220kV智能變電站設(shè)計(jì)與自動(dòng)化系統(tǒng)分析研究

摘 要：近些年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，智能變電站已成為電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，通過先進(jìn)、科學(xué)的智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化，電站信息的數(shù)字化。智能變電站具備信息監(jiān)測(cè)與手機(jī)等功能，確保人們供電安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。對(duì)于220kv的變電站而言，實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)通信作為系統(tǒng)功能發(fā)揮、運(yùn)行可靠的重要保障，如果未認(rèn)真研究智能化系統(tǒng)，進(jìn)行可靠性分析，必然影響變電站運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展造成嚴(yán)重阻礙。所以，對(duì)于智能變電站，開展自動(dòng)化系統(tǒng)分析，是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要前提。

關(guān)鍵詞：220kV 智能變電站 自動(dòng)化系統(tǒng) 技術(shù)分析

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0107-01

1 智能變電站設(shè)計(jì)的特殊性

首先，電路回路接入。對(duì)于常規(guī)變電站而言，設(shè)計(jì)電流、電壓電路時(shí)，通常選擇次級(jí)對(duì)應(yīng)方式進(jìn)行接入，設(shè)置錄播與測(cè)控設(shè)備，通過各個(gè)設(shè)備、裝置，實(shí)現(xiàn)了交流采樣，通過A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)數(shù)字量進(jìn)行處理、識(shí)別。使用雙重化保護(hù)裝置，通過互感器，產(chǎn)生二次繞組。若一次設(shè)備未達(dá)到設(shè)計(jì)次級(jí)數(shù)量，通過電流互感器，將同一次級(jí)繞組向不同保護(hù)裝置接入，利用串聯(lián)方式接入。而智能變電站，對(duì)一次系統(tǒng)開關(guān)量、模擬量，實(shí)現(xiàn)就地?cái)?shù)字化，再通過光學(xué)互感器，實(shí)現(xiàn)光纖輸出，直接輸出數(shù)字信息，不產(chǎn)生電流開路、多點(diǎn)接地、電壓短路等問題。通過單元合并，對(duì)采集器信號(hào)進(jìn)行采集，按照不同裝置，例如計(jì)量、測(cè)控、保護(hù)等裝置，組織、分配相關(guān)數(shù)字。然后通過不同回路，向二次設(shè)備傳輸不同熟悉信號(hào)，利用光纖多收信息、多發(fā)信號(hào)，進(jìn)而提升現(xiàn)場(chǎng)接線穩(wěn)定性、安全性。所以，通過智能變電站，其電壓、電流等數(shù)字信息，由電流互感器出口開始計(jì)算，通過單元合并，實(shí)現(xiàn)數(shù)字采樣，在一個(gè)通道上，實(shí)現(xiàn)不同次級(jí)電壓量與電流量的同步發(fā)送。對(duì)于常規(guī)變電站而言，由A/D設(shè)備裝置轉(zhuǎn)換開始計(jì)算數(shù)據(jù)，在裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)采樣，但一個(gè)次級(jí)無(wú)法與其他次級(jí)進(jìn)行合并傳輸。對(duì)于智能化電流與電壓，與常規(guī)站回路比較，實(shí)現(xiàn)采樣更簡(jiǎn)捷、更安全，且具備極強(qiáng)可操作性。

其次，新型二次接線方式及特點(diǎn)。對(duì)于常規(guī)變電站，回路、設(shè)備共同確定功能，使設(shè)備更具特定功能，而廠家定義了外部輸出、輸入等接口，利用已設(shè)定電纜回路，與各設(shè)備裝置鏈接，滿足變電站功能需求，而各方施工需按照設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行。對(duì)于智能變電站，對(duì)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)了緊湊型功能、二次回路的設(shè)計(jì)。通過常規(guī)站，實(shí)現(xiàn)二次電纜的分散鏈接，確保二次回路的信息規(guī)范整合、數(shù)據(jù)集中分配。

對(duì)于常規(guī)線路設(shè)計(jì)，嚴(yán)格電纜裝置、接地屏蔽裝置、保護(hù)裝置等要求，必須考慮施工重點(diǎn)、二次設(shè)計(jì)因素。對(duì)于智能變電站，通過光纜實(shí)現(xiàn)信息傳輸，具有極強(qiáng)抗電磁干擾性能、帶寬較高等特點(diǎn)，防止電纜電磁兼容、交流誤碰、電壓接地等問題，防止出現(xiàn)繼電拒動(dòng)、誤動(dòng)行為，消除各類干擾源，利用控制電纜，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備耦合，進(jìn)而保證保護(hù)裝置正確操作，降低設(shè)備損壞率。另外，在各層級(jí)之間，選擇相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸，具有更高可靠性、穩(wěn)定性，進(jìn)而確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

