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        數(shù)字化技術(shù)在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2014-10-31 03:40:25劉國徽毛焱
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2014年18期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

        劉國徽++毛焱

        摘 要:數(shù)字化變電站所涉及到的技術(shù)來自于多個高端科研領(lǐng)域,包括計算機技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及繼電保護自動化等方面技術(shù)。智能化電氣在過去幾年中取得了長足的發(fā)展,這也標志著變電站自動化技術(shù)中的數(shù)字化時代即將到來。這對于我國電力系統(tǒng)的發(fā)展將會起到巨大的促進作用,對提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性有著重大意義,必將是電力系統(tǒng)發(fā)展史上的一次偉大變革。

        關(guān)鍵詞:IEC61850;變電站自動化;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

        中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A

        現(xiàn)在社會已經(jīng)進入了信息化時代,數(shù)字化受到了人們越來越大的重視,在信息社會中以數(shù)字化技術(shù)作為基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站的基本原理是變電站通過對所有信息進行采集、傳輸以及處理,在輸出過程中以數(shù)字信息全部代替了以往的模擬信息,同時建立了一個適應(yīng)于它的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)。設(shè)備智能化作為數(shù)字化變電站的基本特征所在,它實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)化模型與通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化等目標。經(jīng)過多年的發(fā)展,變電站自動化技術(shù)已經(jīng)達到了較高的水平,同時光電式電流電壓傳感器、智能控制開關(guān)和一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測等這類技術(shù)也越來越成熟,還有高速計算機網(wǎng)絡(luò)也逐漸應(yīng)用于實時系統(tǒng)中,在變電站中數(shù)字化技術(shù)對自動化系統(tǒng)運行起到了越來越重要的作用。

        一、數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的特征

        數(shù)字化變電站這個概念是由于數(shù)字式過程層設(shè)備的出現(xiàn)而有的。在以信息共享化以及過程層數(shù)字化為基礎(chǔ),數(shù)字化變電站重視SAS整體的信息化、站內(nèi)EID之間與統(tǒng)一模型化、變電站和控制中心之間集成應(yīng)用、協(xié)同操作的能力[1]。SAS在不久的未來將以輸配電系統(tǒng)的統(tǒng)一信息源與自動化功能、執(zhí)行終端的協(xié)調(diào)和集成作為目標,在建設(shè)過程中逐漸實現(xiàn)數(shù)字化。典型的數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        數(shù)字化變電站在目前雖然還沒有嚴格意義上的定義,但對于數(shù)字化變電站它的形態(tài)特征大致有以下幾個方面:

        1 變電站具有層次化

        在功能的差異上,可以將變電站根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)劃分為變電站層、過程層以及間隔層,如圖2所示。變電站層所起到的作用是通過對全站數(shù)據(jù)的利用,對一次設(shè)備進行不間斷的實時監(jiān)視與控制,同時對遠方控制中心的數(shù)據(jù)進行交換;過程層所起到的作用是對一次設(shè)備接口相關(guān)的功能進行一一實現(xiàn),例如開出開入量以及模擬量采樣等,過程層它還對常規(guī)變電站間隔層的部分功能進行分擔,它所起到作用是無可代替的,是為數(shù)字式過程層設(shè)備特地設(shè)置的;間隔層所起到的作用是對本間隔的數(shù)據(jù)進行利用,從而對本間隔的一次設(shè)備進行控制與保護。

        2 間隔層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

        在變電站中間隔層設(shè)備是遠動、測控、繼電保護、故障錄波、防誤閉鎖、電壓無功調(diào)節(jié)等裝置,這些裝置都是由數(shù)字式微處理器設(shè)計制造的,設(shè)備在與變電站層、過程層之間進行交換信息都要通過高速通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),因為過程層設(shè)備數(shù)字化,在常規(guī)間隔層往往都要用外部接口來代替通信接口設(shè)備的模擬量輸入、輸出等。

        3 一次設(shè)備的智能化

        在設(shè)計一次設(shè)備中被控制的操作驅(qū)動回路和被檢測的信號回路中,均通過光電技術(shù)與微處理器來實現(xiàn),這既大大簡化了常規(guī)機電式繼電器以及控制回路的結(jié)構(gòu),同時又用數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字程控器替換了傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。由光電數(shù)字以及光纖取代了常規(guī)的強電模擬信號以及控制電纜,而在變電站二次回路中的常規(guī)繼電器以及邏輯回路被可編程控制器所取代。

