智能變電站自動化系統(tǒng)分析

楊樹興*

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智能變電站自動化系統(tǒng)分析

楊樹興*

（內(nèi)蒙古電力（集團）有限責(zé)任公司烏海電業(yè)局，內(nèi)蒙古烏海，016000）

為優(yōu)化智能變電站自動化系統(tǒng)的可靠性,遵循通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性分析的基本思路,采用可靠性框圖分析方法分析計算了影響自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵因素,并著重從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型、系統(tǒng)的冗余配置方案、網(wǎng)絡(luò)的管理與維護等方面,提出自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化策略,以指導(dǎo)和優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。

智能；變電站；自動化；系統(tǒng)

1 智能變電站設(shè)計的特殊性

首先，電路回路接入。對于常規(guī)變電站而言，設(shè)計電流、電壓電路時，通常選擇次級對應(yīng)方式進(jìn)行接入，設(shè)置錄播與測控設(shè)備，通過各個設(shè)備、裝置，實現(xiàn)了交流采樣，通過A/D轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字量進(jìn)行處理、識別。使用雙重化保護裝置，通過互感器，產(chǎn)生二次繞組。若一次設(shè)備未達(dá)到設(shè)計次級數(shù)量，通過電流互感器，將同一次級繞組向不同保護裝置接入，利用串聯(lián)方式接入。而智能變電站，對一次系統(tǒng)開關(guān)量、模擬量，實現(xiàn)就地數(shù)字化，再通過光學(xué)互感器，實現(xiàn)光纖輸出，直接輸出數(shù)字信息，不產(chǎn)生電流開路、多點接地、電壓短路等問題。通過單元合并，對采集器信號進(jìn)行采集，按照不同裝置，例如計量、測控、保護等裝置，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，利用光纖多收信息、多發(fā)信號，進(jìn)而提升現(xiàn)場接線穩(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算，通過單元合并，實現(xiàn)數(shù)字采樣，在一個通道上，實現(xiàn)不同次級電壓量與電流量的同步發(fā)送。對于常規(guī)變電站而言，由A/D設(shè)備裝置轉(zhuǎn)換開始計算數(shù)據(jù)，在裝置內(nèi)實現(xiàn)采樣，但一個次級無法與其他次級進(jìn)行合并傳輸。對于智能化電流與電壓，與常規(guī)站回路比較，實現(xiàn)采樣更簡捷、更安全，且具備極強可操作性。其次，新型二次接線方式及特點。對于常規(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)計圖紙執(zhí)行。對于智能變電站，對數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化整合，實現(xiàn)了緊湊型功能、二次回路的設(shè)計。通過常規(guī)站，實現(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。對于常規(guī)線路設(shè)計，嚴(yán)格電纜裝置、接地屏蔽裝置、保護裝置等要求，必須考慮施工重點、二次設(shè)計因素。對于智能變電站，通過光纜實現(xiàn)信息傳輸，具有極強抗電磁干擾性能、帶寬較高等特點，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、誤動行為，消除各類干擾源，利用控制電纜，實現(xiàn)二次設(shè)備耦合，進(jìn)而保證保護裝置正確操作，降低設(shè)備損壞率。另外，在各層級之間，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)定運行。第三，虛端子、虛回路運用。對于常規(guī)變電站而言，利用直流接點、電壓信號、交流信號等，通過硬電纜，傳輸相關(guān)模擬信號。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)計不再使用。由于硬電纜回路被取消，可生產(chǎn)虛回路體系，實現(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。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)作為虛回路基礎(chǔ)，具有網(wǎng)絡(luò)工程實施、回路表達(dá)方式，利用系列工具軟件、網(wǎng)絡(luò)自動配置，使智能變電站的回路檢驗、運用問題得以解決。同時，對于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)而言，構(gòu)建虛回路體系，滿足建?；疽?，需確保各邏輯接點的輸出信號、輸入信號，在SCD文件中，實現(xiàn)全站信號關(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)計條件、數(shù)據(jù)表達(dá)。而系統(tǒng)高度集成、設(shè)計融合，使全站模型文件向廠商導(dǎo)入數(shù)據(jù)，減少為對照圖紙，人為輸入信息的差錯率、重復(fù)率。對于采樣值傳輸與GOOSE兩種模型的輸出信號，屬于網(wǎng)絡(luò)傳遞變量，和傳統(tǒng)屏柜相比，端子具有對應(yīng)關(guān)系，而邏輯連接點就是虛端子，通常采取CAD文件表達(dá)虛端子圖。在具體運用中，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)點數(shù)據(jù)屬性與名稱，確定裝置名稱、虛端子標(biāo)號。以序號11為例，信息欄內(nèi)容為：GIS信號為信息類別，跳閘動作為發(fā)送裝置信息，而接收信息委跳閘動作，信息傳輸采取點對點方式，信息裝置欄顯示為110kV智能終端，RPIT/ProtInGGIO為數(shù)據(jù)集屬性。訂閱裝置欄：110kv保護裝置為裝置名稱，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)計為基礎(chǔ)，通過間隔設(shè)計一套圖紙，利用二次設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系圖組網(wǎng)，對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智能變電站中自動化系統(tǒng)的可靠性分析

