河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司 田山林

數(shù)字化在企業(yè)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用模式與前景分析

河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司 田山林

隨著數(shù)字化在國(guó)家電力系統(tǒng)的應(yīng)用及推廣,作為國(guó)家智能電網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)重要組成部分,以及企業(yè)自身對(duì)電力系統(tǒng)供應(yīng)與維護(hù)的高需求,數(shù)字化在企業(yè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用成為趨勢(shì)。而作為企業(yè)必須要考慮電力系統(tǒng)數(shù)字化模式的應(yīng)用對(duì)自身發(fā)展的實(shí)用性、安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。本文將在數(shù)字化變電站在企業(yè)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用模式與前景上進(jìn)行淺要的分析。

數(shù)字化變電站電力系統(tǒng)光電通信自動(dòng)化保護(hù)

電力工業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)和公用事業(yè)。隨著光電技術(shù)、通信技術(shù)和智能設(shè)備的發(fā)展,極大地推動(dòng)了數(shù)字化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。而企業(yè)電力系統(tǒng)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn),除了提高自身電力運(yùn)行安全和維護(hù)效率的同時(shí),也給企業(yè)帶來(lái)了良好的效益,為自身的高速發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)而有力的支撐。數(shù)字化在企業(yè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用與模式研究也越加受到重視。本文對(duì)企業(yè)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)模式進(jìn)行介紹,數(shù)字化模式進(jìn)行分析,總結(jié)了數(shù)字化應(yīng)用模式的一些特點(diǎn),對(duì)企業(yè)變電站數(shù)字化應(yīng)用前景進(jìn)行了探討。

一、傳統(tǒng)模式應(yīng)用情況

20世紀(jì)90年代以來(lái)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)的提高起到了十分積極的作用,改變了電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的能力和可靠性,但在實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案上還是維持著常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)原有的功能和邏輯關(guān)系,在工作方式上多數(shù)還是各自獨(dú)立運(yùn)行,形成了各種信息孤島現(xiàn)象。數(shù)據(jù)交互方面由于規(guī)約的限制,不同廠家的設(shè)備之間不能互相通信,不能共享資源,裝置的冗余配置并不能實(shí)現(xiàn)信息的充分應(yīng)用。涉及到不同廠家產(chǎn)品同時(shí)應(yīng)用時(shí),系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)時(shí)間長(zhǎng),系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差,對(duì)維護(hù)及運(yùn)行帶來(lái)極大的不便。整個(gè)系統(tǒng)仍然存在大量的二次電纜,因二次電纜可靠性問(wèn)題引起的設(shè)備故障率事件時(shí)有發(fā)生。

二、數(shù)字化應(yīng)用模式

企業(yè)電力系統(tǒng)數(shù)字化應(yīng)用模式可以采用分層采集、集中控制的架構(gòu)體系,對(duì)變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進(jìn)行描述,對(duì)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理,將模擬量、開(kāi)關(guān)量的信息采集和信息的計(jì)算、邏輯判斷分層實(shí)現(xiàn)。各智能電氣設(shè)備的模擬量、開(kāi)關(guān)量信息就地采集,數(shù)字化處理后通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)送往保護(hù)測(cè)控裝置;保護(hù)測(cè)控裝置安裝于主控室,綜合全站信息實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控、自動(dòng)裝置功能,各功能相對(duì)獨(dú)立、分時(shí)運(yùn)行,即保證了保護(hù)功能的選擇性、快速性、安全性、可靠性,又保證了測(cè)量、計(jì)量功能的高精度要求。整個(gè)系統(tǒng)從信息的采集、傳輸、處理和輸出等過(guò)程均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)了與智能一次設(shè)備無(wú)縫接口,同時(shí)兼容傳統(tǒng)的一次設(shè)備,可用于部分或全部采用智能一次設(shè)備的變電站。在確?，F(xiàn)有電網(wǎng)“安全性”、“可靠性”、“經(jīng)濟(jì)性”的基礎(chǔ)上采用最新的實(shí)用技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)電力系統(tǒng)的數(shù)字化。

三、數(shù)字化模式的主要特點(diǎn)

1.實(shí)用性

實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)各種智能設(shè)備的互操作,各種信息的有機(jī)整合,提高系統(tǒng)的集成化度和信息應(yīng)用的效率,以交換式以太網(wǎng)技術(shù)和光纜為媒介的信息通信模式將有效地實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視,實(shí)現(xiàn)二次系統(tǒng)定期檢修向狀態(tài)檢修模式的過(guò)渡,對(duì)于常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的工程實(shí)施、運(yùn)行、檢修、更新模式帶來(lái)巨大的變化,減輕維護(hù)工作,提高維護(hù)效率,同時(shí)能提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

