智能變電站采集終端應(yīng)用淺析

摘 要：智能變電站通過分布式自動化系統(tǒng)實時掌握運行情況，面向?qū)ο螵毩?，多CPU運行，可靠性高，繼電保護相對獨立。

關(guān)鍵詞：智能變電站;可靠性

智能變電站是以堅強網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，從而實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)?！吨悄茏冸娬炯夹g(shù)導(dǎo)則》定義：智能變電站就是采用先進、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、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量、監(jiān)測等基本（四遙）功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動化控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

1智能變電站概述

智能變電站由早期變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展而來，目前智能變電站主要采用分層分布式變電站自動化系統(tǒng)。分層分布架構(gòu)引入站控級、間隔級概念，間隔層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織，包括任意間隔內(nèi)所有設(shè)備，主變壓器等。站控層設(shè)備通過計算機局域網(wǎng)，通訊規(guī)約和間隔層設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互，采集四遙數(shù)據(jù)了解和掌握整個變電站實時運行情況。

1.1智能變電站發(fā)展歷程

智能變電站發(fā)展劃分為三個階段。第一階段：2009年～2010年。初步形成智能變電站標準體系，規(guī)范技術(shù)開發(fā)、設(shè)計、檢測等內(nèi)容，建設(shè)檢驗測試中心，實現(xiàn)智能變電站系統(tǒng)及設(shè)備統(tǒng)一建模的標準化，進一步完善試點。第二階段：2011年～2015年。技術(shù)上基本實現(xiàn)斷路器、變壓器等關(guān)鍵一次智能設(shè)備應(yīng)用，變電站內(nèi)監(jiān)控、在線監(jiān)測、分析預(yù)警等高級應(yīng)用功能達到成熟使用。第三階段：2016年至今。滾動完善技術(shù)體系，全面提升智能化效能。

1.2 智能變電站組織架構(gòu)

智能變電站的分層（三層兩網(wǎng)）。三層包括過程層、間隔層、站控層。兩網(wǎng)包括過程層網(wǎng)絡(luò)、站控層網(wǎng)絡(luò)。

1.3 本文主要介紹智能采集控制終端，它主要用于數(shù)字化及智能化變電站系統(tǒng)，屬于過程層設(shè)備。能夠完成所在間隔的信息采集、控制以及部分保護功能，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)的監(jiān)視和控制。

2 智能采集控制終端

智能采集控制終端裝置由合并單元和智能終端這兩個獨立的功能模塊組成，適用于110kV及以下電壓等級智能變電站的過程層。合并單元模塊可以接收常規(guī)互感器的模擬信號，用于線路、變壓器間隔等處，滿足用戶的不同需要。智能終端模塊能夠完成所在間隔的信息采集、控制以及部分保護功能，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)的監(jiān)視和控制，實現(xiàn)對一次設(shè)備的測量和控制。

2.1 裝置主要特點

采用模塊化設(shè)計思想，裝置由多個模塊構(gòu)成，結(jié)構(gòu)靈活。可通過配置文件實現(xiàn)采樣值輸入類型、輸出通道、電壓切換和并列、開入開出插件數(shù)量等功能修改，減少了裝置的種類和定制版本，從而提高了軟件的靈活性和可靠性。高性能、高可靠、大資源的硬件系統(tǒng)等應(yīng)用：裝置采用浮點型高性能多DSP，實現(xiàn)了大容量、高精度的快速、實時信息處理;采用了高性能大容量工業(yè)級FPGA、高集成收發(fā)器件及快速以太網(wǎng)技術(shù)，具有高速、可靠等特點。裝置高性能的硬件系統(tǒng)，多層印制板、SMT表面貼裝和涂敷工藝，加上完善的軟件抗干擾措施，使得裝置的整體抗干擾能力通過了IEC61000標準中EMC相關(guān)的11項抗擾度最高等級試驗。高精度的數(shù)據(jù)采集：采用高分辨率的16位并行 A/D轉(zhuǎn)換器，每個交流通道采用雙 A/D采樣，每周波80點高速采樣。高精度的對時方式：支持光IRIG-B碼對時，對時芯片采用了先進型專用對時芯片，其時間頻率可調(diào)，對時精度優(yōu)于1us，守時精度優(yōu)于4us/10分鐘。硬件自檢智能化：裝置內(nèi)部各模塊智能化設(shè)計，便于維護和故障處理。具備裝置狀態(tài)的自檢，電源、數(shù)據(jù)通道指示燈監(jiān)視，模擬量故障錄波，失電告警功能。支持一鍵下載：可通過一鍵下載軟件實現(xiàn)MU插件、通信插件、MMI、DIO、直流、單發(fā)插件程序一鍵下裝，實現(xiàn)MU插件、通信插件配置文件下裝。強抗干擾能力：在設(shè)計時充分考慮裝置在過程層相對惡劣的運行環(huán)境，采取4U全封閉后插拔機箱，增強了裝置的抗干擾能力、抗震動能力。

12.2 基本應(yīng)用框架

2.3裝置功能插件概述

采用功能模塊化設(shè)計思想，不同的產(chǎn)品由相同的各功能插件按需要組合配置，實現(xiàn)了功能模塊的標準化。裝置由MU插件、通訊插件、交流插件、開入插件、開出插件、智能DIO插件、合閘插件、跳閘插件、直流插件、電源插件、前面板構(gòu)成。各插件的布置見下表。

3智能變電站投運情況

寶音110kV變電站于2018年09月在內(nèi)蒙古烏海電業(yè)局投入運行，經(jīng)過兩年多的運行，實現(xiàn)了高可靠性、高質(zhì)量的運行效果。

寶音變電站遠景3×80MVA主變壓器，電壓等級110/10kV。110kV采用擴大內(nèi)橋接線，共3回出線;10kV采用單母線分段接線，共40回出線。

變電站采用光纖代替電纜，原來傳統(tǒng)變電站的設(shè)計、安裝、調(diào)試內(nèi)容工作量大大減少，提高工作效率。模擬量輸入回路和開關(guān)量輸入回路被通信網(wǎng)絡(luò)取代，二次設(shè)備硬件系統(tǒng)大為簡化。統(tǒng)一的信息模型，避免規(guī)約轉(zhuǎn)換，信息充分共享。

4結(jié)論和建議

目前，烏海電業(yè)局所屬變電站40座，大部分為綜合自動化變電站，僅有智能變電站3座。隨著電氣一次設(shè)備及二次軟硬件設(shè)備的逐步發(fā)展，智能變電站將逐步取代綜合自動化變電站，是未來變電站建設(shè)的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]《電力系統(tǒng)設(shè)計手冊》，電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計總院編，中國電力出版社（北京三里河6號）1998年6月第一版。

[2]《電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)》，西安電力學(xué)校主編，電力工業(yè)出版社1980。

[3]《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》GB/T30155-2013，中國國家標準化管理委員會2013-12-17發(fā)布。

作者簡介：

韓丹（1976-），女，內(nèi)蒙古人，助理工程師，畢業(yè)于華北電力大學(xué)?，F(xiàn)從事物資計劃采購工作。