高 超

曲阜市供電公司，山東曲阜 273100

基于DMP5000系統(tǒng)的智能變電站開發(fā)與應(yīng)用

高 超

曲阜市供電公司，山東曲阜 273100

基于DMP5000系統(tǒng)的智能變電站以建設(shè)創(chuàng)新示范型智能變電站，以智能變電站設(shè)計導則及規(guī)范為依據(jù)，以智能自動化系統(tǒng)、智能在線監(jiān)測系統(tǒng)、智能輔助系統(tǒng)三大智能系統(tǒng)為支撐。重點實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、系統(tǒng)分層分布化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、信息應(yīng)用集成化、設(shè)備檢修狀態(tài)化、設(shè)備操作智能化。

智能變電站

前言

變電站自動化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，縮短了變電站的建設(shè)周期，降低了變電站的總體造價。隨著社會的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，智能化開關(guān)、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，對智能變電站系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

智能變電站的概念在應(yīng)用方面直接表現(xiàn)為變電站二次系統(tǒng)的信息應(yīng)用模式發(fā)生巨大的變化，因此，從某種意義上講“智能變電站”主要指變電站二次系統(tǒng)的“智能”，其內(nèi)涵體現(xiàn)為以下幾個方面：

1）反映電網(wǎng)運行情況的電氣量信息實現(xiàn)智能輸出；

2）智能電子裝置IED對于電力系統(tǒng)的信息實現(xiàn)統(tǒng)一建模；

3）智能電子裝置IED之間信息交互以網(wǎng)絡(luò)通信方式實現(xiàn)；

4）運行控制操作過程經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信方式以信息報文方式實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)概述

系統(tǒng)對變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進行描述，對應(yīng)用與通信技術(shù)進行分層處理。包括當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護、通信服務(wù)器、測控裝置、五防系統(tǒng)、VQC和小電流接地選線等二次設(shè)備和電子式互感器及智能開關(guān)等一次設(shè)備。DMP5000智能變電站系統(tǒng)采用分層采集、集中控制的架構(gòu)體系，將模擬量、開關(guān)量的信息采集和信息的計算、邏輯判斷分層實現(xiàn)。各智能電氣設(shè)備的模擬量、開關(guān)量信息就地采集，智能處理后通過網(wǎng)絡(luò)和保護裝置聯(lián)系；保護裝置安裝于主控室，綜合全站信息實現(xiàn)保護、測控、計量功能，各功能相對獨立、分時運行，即保證了保護功能的選擇性、快速性、安全性、可靠性，又保證了測量、計量功能的高精度要求。DMP5000智能變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了變電站全站系統(tǒng)保護，在過程層、間隔層、變電站層內(nèi)實現(xiàn)GOOSE網(wǎng)絡(luò)、SMV采集網(wǎng)、GPS同步對時網(wǎng)、保護裝置以及監(jiān)控網(wǎng)實現(xiàn)雙重化，進而實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到出口控制完全獨立的雙重化和冗余配置，完成全站所有設(shè)備的繼電保護功能、測控功能、繼電保護信息管理功能、自動化功能以及計量功能，提高系統(tǒng)的可靠性。

2 系統(tǒng)原理與特點

2.1 系統(tǒng)原理

DMP5000智能變電站自動化系統(tǒng)對變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進行描述，對應(yīng)用與通信技術(shù)進行分層處理，系統(tǒng)由過程層、間隔層、站控層3個層次構(gòu)成。

1）過程層

DMP5000智能變電站系統(tǒng)的過程層是承擔全站智能采集、接收和執(zhí)行控制指令，將一次設(shè)備接入過程層總線的底層部件設(shè)備。過程層由電子式互感器、智能終端（合并單元）等構(gòu)成。

同時滿足IEC60044-7、IEC60044-8標準的電子式互感器、智能開關(guān)的接口解決方案。

2）間隔層

間隔層是具有測量、控制和繼電保護功能的元件。測量、控制元件負責該間隔的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和電氣聯(lián)鎖，以及時間順序記錄等，保護元件負責該間隔線路、變壓器等設(shè)備的保護、故障記錄等。間隔層變電站系統(tǒng)保護配置方案采用雙重化配置原則，同時可以完成測控功能。雙重化的系統(tǒng)保護也可獨立運行。

3）站控層

站控層采用工業(yè)以太網(wǎng)通信，完成站內(nèi)間隔層設(shè)備、一次設(shè)備的控制及與遠方控制中心、工程師站及人機界面通信的功能，也可經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備與第三方裝置進行數(shù)據(jù)交換。站控層由遠動主機、當?shù)乇O(jiān)控及工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

間隔層的其它分布布置的智能設(shè)備（不同的規(guī)約，不同的通信接口）通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器按照IEC61850標準通過以太網(wǎng)接入變電站層。

