對智能變電站二次設(shè)計的探析

【摘要】隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)也得到空前的發(fā)展，智能電網(wǎng)形式逐漸的取代了傳統(tǒng)的電網(wǎng)形式，而在將傳統(tǒng)的電網(wǎng)形式轉(zhuǎn)變成智能電網(wǎng)形式的過程中，智能變電站的二次設(shè)計至關(guān)重要。本文筆者總結(jié)了智能變電站的特點，并且對智能變電站二次設(shè)計進行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；二次設(shè)計；特點

一、前言

隨著數(shù)字設(shè)備互感技術(shù)日趨成熟，我國已經(jīng)開展了通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行電力系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用，并使之得到推廣。智能變電站是電力系統(tǒng)的一次突破性進展，在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和智能化設(shè)備相結(jié)合的先進技術(shù)，建設(shè)標準的通信規(guī)范并且使設(shè)備信息實現(xiàn)共享。

二、智能變電站特點

在智能電網(wǎng)的進行基礎(chǔ)建設(shè)的過程中，必須先建設(shè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，利用IED對信息流整合，組成唯一性的信息結(jié)構(gòu)。為了達到交互和共享信息，應(yīng)該制定統(tǒng)一規(guī)范標準，同時把信息平臺互相貫通，在這種前提下提供多種應(yīng)用服務(wù)。

2.1智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在智能變電器進行二次設(shè)計時應(yīng)采用微處理器達到標準化和模塊化，利用網(wǎng)絡(luò)對二次設(shè)備進行聯(lián)動，同時利用網(wǎng)絡(luò)達到共享數(shù)據(jù)和資源的需求。分層系統(tǒng)應(yīng)和與智能化系統(tǒng)之中，采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行聯(lián)動，并且把太網(wǎng)作為通信介質(zhì)。

2.2一體化監(jiān)控系統(tǒng)

要實現(xiàn)智能變電站，應(yīng)通過熟悉信息化、通信網(wǎng)絡(luò)化、共享標準化采集和存儲全站的數(shù)據(jù)信息，另外統(tǒng)一接入和展示，實現(xiàn)控制和操作、管理、運行監(jiān)視、智能警告、信息分析、輔助應(yīng)用等作用。智能變電站必須具備實時操控和遠程操控這兩種功能，因此在控制和操作的過程中，可以通過無功優(yōu)化、防誤閉鎖、順序等操作，利用通信網(wǎng)絡(luò)開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)能夠由控制中心直接進行調(diào)度。采用多媒體可視技術(shù)進行遠程監(jiān)視，主要是對電網(wǎng)運行、遠程監(jiān)測、設(shè)備運行、可視化展示等進行遠程監(jiān)視，這樣能夠?qū)ψ冸娬局械男畔?shù)據(jù)及時掌握。

2.3智能化輔助系統(tǒng)

在智能變電站中輔助系統(tǒng)十分重要，輔助系統(tǒng)對于實現(xiàn)遠程操作、體化監(jiān)控平臺、跨區(qū)監(jiān)控等起到很大的作用，并且還可以使設(shè)備自動開啟或關(guān)閉。利用中央控制系統(tǒng)對子系統(tǒng)工作狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，實行變電站智能化自動運行，不需要專門安排工作人員值守，就能夠?qū)υO(shè)備和環(huán)境進行有效的監(jiān)視和控制。利用一體化設(shè)計控制所有變電站的電源，系統(tǒng)性分配生產(chǎn)、調(diào)試、監(jiān)控、自用的電量，通過監(jiān)控模塊實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)化，共享電源信息，同時加強建設(shè)智能化的軟件平臺。在對開關(guān)進行調(diào)控的過程中，必須按照網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)調(diào)各模塊的工作，處理越級跳閘的情況，使變電站電源更具可靠性。

三、智能變電站二次系統(tǒng)

變電站交換信息的標準是使用IEC，它可以對變電站智能功能自由分配，主要包括邏輯功能和集成功能。物理基礎(chǔ)一般采用多功能融合方法，全部導(dǎo)入于一個設(shè)備中整合成基礎(chǔ)裝置，同時通過邏輯連接達到集成和交換信息。要使信息現(xiàn)跨區(qū)域的互動交流互動機制，可以利用IEC平臺建立二次系統(tǒng)，同時輔助電力工作人員實現(xiàn)遠程協(xié)助，實現(xiàn)控制區(qū)域全局的作用，為變電站協(xié)調(diào)運行提供了有效保障。