首先，對于智能變電站而言，其自動化系統(tǒng)是否可靠，需對自動化系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析。在系統(tǒng)具體運作過程中，可滿足電力用戶的通信需求。需評價系統(tǒng)可靠性，評價、分析的基本思路為：以平均無障礙時間、平均障礙時間參數(shù)，評估網(wǎng)絡(luò)基本元素安全性、可靠性。另外，通過全面功能，以降級功能可靠度、效能指標(biāo)，評價系統(tǒng)安全性、可靠性，按照系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)可靠性、安全性進(jìn)行評估與分析。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，故障率較高，主要由于設(shè)備生產(chǎn)時間延長，機械設(shè)備逐漸老化所致。

3 結(jié)束語

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充，同時也需要大力推進(jìn)智能變電站的電氣二次典型設(shè)計工作。

[1] 朱林, 陳金富, 段獻(xiàn)忠. 數(shù)字化變電站冗余體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及其可靠性和經(jīng)濟性評估[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2009, (10).

[2] 雷宇, 李濤. 變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的定量評估[J]. 電力科學(xué)與工程, 2009, (06).

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[5] 謝志迅, 鄧素碧, 臧德?lián)P. 數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)[J]. 電力自動化設(shè)備, 2011, (09).

[6] 徐立子. 變電站自動化系統(tǒng)的可靠性分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2002, (08).

Intelligent Substation Automation System Analysis

YANG Shuxing*

(Wuhai Electric Power Bureau, Inner Mongolia Electric Power (Group) Co., Ltd., Inner Mongolia Wuhai, 016000, China)

In order to optimize the reliability of intelligent substation automation system and follow the basic idea of the reliability analysis of communication network system, reliability block diagram analysis method was used to analyze and calculate the key factors affecting the reliability of the automation system network, and the selection of network topology structure was emphasized. The system's redundancy configuration scheme, network management and maintenance, etc., proposes an automation system network reliability optimization strategy to guide and optimize the system design.

intelligence; substation; automation; system

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.087

TM762

A

1672-9129(2018)01-0205-02

楊樹興. 智能變電站自動化系統(tǒng)分析[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2018, 7(1): 203-204.

YANG Shuxing. Intelligent Substation Automation System Analysis[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 203-204.

2017-12-15；

2018-01-22。

楊樹興（1974-）男，內(nèi)蒙古烏海市人，內(nèi)蒙廣播電視大學(xué)，本科，研究方向：信息技術(shù)的發(fā)展對現(xiàn)代電力管理的影響。E-mail: ysx139816@163.com