2.2 系統(tǒng)特點

2.2.1 全站數(shù)據(jù)共享

DMP5000智能變電站系統(tǒng)采用分布式采集、集中處理的系統(tǒng)解決方案，所有模擬量的采集和一次設(shè)備的操作就地實現(xiàn)，數(shù)據(jù)在交換服務(wù)器匯總并在網(wǎng)絡(luò)上實時發(fā)布，全站保護信息共享。

2.2.2 數(shù)據(jù)定制功能

基于全站共享的數(shù)據(jù)，DMP5000智能變電站系統(tǒng)可實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)定制功能，即根據(jù)保護、計量、分析功能的不同應(yīng)用需求。

2.2.3 一體化設(shè)計

基于全站數(shù)據(jù)共享的設(shè)計思想，摒棄傳統(tǒng)變電站微機繼電保護針對單個一次設(shè)備的保護、監(jiān)控一體化，實現(xiàn)全站保護、監(jiān)控一體化，無需外部電纜接線，各個功能通過站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)組合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中，信息應(yīng)用集成化程度高。

集成了智能電能表功能，完成全站端口電能計量，其精度達到0.5級。

2.2.4 信息安全性

系統(tǒng)所有信息交換采用嚴格的CRC校驗措施，防止由于數(shù)據(jù)傳輸錯誤導致的裝置誤動作。

智能終端對來自保護單元的網(wǎng)絡(luò)控制報文進行分析，過濾任何未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)訪問，網(wǎng)絡(luò)防火墻既保證安全又不影響系統(tǒng)實時性。

2.2.5 設(shè)備安全性

保護裝置采用虛擬存儲管理和嚴格的存儲隔離技術(shù)，應(yīng)用程序和配置文件分類存放、互不影響。

保護裝置對各種保護、測控功能的配置、定值、變量、程序等存儲空間配備完善的自檢措施，當內(nèi)存出錯時做出相應(yīng)的保護處理。

2.2.6 可靠性設(shè)計

DMP5000智能變電站系統(tǒng)采用雙重冗余設(shè)計，避免裝置硬件故障帶來的保護退出問題，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

2.2.7 全站同步

取消了單獨對時網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，使用同步網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)一體化結(jié)構(gòu)，既滿足全站數(shù)據(jù)同步采樣的要求，又節(jié)省網(wǎng)絡(luò)布線。

2.2.8 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

DMP5000智能變電站系統(tǒng)采用兩級傳輸網(wǎng)絡(luò)。

保護裝置支持100base-TX和100base-FX以太網(wǎng)，超帶寬網(wǎng)絡(luò)通道，控制命令傳輸不會丟失。

2.2.9 事件檢索

完善的事件檢索，事件記錄類型包括最近事件、故障事件、預告事件、自檢事件、遙信變位事件、操作事件、設(shè)置值修改事件。

各種事件類型均可分類記錄1024條。

2.2.10 故障錄波功能

任意故障啟動時觸發(fā)全站錄波，記錄全站所有電流、電壓模擬量和開關(guān)位置等開關(guān)量信息?？稍陂g隔層設(shè)備上就地查看，進行波形分析亦可上傳當?shù)乇O(jiān)控或調(diào)度。

3 經(jīng)濟評價總結(jié)

（1）采集裝置與通信裝置之間采用雙光纖網(wǎng)通信，除了合閘電源、加熱電源等需要使用電纜外，其他通訊、采樣、控制全部采用光纖通訊，減少了二次電纜的使用，消除了電磁場對電信號的干擾，降低前期投入，減少變電站投資成本10多萬元。

（2）由于智能變電站采用光纜代替二次電纜，取消了端子箱，簡化了電纜溝、電纜層和電纜防火，減少了保護、自動化調(diào)試的工作量，降低了運行維護成本。同時，縮短工程施工周期，減少通道重復建設(shè)和投資，減少變電站投資成本約15萬元。

（3）建議積極采用智能化設(shè)備，參與智能設(shè)備的研發(fā)，一方面為智能化設(shè)備的運用提供實踐舞臺，另一方也可以在實踐中檢驗智能化設(shè)備的優(yōu)缺點，為進一步促進智能化設(shè)備的發(fā)展提供條件，從而帶動整個行業(yè)技術(shù)水平的提高。

[1]智能變電站運行管理規(guī)范.電子式互感器現(xiàn)場校驗規(guī)范

[2]輸變電工程施工現(xiàn)場安全通病及防治措施，2010年版

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.061

高超，男，山東曲阜人，生于1985年11月，現(xiàn)就職于山東省曲阜市供電公司，助理工程師，主要研究電氣自動化設(shè)備，智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。