        4 運行管理自動化

        在變電站中逐漸對電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)以及運行狀態(tài)的記錄統(tǒng)計實現(xiàn)了無紙化;在信息的分層、分流交換也實現(xiàn)了自動化;變電站在運行過程中一旦有故障發(fā)生能馬上得到故障分析報告,及時對故障原因進行分析并給出處理意見;能過自動化系統(tǒng)可以及時提供設(shè)備檢修報告,這把以往的變電站設(shè)備“定期檢修”由“狀態(tài)檢修”所取代。

        二、數(shù)字化變電站中自動化技術(shù)應(yīng)用的好處

        1 變電站各種信息可以真正的實現(xiàn)互通共享

        對數(shù)字化變電站的建設(shè)是按照IEC61850標準建設(shè)的,通過一系列自動化設(shè)備的投入使用,實現(xiàn)了在同一個網(wǎng)絡(luò)中接收來自變電站計量、監(jiān)控以及保護等系統(tǒng)中的電壓電流以及變電站運行狀態(tài)等信息。此外,變電站的控制信息不需要進行信息采集,可以通過同一個網(wǎng)絡(luò)來接收。這就實現(xiàn)了變電站的資源共享,這也大大提高了變電站系統(tǒng)的互操作性,同時由于資源實現(xiàn)共享減少了許多原本所需要的設(shè)備,為變電站建設(shè)的投資起到了節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。

        2 可以擴展變電站的規(guī)模與功能

        在數(shù)字化變電站中以網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)實現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備之間以及設(shè)備與變電站之間進行的信息輸送,在通信網(wǎng)絡(luò)中一旦有新的設(shè)備接入來,變電站新的功能隨之可以實現(xiàn),而不需要對原有設(shè)備進行更換,這便可大大減少建設(shè)成本,同時也讓變化站的工作變得更加方便,工作效率也得到很大提高。

        3 有效地提高變電站的測量精度

        以往對設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集時是通過變電站的互感器中模擬信號來進行的,這樣往往會產(chǎn)生較大的誤差。而數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)采集是以電子式互感器作為基礎(chǔ),精確度非常高,因此得到的測量結(jié)果也更加精確,這也大大地提高了變電站的工作效率和質(zhì)量。此外,數(shù)字化的測量系統(tǒng)還有著重量輕、體積小等優(yōu)點,可以在變電站開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中實現(xiàn)智能集成的形成,從而很好地實現(xiàn)了數(shù)字化變電站機電一體化的設(shè)計與優(yōu)化。

        三、數(shù)字化變電站的實現(xiàn)過程展望

        數(shù)字化技術(shù)在變電站的發(fā)展不會是一個短期過程,一定還會經(jīng)過一個長期的發(fā)展,因此要充分對其與目前常規(guī)變電站技術(shù)的兼容性進行考慮。

        1 過程層常規(guī)設(shè)備的接入

        對于過程層的常規(guī)設(shè)備主要有兩種,即是指斷路器設(shè)備和互感器設(shè)備,對其應(yīng)用一般體現(xiàn)在采取智能斷路器技術(shù)和非常規(guī)互感器技術(shù),還有就是智能斷路器控制器技術(shù),接入常規(guī)設(shè)備的主要方式有三種:一是常規(guī)互感器和智能斷路器;二是常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器;三是非常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器。

        2 過程總線方案

        到了第二階段時,前面控制將與測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)合并起來,同時,控制與測量數(shù)據(jù)在合并過程中可以省去間隔接線這個步驟,但對于間隔層IED設(shè)備在與變電站總線和過程總線進行連接時需要依靠兩個以太網(wǎng)口來完成,因為對來自合并單元的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)的瞬時值進行傳送,采用這種通信方式對比于第一階段中的通信方式要快得多。因此,要借用于100 Mbit/s以太網(wǎng),依靠過程總線保護裝置的跳閘命令最后送達斷路器。

        3 過程總線與站總線的合并

        f在第一 ,第二階段中過程總線和變電站總線中都對以太網(wǎng)進行了使用,加上以太網(wǎng)的還在繼續(xù)發(fā)展,因此,變電站總線聯(lián)接從此開成了一個通信網(wǎng),而且又不會對變電站內(nèi)部站的通信造成影響。

        結(jié)語

        數(shù)字化技術(shù)在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用日益成熟,對電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展有了極大的推動作用。未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)更加成熟的基礎(chǔ)上,將推動新時代數(shù)字化電網(wǎng)的實現(xiàn),這對于提高變電站的安全穩(wěn)定和可靠運行有著重大意義。

        參考文獻

        [1]高翔,張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(23).

