智能變電站二次回路可視化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

霍躍全

【摘 ?要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，對電的需求越來越多，對IED設(shè)備進(jìn)行物理建模，并將模型與IED的ICD文件關(guān)聯(lián)形成IED模型文件，將二次回路中IED設(shè)備物理模型可視化。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)回路的光纖光纜連接，由于每個(gè)IED模型關(guān)聯(lián)了IED設(shè)備的ICD文件，在光纖光纜連接完成之后即可進(jìn)行虛端子的配置，配置完成虛、實(shí)回路實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，可以通過虛回路和實(shí)回路的對應(yīng)關(guān)系查找某一虛回路所對應(yīng)的實(shí)回路，減少配置工作量，方便設(shè)計(jì)人員對變電站二次回路的理解，提高設(shè)計(jì)人員的工作效率。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;二次回路;可視化;設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引言

智能變電站二次回路包含繼電保護(hù)、開關(guān)控制、測量回路、斷路器以及電源回路等，主要通過二次設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，為一次設(shè)備提供安全監(jiān)測和保護(hù)功能。在智能變電站電氣設(shè)備中，由自動控制設(shè)備、二次繞組、繼電器和可視化儀器等進(jìn)行串聯(lián)的二次電路。二次回路可對一次回路中的運(yùn)行參數(shù)和元件狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、測量和保護(hù)控制?；谧詣踊刂萍夹g(shù)的發(fā)展，二次回路設(shè)計(jì)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代替了傳統(tǒng)的電纜回路，通過IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對站內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸和控制等功能。因此，本文針對智能變電站二次回路可視化設(shè)計(jì)，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將隱含的邏輯二次回路更加直觀、全面反映智能變電站設(shè)備之間的物理連接和邏輯關(guān)系，方便管理人員隨時(shí)查看，降低設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)。

1智能變電站二次回路可視化的基礎(chǔ)

智能變電站以“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，所謂“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)是指廣電互感器、合并單元、智能終端、集成化的組合電器，以及以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)絡(luò)，通過這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字信息的有效收集，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)化的傳遞，實(shí)現(xiàn)對模型建設(shè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化組建，實(shí)現(xiàn)對操作系統(tǒng)的智能化控制。與常規(guī)變電站相比，智能變電站呈現(xiàn)以下方面的特點(diǎn)：第一，建設(shè)過程中所需要的場地比較小，有效利用預(yù)制二次倉模塊設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的集成化處理;第二，在數(shù)據(jù)收集與傳輸?shù)倪^程中可以實(shí)現(xiàn)電子化與智能化，有效的利用光纖實(shí)現(xiàn)對電纜的替代;第三，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中保護(hù)功能裝置與出口裝置實(shí)現(xiàn)了對出口硬壓板裝置的有效替代，進(jìn)而使得二次回路可以實(shí)現(xiàn)虛擬化;第四，為了有效防止人工操作出現(xiàn)誤差，在后臺的操作控制上實(shí)現(xiàn)了智能化，順空自動化技術(shù)得到有效應(yīng)用。智能變電站的結(jié)構(gòu)組成具有自身的特點(diǎn)，這使得系統(tǒng)運(yùn)行過程中維護(hù)工作開展的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到對光電設(shè)備以及智能化通信系統(tǒng)的有效監(jiān)控與管理，應(yīng)該積極有效地進(jìn)行組合電器性能的巡檢與維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)裝置與后臺控制的時(shí)效性維護(hù)。

