110kV智能變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計

李巧雙++唐云輝

摘 要 伴隨科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，微芯片處理、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)挖掘等新興技術(shù)不斷應(yīng)用，變電站綜合自動化系統(tǒng)迎來了巨大的發(fā)展，從集中式RTU、分布式監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸化監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化變電站一直發(fā)展到當(dāng)今主流的智能化變電站，其自動化、信息化程度越來越高，本文將重點(diǎn)論述110kV智能變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】智能變電站 自動化系統(tǒng) 設(shè)計

1 智能變電站綜合自動化概述

智能變電站綜合自動化系統(tǒng)采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，通過系統(tǒng)集成優(yōu)化，實現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)視、操作控制、信息綜合分析與智能告警、運(yùn)行管理和輔助應(yīng)用等功能。

2 智能變電站綜合自動化系統(tǒng)組成構(gòu)架

智能變電站綜合自動化系統(tǒng)組成構(gòu)架主要分為三部分：站控層、間隔層和過程層設(shè)備。三者功能獨(dú)立，卻又相互聯(lián)系。站控層設(shè)備通過一體化監(jiān)控系統(tǒng)橫向聯(lián)通變電站內(nèi)各個二次設(shè)備，并直接采集和控制間隔層設(shè)備，同時間隔層設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與過程層設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，接收過程層設(shè)備信息并執(zhí)行各種指令；一體化監(jiān)控系統(tǒng)又縱向貫通各級調(diào)度中心、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等主站，將相關(guān)信息實時傳送遠(yuǎn)方。

3 站控層設(shè)備

站控層核心設(shè)備主要由一體化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，它包括Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)（yd1/yd2）、Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)（yd3）、Ⅲ/Ⅳ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)（yd4）及綜合應(yīng)用服務(wù)器（zh1）、監(jiān)控主機(jī)（main1/main2）、操作員站（op1/op2）等。

3.1 Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)

俗稱遠(yuǎn)動機(jī)（yd1/yd2），主要功能是直接采集變電站站內(nèi)遙信和遙測信息，通過IEC101/IEC104等規(guī)約完成與調(diào)度通訊及相關(guān)信號轉(zhuǎn)發(fā)；同時調(diào)度能夠調(diào)閱本地圖形圖像，實現(xiàn)告警直傳和數(shù)據(jù)優(yōu)化等高級功能。

3.2 Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)

保信子站和一體化電源系統(tǒng)接入Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，再經(jīng)過電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)，通過IEC101/IEC104等規(guī)約上送至調(diào)度中心，同時各級調(diào)度中心實現(xiàn)對變電站Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)方查詢；Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)設(shè)備之間架設(shè)防火墻，以防止數(shù)據(jù)交叉。

3.3 Ⅲ/Ⅳ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)

智能輔助系統(tǒng)、避雷器/油色譜在線監(jiān)測、運(yùn)行管理系統(tǒng)接入Ⅲ/Ⅳ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)；再與生產(chǎn)管理系統(tǒng)互聯(lián)，完成各種信息傳輸。

3.4 綜合應(yīng)用服務(wù)器

實現(xiàn)與狀態(tài)監(jiān)測、計量、電源、消防、安防和環(huán)境監(jiān)測等設(shè)備的信息通信，通過綜合分析和統(tǒng)一展示，實現(xiàn)一次設(shè)備在線監(jiān)測和輔助設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視、控制與管理。

3.5 一體化監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)

英文名稱是main1/main2。完成對全站測控遙信、遙測和遙脈采集處理，并以圖形化界面的形式進(jìn)行展示，要求具有順序控制、事件順利記錄、時鐘同步、報警及處理和站控層五防閉鎖等功能。

3.6 操作員工作站

英文名稱是op1/op2。操作員工作站主要是面向運(yùn)行人員開發(fā)的交互系統(tǒng)，通過圖形化界面，實現(xiàn)對全站一、二次設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)控和操作控制，同時具有歷史數(shù)據(jù)查詢、報表顯示、召喚/修改定值等功能。