        [2]何世恩,劉峻.IEC61850數(shù)字化變電站對繼電保護專業(yè)的影響[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009(03).

        [3]李蘭欣,苗培青,王俊芳.基于IEC 61850的數(shù)字化變電站系統(tǒng)解決方案的研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(23).endprint

        摘 要:數(shù)字化變電站所涉及到的技術(shù)來自于多個高端科研領(lǐng)域,包括計算機技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及繼電保護自動化等方面技術(shù)。智能化電氣在過去幾年中取得了長足的發(fā)展,這也標志著變電站自動化技術(shù)中的數(shù)字化時代即將到來。這對于我國電力系統(tǒng)的發(fā)展將會起到巨大的促進作用,對提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性有著重大意義,必將是電力系統(tǒng)發(fā)展史上的一次偉大變革。

        關(guān)鍵詞:IEC61850;變電站自動化;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

        中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A

        現(xiàn)在社會已經(jīng)進入了信息化時代,數(shù)字化受到了人們越來越大的重視,在信息社會中以數(shù)字化技術(shù)作為基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站的基本原理是變電站通過對所有信息進行采集、傳輸以及處理,在輸出過程中以數(shù)字信息全部代替了以往的模擬信息,同時建立了一個適應(yīng)于它的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)。設(shè)備智能化作為數(shù)字化變電站的基本特征所在,它實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)化模型與通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化等目標。經(jīng)過多年的發(fā)展,變電站自動化技術(shù)已經(jīng)達到了較高的水平,同時光電式電流電壓傳感器、智能控制開關(guān)和一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測等這類技術(shù)也越來越成熟,還有高速計算機網(wǎng)絡(luò)也逐漸應(yīng)用于實時系統(tǒng)中,在變電站中數(shù)字化技術(shù)對自動化系統(tǒng)運行起到了越來越重要的作用。

        一、數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的特征

        數(shù)字化變電站這個概念是由于數(shù)字式過程層設(shè)備的出現(xiàn)而有的。在以信息共享化以及過程層數(shù)字化為基礎(chǔ),數(shù)字化變電站重視SAS整體的信息化、站內(nèi)EID之間與統(tǒng)一模型化、變電站和控制中心之間集成應(yīng)用、協(xié)同操作的能力[1]。SAS在不久的未來將以輸配電系統(tǒng)的統(tǒng)一信息源與自動化功能、執(zhí)行終端的協(xié)調(diào)和集成作為目標,在建設(shè)過程中逐漸實現(xiàn)數(shù)字化。典型的數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        數(shù)字化變電站在目前雖然還沒有嚴格意義上的定義,但對于數(shù)字化變電站它的形態(tài)特征大致有以下幾個方面:

        1 變電站具有層次化

        在功能的差異上,可以將變電站根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)劃分為變電站層、過程層以及間隔層,如圖2所示。變電站層所起到的作用是通過對全站數(shù)據(jù)的利用,對一次設(shè)備進行不間斷的實時監(jiān)視與控制,同時對遠方控制中心的數(shù)據(jù)進行交換;過程層所起到的作用是對一次設(shè)備接口相關(guān)的功能進行一一實現(xiàn),例如開出開入量以及模擬量采樣等,過程層它還對常規(guī)變電站間隔層的部分功能進行分擔,它所起到作用是無可代替的,是為數(shù)字式過程層設(shè)備特地設(shè)置的;間隔層所起到的作用是對本間隔的數(shù)據(jù)進行利用,從而對本間隔的一次設(shè)備進行控制與保護。

        2 間隔層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

        在變電站中間隔層設(shè)備是遠動、測控、繼電保護、故障錄波、防誤閉鎖、電壓無功調(diào)節(jié)等裝置,這些裝置都是由數(shù)字式微處理器設(shè)計制造的,設(shè)備在與變電站層、過程層之間進行交換信息都要通過高速通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),因為過程層設(shè)備數(shù)字化,在常規(guī)間隔層往往都要用外部接口來代替通信接口設(shè)備的模擬量輸入、輸出等。