測(cè)控智能終端既可直接采集智能設(shè)備,也保留了接入傳統(tǒng)的一次設(shè)備的接口,以兼容傳統(tǒng)的一次設(shè)備,這樣對(duì)于企業(yè)就可以根據(jù)自身的需求進(jìn)行建設(shè)投入,升級(jí)改造也可方便實(shí)現(xiàn)。

2.安全性

信息安全性。各層內(nèi)部的信息交換采用嚴(yán)格的CRC校驗(yàn)措施,防止由于數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤導(dǎo)致的裝置誤動(dòng)作;交換服務(wù)器對(duì)來(lái)自間隔層的網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文進(jìn)行分析,過(guò)濾任何未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn),硬件實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)防火墻既保證安全又不影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

設(shè)備安全性。間隔設(shè)備采用虛擬存儲(chǔ)管理和嚴(yán)格的存儲(chǔ)隔離技術(shù),應(yīng)用程序和配置文件分類(lèi)存放、互不影響;間隔設(shè)備對(duì)各種保護(hù)、測(cè)控功能的配置、定值、變量、程序等存儲(chǔ)空間配備完善的自檢措施,當(dāng)內(nèi)存出錯(cuò)時(shí)做出相應(yīng)的保護(hù)處理;過(guò)程層設(shè)備在與間隔層保護(hù)裝置的通信中斷后,可以提供后備保護(hù)等功能;過(guò)程層合并單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模擬量、開(kāi)入量、開(kāi)出量、和狀態(tài)信息,一旦發(fā)生電源失電、通訊中斷等故障立刻報(bào)警。

3.可靠性

過(guò)程層通信網(wǎng)絡(luò)全部采用光纖介質(zhì),無(wú)電磁兼容問(wèn)題;站控層、間隔層通信采用雙以太網(wǎng),自動(dòng)平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載;雙重化的間隔層的變電站集成保護(hù)測(cè)控裝置通過(guò)雙重化的GOOSE網(wǎng)絡(luò)、SMV采集網(wǎng)與過(guò)程層的合并單元相連。實(shí)現(xiàn)功能及網(wǎng)絡(luò)的冗余,保證任何單一故障不引起重要功能的損失。過(guò)程層設(shè)備在與間隔層保護(hù)裝置的通信中斷后也可自動(dòng)啟用就地保護(hù),實(shí)現(xiàn)第三重保護(hù);所有裝置無(wú)需外加抗干擾措施,其電磁兼容性能均可達(dá)到IEC61000-4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高等級(jí);過(guò)程層的合并單元設(shè)備的工作溫度均達(dá)到-40℃～85℃,滿足戶(hù)外工作的要求。

4.經(jīng)濟(jì)性

數(shù)字化應(yīng)用可以大大減少二次電纜,減少投資;維護(hù)和運(yùn)行也更加有效,減少用于維護(hù)和檢修的部分費(fèi)用;測(cè)控智能終端既可直接采集智能設(shè)備,也保留了接入傳統(tǒng)的一次設(shè)備的接口,以兼容傳統(tǒng)的一次設(shè)備,應(yīng)用靈活,升級(jí)改造也不需投入大量資金;數(shù)字化變電站由于全站數(shù)據(jù)共享模式,可以減少部分專(zhuān)用裝置和設(shè)備的投入,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)功能,降低設(shè)備投入成本。如網(wǎng)絡(luò)化的母線保護(hù)及備自投功能。

四、結(jié)論

從以上分析探討可以得出以下結(jié)論,數(shù)字化模式在企業(yè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)智能設(shè)備的互操作,和全站信息數(shù)據(jù)的共享,提高了運(yùn)行和維護(hù)的效率,加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全可靠性,也從經(jīng)濟(jì)上給企業(yè)用于電力供應(yīng)方面減少了大量資金的投入,為企業(yè)的快速發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)可靠的支持。數(shù)字化模式將非常廣泛地應(yīng)用于企業(yè)電力系統(tǒng)建設(shè)中。通過(guò)工程應(yīng)用實(shí)踐,各廠家發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和積累經(jīng)驗(yàn),以促進(jìn)了數(shù)字化的大力應(yīng)用。未來(lái)對(duì)數(shù)字化的應(yīng)用還需要進(jìn)行更深的研究。

[1]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù).中國(guó)電力出版社

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù).中國(guó)電力出版社

[3]高翔,周健,周紅,等.IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在南橋變電站監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化

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