4 間隔層設(shè)備

4.1 變壓器保護(hù)

（1）變壓器保護(hù)跳母聯(lián)、分段斷路器及閉鎖備自投等功能采用GOOSE組網(wǎng)方式；保護(hù)跳各側(cè)斷路器采用點(diǎn)對點(diǎn)直跳方式，同時保護(hù)SV采樣也用直采方式；

（2）110kV主變電量保護(hù)采用雙套設(shè)計理念，A/B套獨(dú)立運(yùn)行模式，按照主備和后備保護(hù)一體化配置要求來實施。

4.2 母線保護(hù)

（1）110kV電壓等級母線保護(hù)只需要配置單套保護(hù)；

（2）母線保護(hù)應(yīng)該分別采集單條支路SV，按照GOOSE直跳，SV直接采樣的模式進(jìn)行設(shè)計。

4.3 線路保護(hù)

110kV線路按單套配置保護(hù)的原則進(jìn)行設(shè)計，同時遵循“SV直接采樣，GOOSE直接跳斷路器”進(jìn)行組網(wǎng)，和進(jìn)行scd文件集成。

4.4 母聯(lián)/分段保護(hù)

110kV母聯(lián)/分段保護(hù)啟動母差失靈采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸；母聯(lián)/分段保護(hù)跳母聯(lián)/分段斷路器采用點(diǎn)對點(diǎn)直接跳閘方式。

4.5 10kV和35kV低壓間隔保護(hù)

（1）采用保護(hù)測控一體化設(shè)備，滿足國網(wǎng)運(yùn)行規(guī)范，具備典型的四遙功能，按間隔單套配置保護(hù)；

（2）跨多個間隔的GOOSE或者SV信息交換采用過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸。

4.6 故障錄波及網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置

（1）開關(guān)量通過過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸時采用DL/T860.81協(xié)議，遙測通過SV網(wǎng)絡(luò)傳輸時采用DL/T860.92協(xié)議；

（2）故障錄波和網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置對應(yīng)SV網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)、MMS網(wǎng)絡(luò)的通訊接口，應(yīng)采用相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口控制器。

5 過程層設(shè)備

5.1 合并單元

對互感器傳輸過來的遙測量進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)字信號按照特定格式轉(zhuǎn)發(fā)給間隔層設(shè)備。

（1）配置合并單元需要采用雙AD，通訊接口既要支持DL/T860.92規(guī)約，又要支持IEC61850 9-2規(guī)約；

（2）具備多個光纖以太網(wǎng)口，采用ST/LC光纖接口，整站采樣速率應(yīng)滿足各種二次設(shè)備的要求；

（3）具有合理的時間同步機(jī)制以及前端采樣和采樣傳輸時延補(bǔ)償機(jī)制，各類電子式互感器信號或常規(guī)互感器信號在經(jīng)合并單元輸出后的相差應(yīng)保持一致，合并單元之間的同步性能應(yīng)滿足保護(hù)要求；

5.2 智能終端

一種戶外二次設(shè)備，與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設(shè)備的測量和控制。

（1）智能終端包含完整的斷路器信息交互功能，比如裝置閉鎖、控制回路斷線、顯示開關(guān)合位/分位等；

（2）智能終端不設(shè)計防跳功能，防跳功能由斷路器本體實現(xiàn)；

（3）智能終端一般放置在智能組件柜中，需要加裝有溫濕度控制器，保持柜內(nèi)的恒溫恒濕。

6 結(jié)束語

本文對110kV智能變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行深入研究，對各子系統(tǒng)分別展開論述，深入淺出，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)闡述，同時在實際設(shè)計過程中也要充分考慮用戶差異化的需求、工程預(yù)算、環(huán)境氣候和一次設(shè)備電氣特性等因素，在充分做好調(diào)研的前提下，通過對站控層、間隔層和過程層的設(shè)計思路融會貫通，最終完成系統(tǒng)設(shè)計。

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作者單位

國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 210000