第三，虛端子、虛回路運(yùn)用。對(duì)于常規(guī)變電站而言，利用直流接點(diǎn)、電壓信號(hào)、交流信號(hào)等，通過硬電纜，傳輸相關(guān)模擬信號(hào)。而智能變電站，利用直觀感知，消除電纜接線硬件回路，使二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)不再使用。由于硬電纜回路被取消，可生產(chǎn)虛回路體系，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息共享。根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，明確定義了GOOSE、采樣值傳輸?shù)膬煞N抽象模型。通過GOOSE模型，為變電站提供快速傳輸數(shù)據(jù)，確保遙信量、跳閘命令、合閘命令的傳輸。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)作為虛回路基礎(chǔ)，具有網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)施、回路表達(dá)方式，利用系列工具軟件、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)配置，使智能變電站的回路檢驗(yàn)、運(yùn)用問題得以解決。

同時(shí)，對(duì)于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)而言，構(gòu)建虛回路體系，滿足建?；疽螅璐_保各邏輯接點(diǎn)的輸出信號(hào)、輸入信號(hào)，在SCD文件中，實(shí)現(xiàn)全站信號(hào)關(guān)聯(lián)，為GOOSE參數(shù)訂閱、數(shù)據(jù)采樣提供充足信息。保證這些信息之后，通過SCD文件，將二次圖紙作為變電站的設(shè)計(jì)條件、數(shù)據(jù)表達(dá)。而系統(tǒng)高度集成、設(shè)計(jì)融合，使全站模型文件向廠商導(dǎo)入數(shù)據(jù)，減少為對(duì)照?qǐng)D紙，人為輸入信息的差錯(cuò)率、重復(fù)率。對(duì)于采樣值傳輸與GOOSE兩種模型的輸出信號(hào)，屬于網(wǎng)絡(luò)傳遞變量，和傳統(tǒng)屏柜相比，端子具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，而邏輯連接點(diǎn)就是虛端子，通常采取CAD文件表達(dá)虛端子圖。在具體運(yùn)用中，采取EXECL表達(dá)表達(dá)采樣值傳輸與GOOSE兩種模型，標(biāo)注各邏輯節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)屬性與名稱，確定裝置名稱、虛端子標(biāo)號(hào)。以序號(hào)11為例，信息欄內(nèi)容為：GIS信號(hào)為信息類別，跳閘動(dòng)作為發(fā)送裝置信息，而接收信息委跳閘動(dòng)作，信息傳輸采取點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，信息裝置欄顯示為110 kV 智能終端，RPIT/ProtInGGIO為數(shù)據(jù)集屬性。訂閱裝置欄：110kv保護(hù)裝置為裝置名稱，而PI2/CKGOINGGIO1$ST$SPCSO6$stVal為數(shù)據(jù)集屬性。采取這種數(shù)據(jù)顯示方式，若按照原有設(shè)計(jì)圖紙，增加了二次施工調(diào)試難度。而智能變電站是以間隔設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過間隔設(shè)計(jì)一套圖紙，利用二次設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系圖組網(wǎng)，對(duì)GOOSE示意圖、虛端子表、過程圖信息進(jìn)行表達(dá)，提高檢修人員、調(diào)試人員、整合人員的圖紙易懂性，主要為背板接線圖與屏后接線圖。

2 220kV智能變電站中自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性分析

首先，對(duì)于智能變電站而言，其自動(dòng)化系統(tǒng)是否可靠，需對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析。在系統(tǒng)具體運(yùn)作過程中，可滿足電力用戶的通信需求。需評(píng)價(jià)系統(tǒng)可靠性，評(píng)價(jià)、分析的基本思路為：以平均無(wú)障礙時(shí)間、平均障礙時(shí)間參數(shù)，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)基本元素安全性、可靠性。另外，通過全面功能，以降級(jí)功能可靠度、效能指標(biāo)，評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全性、可靠性，按照系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)可靠性、安全性進(jìn)行評(píng)估與分析。

其次，智能變電站的可靠度、智能組件、模型分析等，主要為電子器件，通常屬于典型性組件，顯示故障率曲線。隨著時(shí)間變化，故障率也隨之改變。若故障率屬于常數(shù)，正常壽命處于II區(qū)。若故障率處于I區(qū)或III區(qū)時(shí)，故障率較高，主要由于設(shè)備生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備逐漸老化所致。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著智能變電站的推廣和應(yīng)用，新的規(guī)程規(guī)范需要更好地完善和補(bǔ)充，同時(shí)也需要大力推進(jìn)智能變電站的電氣二次典型設(shè)計(jì)工作。

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