        3 一次設(shè)備的智能化

        在設(shè)計一次設(shè)備中被控制的操作驅(qū)動回路和被檢測的信號回路中,均通過光電技術(shù)與微處理器來實現(xiàn),這既大大簡化了常規(guī)機電式繼電器以及控制回路的結(jié)構(gòu),同時又用數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字程控器替換了傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。由光電數(shù)字以及光纖取代了常規(guī)的強電模擬信號以及控制電纜,而在變電站二次回路中的常規(guī)繼電器以及邏輯回路被可編程控制器所取代。

        4 運行管理自動化

        在變電站中逐漸對電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)以及運行狀態(tài)的記錄統(tǒng)計實現(xiàn)了無紙化;在信息的分層、分流交換也實現(xiàn)了自動化;變電站在運行過程中一旦有故障發(fā)生能馬上得到故障分析報告,及時對故障原因進行分析并給出處理意見;能過自動化系統(tǒng)可以及時提供設(shè)備檢修報告,這把以往的變電站設(shè)備“定期檢修”由“狀態(tài)檢修”所取代。

        二、數(shù)字化變電站中自動化技術(shù)應(yīng)用的好處

        1 變電站各種信息可以真正的實現(xiàn)互通共享

        對數(shù)字化變電站的建設(shè)是按照IEC61850標準建設(shè)的,通過一系列自動化設(shè)備的投入使用,實現(xiàn)了在同一個網(wǎng)絡(luò)中接收來自變電站計量、監(jiān)控以及保護等系統(tǒng)中的電壓電流以及變電站運行狀態(tài)等信息。此外,變電站的控制信息不需要進行信息采集,可以通過同一個網(wǎng)絡(luò)來接收。這就實現(xiàn)了變電站的資源共享,這也大大提高了變電站系統(tǒng)的互操作性,同時由于資源實現(xiàn)共享減少了許多原本所需要的設(shè)備,為變電站建設(shè)的投資起到了節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。

        2 可以擴展變電站的規(guī)模與功能

        在數(shù)字化變電站中以網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)實現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備之間以及設(shè)備與變電站之間進行的信息輸送,在通信網(wǎng)絡(luò)中一旦有新的設(shè)備接入來,變電站新的功能隨之可以實現(xiàn),而不需要對原有設(shè)備進行更換,這便可大大減少建設(shè)成本,同時也讓變化站的工作變得更加方便,工作效率也得到很大提高。

        3 有效地提高變電站的測量精度

        以往對設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集時是通過變電站的互感器中模擬信號來進行的,這樣往往會產(chǎn)生較大的誤差。而數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)采集是以電子式互感器作為基礎(chǔ),精確度非常高,因此得到的測量結(jié)果也更加精確,這也大大地提高了變電站的工作效率和質(zhì)量。此外,數(shù)字化的測量系統(tǒng)還有著重量輕、體積小等優(yōu)點,可以在變電站開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中實現(xiàn)智能集成的形成,從而很好地實現(xiàn)了數(shù)字化變電站機電一體化的設(shè)計與優(yōu)化。

        三、數(shù)字化變電站的實現(xiàn)過程展望

        數(shù)字化技術(shù)在變電站的發(fā)展不會是一個短期過程,一定還會經(jīng)過一個長期的發(fā)展,因此要充分對其與目前常規(guī)變電站技術(shù)的兼容性進行考慮。

        1 過程層常規(guī)設(shè)備的接入

        對于過程層的常規(guī)設(shè)備主要有兩種,即是指斷路器設(shè)備和互感器設(shè)備,對其應(yīng)用一般體現(xiàn)在采取智能斷路器技術(shù)和非常規(guī)互感器技術(shù),還有就是智能斷路器控制器技術(shù),接入常規(guī)設(shè)備的主要方式有三種:一是常規(guī)互感器和智能斷路器;二是常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器;三是非常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器。

        2 過程總線方案

        到了第二階段時,前面控制將與測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)合并起來,同時,控制與測量數(shù)據(jù)在合并過程中可以省去間隔接線這個步驟,但對于間隔層IED設(shè)備在與變電站總線和過程總線進行連接時需要依靠兩個以太網(wǎng)口來完成,因為對來自合并單元的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)的瞬時值進行傳送,采用這種通信方式對比于第一階段中的通信方式要快得多。因此,要借用于100 Mbit/s以太網(wǎng),依靠過程總線保護裝置的跳閘命令最后送達斷路器。

