李 健， 徐 明， 朱 輝， 金 海， 戴建根

（1.浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232； 2.嘉興電力局，浙江 嘉興 314000）

0 引言

20世紀(jì)90年代后，隨著綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，變電站已初步具備了數(shù)字化和自動(dòng)化的特征，但實(shí)施中也存在一些問題[1-2]：

（1）設(shè)備間缺乏整體協(xié)調(diào)和優(yōu)化，不同廠家設(shè)備之間受通信規(guī)約限制，難以實(shí)現(xiàn)信息共享。

（2）通信標(biāo)準(zhǔn)缺乏一致性，導(dǎo)致設(shè)備間互操作性不夠。

（3）二次回路電纜接線復(fù)雜，檢修工作量大，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

數(shù)字化變電站技術(shù)能夠較好地解決上述缺陷，因而成為國(guó)內(nèi)外研究和開發(fā)的熱點(diǎn)[3]。作為《國(guó)家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》中列出的提高電網(wǎng)自動(dòng)化水平的五大重點(diǎn)技術(shù)課題之一，數(shù)字化變電站正在全國(guó)各個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)中試點(diǎn)應(yīng)用。本文以浙江省首座基于61850規(guī)約的全數(shù)字化田樂變電站為對(duì)象，分析工程應(yīng)用實(shí)踐情況，旨在為數(shù)字化變電站的建設(shè)提供借鑒。

1 田樂數(shù)字化變電站工程應(yīng)用

1.1 田樂數(shù)字化變電站介紹

田樂變電站是浙江省首座110 kV 全數(shù)字化變電站，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為站控層、間隔層和過程層3個(gè)部分，通過過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)將此3個(gè)部分連接起來，以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)數(shù)字化設(shè)備間的信息共享和互操作性。數(shù)字化變電站系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.2 電氣一次設(shè)備工作方式

鑒于目前國(guó)內(nèi)外尚無成熟的智能化電氣設(shè)備[4]，該站采用對(duì)斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備加裝就地智能終端的方式。如圖2所示，智能終端將斷路器、隔離開關(guān)的開關(guān)量或模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)GOOSE網(wǎng)絡(luò)送至間隔層設(shè)備，再經(jīng)MMS網(wǎng)絡(luò)送至監(jiān)控后臺(tái)服務(wù)器；同時(shí)，從間隔層設(shè)備輸出數(shù)字控制信號(hào)到智能終端，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后作為斷路器的分、合閘指令。

圖1 數(shù)字化變電站系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 智能終端工作方式

1.3 通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案

考慮到網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)干擾等問題，該工程的過程層網(wǎng)絡(luò)選用百兆光纖以太網(wǎng)并采用單星形結(jié)構(gòu)。合并單元和智能終端按IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)通過光纖以太網(wǎng)與間隔層設(shè)備通信。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單星形結(jié)構(gòu)，主要傳輸MMS報(bào)文（同時(shí)完成SNTP對(duì)時(shí)）和全站間隔連鎖GOOSE報(bào)文以及10 kV裝置GOOSE報(bào)文。10 kV裝置的MMS和GOOSE網(wǎng)口合一。

2 工程經(jīng)驗(yàn)探討

（1）智能終端在一次設(shè)備旁就地安裝，可大幅減少連接智能終端和一次設(shè)備的電纜用量，但就地安裝需要解決防護(hù)等級(jí)和溫/濕度控制問題。該工程采用了高等級(jí)的戶外柜，并在柜內(nèi)裝設(shè)自動(dòng)投停的智能空調(diào)來達(dá)到控制要求。

（2）數(shù)字化變電站裝置之間的信號(hào)聯(lián)系不夠直觀，能看到的僅僅是通信光纖的連接。為解決這一問題，設(shè)計(jì)中引入了虛端子的概念，首次解決了數(shù)字化變電站GOOSE及SV端子設(shè)計(jì)技術(shù)問題，即由設(shè)計(jì)人員先根據(jù)設(shè)備的GOOSE及SV輸入/輸出信息繪制成裝置本身的虛端子圖紙，再根據(jù)裝置之間虛端子的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，繪制成全站的虛端子圖紙供工程聯(lián)調(diào)使用。

（3）首次采用100M網(wǎng)速的以太網(wǎng)用于模擬量傳輸，全站的測(cè)控、保護(hù)、故障錄波、計(jì)量裝置的模擬量輸入均采用以太網(wǎng)接口，通過按間隔配置的交換機(jī)傳輸采樣值數(shù)據(jù)，與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模擬量傳輸方式相比，大大減少了光纖數(shù)量，系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔明了。

（4）該工程為10 kV TV間隔專門設(shè)計(jì)了合并單元，具備部分遙控和遙測(cè)功能，滿足TV間隔的數(shù)字化需要，在TV間隔配置1臺(tái)合并單元就可滿足模擬量和狀態(tài)量的傳輸需求。這種設(shè)備配置方式不僅降低了設(shè)備工程造價(jià)，也減少了站內(nèi)交換機(jī)的端口數(shù)量，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（5）根據(jù)不同的設(shè)備精度要求采取不同的對(duì)時(shí)方式。站控層設(shè)備的對(duì)時(shí)精度要求較低，采用簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式；而間隔層設(shè)備和智能操作終端要求對(duì)時(shí)精確到1 ms，因此采用光纖B碼對(duì)時(shí)方式；由于合并單元的數(shù)據(jù)中不包含絕對(duì)時(shí)間，所以采用PPS對(duì)時(shí)方式。

（6）在過程層網(wǎng)絡(luò)中傳遞的數(shù)據(jù)有傳遞狀態(tài)量信號(hào)的GOOSE報(bào)文和傳遞模擬量信號(hào)的SV報(bào)文2種類型，對(duì)于電壓等級(jí)較低的保護(hù)測(cè)控裝置而言，由于接入的合并單元數(shù)量較少，在100M網(wǎng)速技術(shù)條件下，可將GOOSE端口和SV端口合并，從而實(shí)現(xiàn)減少裝置端口、進(jìn)而減少交換機(jī)端口的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

110 kV田樂數(shù)字化變電站建設(shè)過程中形成了一批成果，為數(shù)字化變電站建設(shè)積累了重要經(jīng)驗(yàn)，也為浙江電網(wǎng)數(shù)字化變電站的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從該站的實(shí)際運(yùn)行情況來看，數(shù)字化變電站的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是明顯的?？梢韵嘈?，在智能電網(wǎng)建設(shè)的大背景下，數(shù)字化變電站快速發(fā)展將成為必然趨勢(shì)。

[1]陳天香，王若醒，魏勇.數(shù)字化變電站新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其對(duì)行業(yè)影響淺探[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（7）：86-90.

[2]李瑞生，王銳，許沛豐，等.基于61850規(guī)約的洛陽(yáng)金谷園110 kV數(shù)字化變電站工程應(yīng)用實(shí)踐[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（10）：76-78.

[3]田峰，孫平，張士然.常規(guī)變電站數(shù)字化改造的模式研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（19）：108-112.

[4]陳文升，唐宏德.數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)研究與工程實(shí)現(xiàn)[J].華東電力，2009，37（1）：124-128.