智能變電站必須采用IEC進行二次系統(tǒng)編繪，形成完整的信息統(tǒng)一模型。利用PMU技術(shù)進行高精度采樣，并且通過GPS系統(tǒng)精準定時，集中采集全網(wǎng)的電氣量，然后進行詳細計算。將EC運用到電力系統(tǒng)內(nèi)，對變電站和控制中心的聯(lián)動效果來統(tǒng)一控制電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中電氣量是十分重要的關(guān)聯(lián)因素，因此應(yīng)該在解決系統(tǒng)問題的過程中，把系統(tǒng)所有結(jié)構(gòu)考慮在其內(nèi)，確保變電站和控制中心的聯(lián)動性。智能變電站在建設(shè)二次系統(tǒng)的過程中，一般由網(wǎng)絡(luò)和二次設(shè)備構(gòu)成，要求變電站設(shè)備支持IEC標準，而且按照需要劃分標準，主要分為兩層網(wǎng)絡(luò)模式，三層邏輯結(jié)構(gòu)、層和層之間采取以太網(wǎng)高速傳輸數(shù)據(jù)，通過GOOSE、MMS等報文進行交換信息。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1變電站設(shè)備

智能變電站需要設(shè)置高度集成智能裝置，并且對三態(tài)數(shù)據(jù)進行采集和處理。比如把PMU和測控裝置結(jié)合，可以加強智能調(diào)度對信息的感知力，優(yōu)化高級應(yīng)用的精度，實現(xiàn)自動化功能。二次系統(tǒng)具有三層變電設(shè)備，負責(zé)過程處理的設(shè)備層應(yīng)完成參數(shù)檢測，并且調(diào)控好操作情況和設(shè)備運行狀態(tài)。設(shè)備間隔層具有很強的自動化結(jié)構(gòu)，對于表現(xiàn)信息分層、對象建模、抽象化接口都非常清楚。變電站與系統(tǒng)的通信需要依靠站控層來實現(xiàn)，還應(yīng)該按照站級層支持功能對變電站進行協(xié)調(diào)，三層設(shè)備必須使用兩根總線，主要為站控層總線和過程層總線。

3.2通訊網(wǎng)絡(luò)

目前，計算機技術(shù)不斷提高，網(wǎng)絡(luò)的傳輸量完全能夠達到二次系統(tǒng)的要求。在在智能變電站中，通信網(wǎng)絡(luò)與所有的電力設(shè)備連接，使二次系統(tǒng)實現(xiàn)控制、保護和計量等功能。智能變電站在日常運行的過程中，應(yīng)該把硬件和網(wǎng)絡(luò)相互結(jié)合，這樣可以有效提高自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保變電站運行安全穩(wěn)定。

四、二次設(shè)計方案

4.1設(shè)計原則 建立計算機監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過以太網(wǎng)實現(xiàn)分層之間的通信。運用電子互感器，并且搭微機型保護、配測控裝置、數(shù)字電能表，運用光纖完成互感器、保護、測控、電能表的通信，采用IEC作為系統(tǒng)協(xié)議。智能終端通過光纖進行數(shù)據(jù)通信，取代傳統(tǒng)開關(guān)場以電纜連接為測控與保護方法，實現(xiàn)智能終端的電氣回路控制連接。

4.2設(shè)備選擇 智能變電站一般采用的設(shè)備有電子互感器、智能開關(guān)、二次設(shè)備等，而二次設(shè)備中只能選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。電子互感器可以選擇有源或者無源互感器，無源設(shè)備一般采用光學(xué)傳感技術(shù)，有源互感器運用得比較普遍，技術(shù)水平非常成熟。傳統(tǒng)開關(guān)和理想智能開關(guān)相互組合式十分適合開關(guān)方案，在不重要的區(qū)域選擇傳統(tǒng)開關(guān)進行控制，在復(fù)雜的區(qū)域選擇智能開關(guān)控制系統(tǒng)，因為智能開關(guān)成本比較高，因此應(yīng)二者結(jié)合使用，同樣也可實現(xiàn)系統(tǒng)的在線監(jiān)測、自我維護、遠程控制等作用，現(xiàn)階段我國普遍采用智能和傳統(tǒng)組合開關(guān)的方法。

4.3通信規(guī)約 在智能變電站網(wǎng)絡(luò)層中，過程層和站控層非常重要，它們都遵循IEC規(guī)定，在對象選擇時可以參考103規(guī)約，當(dāng)選擇對象比較簡便時，就可以參考傳統(tǒng)通信層，把二者互相結(jié)合，形成高效的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 智能變電站主要分為三層結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)分層包括過程層、間隔層、站控層。間隔層主要起監(jiān)控的作用，具有很好的單獨運行能力，GOOSE協(xié)議能夠起到間隔層的點對點交換信息的功能，把智能終端和測控設(shè)備有效結(jié)合。站控層主要起到變電站通信和控制中心的作用，將星型網(wǎng)絡(luò)作為主體結(jié)構(gòu)。

五、結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，智能變電站在電力系統(tǒng)中得到廣泛推廣和運用，采用二次設(shè)計實現(xiàn)智能變電站的網(wǎng)絡(luò)信息化，采用共享信息取代以往的二次回路，使二次回路由顯性回路轉(zhuǎn)變?yōu)殡[性回路。電力企業(yè)應(yīng)不斷改革變電站技術(shù)，解決二次設(shè)計中的存在的問題，避免輕隱性回路給施工帶來不便，同時加強對變電站二次設(shè)計軟件的研究，為二次設(shè)計提供基礎(chǔ)模板，使我國電力系統(tǒng)的發(fā)展不斷增強。