和電網(wǎng)設(shè)備的防護(hù)。第二個(gè)部分是數(shù)字化測(cè)試，在數(shù)字化變電站當(dāng)中，存在二次設(shè)備，因?yàn)槠涔δ苁遣粩喾只模圆粩鄬?duì)試驗(yàn)量的輸出和輸入方式進(jìn)行改善，要采用網(wǎng)絡(luò)接口卡，進(jìn)行傳統(tǒng)測(cè)試模式到數(shù)字化測(cè)試模式的過渡。第三個(gè)部分是提升功能的技術(shù)測(cè)試，很多二次設(shè)備功能都在不斷提升，比如主機(jī)保護(hù)功能、測(cè)控系統(tǒng)控制功能等。實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)在測(cè)試中也要完成相應(yīng)的功能變化。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著二次技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)一步進(jìn)展，將RTDS 技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)二次設(shè)備的動(dòng)模試驗(yàn)等測(cè)試系統(tǒng)中，將會(huì)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)智能化變電站建設(shè)。隨著相關(guān)人員的對(duì)變電站二次技術(shù)的不斷探討，設(shè)備研發(fā)人員一定能研發(fā)出促進(jìn)電網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)展的電力設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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