2智能變電站二次回路可視化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1智能變電站二次回路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能變電站的控制系統(tǒng)主要是依靠終端CPU完成控制，具有在線診斷能力，既提高了監(jiān)控精度，又避免人為干預(yù)造成的誤差，極大地提高了二次設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。智能變電站設(shè)備的過程層，采用模塊化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點(diǎn)。由于各個(gè)功能模塊都有獨(dú)立的電源供電，并且輸入、輸出回路相互獨(dú)立，任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障，只會影響局部功能，并不會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。管理分析裝置結(jié)構(gòu)主要由1個(gè)管理單元和多個(gè)數(shù)據(jù)采集單元構(gòu)成。管理單元由控制裝置、控制對象以及通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，負(fù)責(zé)對過程層中的交換機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對智能變電站開關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，滿足改變主系統(tǒng)運(yùn)行方式及故障處理等操作。數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集和分析，主要是收集二次設(shè)備運(yùn)行的工作狀態(tài)，為變電站運(yùn)維人員提供操作、調(diào)節(jié)和故障處理提供依據(jù)。測量及監(jiān)控系統(tǒng)是對變電站電氣設(shè)備和輸電線路的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄，作為變電站運(yùn)維人員掌握主系統(tǒng)運(yùn)行狀況、故障處理的依據(jù)。測量及監(jiān)控系統(tǒng)由電氣設(shè)備測量儀表、監(jiān)控裝置及通信線路組成，并采用光纖通信接口，具有多種接口形式，可對軟件、硬件進(jìn)行兼容配置。間隔層的構(gòu)成，包含保護(hù)裝置、測控裝置和間隔層通信總線等，本次設(shè)計(jì)中對保護(hù)裝置的接口協(xié)議和整定方向進(jìn)行了簡化處理，不需要煩瑣的配置文件，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)，自動完成采樣數(shù)據(jù)的同步處理，從而實(shí)現(xiàn)過程層智能終端接口協(xié)議的簡化，降低保護(hù)裝置對配置文件的依賴性?；贗EC61850規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的站控層，通信方式呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，變電站二次回路控制系統(tǒng)除了完成控制、監(jiān)控、保護(hù)變電站內(nèi)的設(shè)備及其饋線，還能實(shí)現(xiàn)變電站的通信管理和軟件管理等功能。

2.2智能變電站二次回路可視化的實(shí)現(xiàn)方法

第一，通常情況下，智能變電站的各類設(shè)備的組建是在分層、分布形式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行的。過程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在二次設(shè)備的光纜聯(lián)系當(dāng)中。每一個(gè)間隔合并單元信號以及智能終端與間隔層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化交換機(jī)完成各類型數(shù)據(jù)信息的交換之后，中心交換機(jī)會將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息實(shí)施智能化的收集，同時(shí)將其傳輸?shù)焦收戏治鱿到y(tǒng)當(dāng)中，最后有網(wǎng)絡(luò)將其記錄到相關(guān)的處理系統(tǒng)當(dāng)中。第二，SV信息流程圖。在智能變電站中，SV信息流程圖是對各類型設(shè)備之間電壓數(shù)據(jù)與電流數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播過程中的基本路線的集中體現(xiàn)。在線路環(huán)境是220kv的時(shí)候，線路合并單元會將所收集到的電壓數(shù)據(jù)與電流數(shù)據(jù)信息通過光纜通信的方式將其傳送到線路以及母線的保護(hù)設(shè)備當(dāng)中。第三，在智能變電站中，GOOSE信息流圖是對組成智能變電站的各個(gè)智能化裝置之間存在的物理對接以及信息互動相關(guān)內(nèi)容的具體體現(xiàn)，但是他不能夠?qū)χ悄茏冸娬局懈黝愋畔⒅g的邏輯關(guān)系進(jìn)行有效的反應(yīng)?？梢约袑ψ冸娬颈Ｗo(hù)裝置中的跳合閘、開關(guān)閘、測試與監(jiān)控設(shè)備所處的位置以及保護(hù)設(shè)備之間閉鎖相關(guān)信息流之間所存在的關(guān)系進(jìn)行集中的體現(xiàn)。

結(jié)語

綜上，智能變電站二次回路相關(guān)設(shè)計(jì)基本沒有什么標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，對應(yīng)的設(shè)計(jì)模式難以滿足智能變電站技術(shù)需要，本文在詳細(xì)分析虛擬二次回路的基礎(chǔ)上，明確了智能變電站二次回路同以往的綜合變電站二次回路之間存在的差別以及二次回路可視化工具要求，進(jìn)而通過過程層設(shè)施網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、虛擬二次回路圖等圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有效的反映智能設(shè)備間的物理以及邏輯連接。通過對這一優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的實(shí)行，可以使變電站二次回路相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)情況以及對應(yīng)的邏輯聯(lián)系進(jìn)行更加清晰的展示，檢修人員能夠清楚的了解，明確的掌握，促進(jìn)工作效率的提升。

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（作者單位：國網(wǎng)山西技培中心大同分部）