        3 過程總線與站總線的合并

        f在第一 ,第二階段中過程總線和變電站總線中都對以太網(wǎng)進行了使用,加上以太網(wǎng)的還在繼續(xù)發(fā)展,因此,變電站總線聯(lián)接從此開成了一個通信網(wǎng),而且又不會對變電站內(nèi)部站的通信造成影響。

        結(jié)語

        數(shù)字化技術(shù)在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用日益成熟,對電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展有了極大的推動作用。未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)更加成熟的基礎(chǔ)上,將推動新時代數(shù)字化電網(wǎng)的實現(xiàn),這對于提高變電站的安全穩(wěn)定和可靠運行有著重大意義。

        參考文獻

        [1]高翔,張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(23).

        [2]何世恩,劉峻.IEC61850數(shù)字化變電站對繼電保護專業(yè)的影響[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009(03).

        [3]李蘭欣,苗培青,王俊芳.基于IEC 61850的數(shù)字化變電站系統(tǒng)解決方案的研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(23).endprint

        摘 要:數(shù)字化變電站所涉及到的技術(shù)來自于多個高端科研領(lǐng)域,包括計算機技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及繼電保護自動化等方面技術(shù)。智能化電氣在過去幾年中取得了長足的發(fā)展,這也標志著變電站自動化技術(shù)中的數(shù)字化時代即將到來。這對于我國電力系統(tǒng)的發(fā)展將會起到巨大的促進作用,對提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性有著重大意義,必將是電力系統(tǒng)發(fā)展史上的一次偉大變革。

        關(guān)鍵詞:IEC61850;變電站自動化;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

        中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A

        現(xiàn)在社會已經(jīng)進入了信息化時代,數(shù)字化受到了人們越來越大的重視,在信息社會中以數(shù)字化技術(shù)作為基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站的基本原理是變電站通過對所有信息進行采集、傳輸以及處理,在輸出過程中以數(shù)字信息全部代替了以往的模擬信息,同時建立了一個適應(yīng)于它的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)。設(shè)備智能化作為數(shù)字化變電站的基本特征所在,它實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)化模型與通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化等目標。經(jīng)過多年的發(fā)展,變電站自動化技術(shù)已經(jīng)達到了較高的水平,同時光電式電流電壓傳感器、智能控制開關(guān)和一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測等這類技術(shù)也越來越成熟,還有高速計算機網(wǎng)絡(luò)也逐漸應(yīng)用于實時系統(tǒng)中,在變電站中數(shù)字化技術(shù)對自動化系統(tǒng)運行起到了越來越重要的作用。

        一、數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的特征

        數(shù)字化變電站這個概念是由于數(shù)字式過程層設(shè)備的出現(xiàn)而有的。在以信息共享化以及過程層數(shù)字化為基礎(chǔ),數(shù)字化變電站重視SAS整體的信息化、站內(nèi)EID之間與統(tǒng)一模型化、變電站和控制中心之間集成應(yīng)用、協(xié)同操作的能力[1]。SAS在不久的未來將以輸配電系統(tǒng)的統(tǒng)一信息源與自動化功能、執(zhí)行終端的協(xié)調(diào)和集成作為目標,在建設(shè)過程中逐漸實現(xiàn)數(shù)字化。典型的數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        數(shù)字化變電站在目前雖然還沒有嚴格意義上的定義,但對于數(shù)字化變電站它的形態(tài)特征大致有以下幾個方面:

        1 變電站具有層次化

        在功能的差異上,可以將變電站根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)劃分為變電站層、過程層以及間隔層,如圖2所示。變電站層所起到的作用是通過對全站數(shù)據(jù)的利用,對一次設(shè)備進行不間斷的實時監(jiān)視與控制,同時對遠方控制中心的數(shù)據(jù)進行交換;過程層所起到的作用是對一次設(shè)備接口相關(guān)的功能進行一一實現(xiàn),例如開出開入量以及模擬量采樣等,過程層它還對常規(guī)變電站間隔層的部分功能進行分擔,它所起到作用是無可代替的,是為數(shù)字式過程層設(shè)備特地設(shè)置的;間隔層所起到的作用是對本間隔的數(shù)據(jù)進行利用,從而對本間隔的一次設(shè)備進行控制與保護。

        2 間隔層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

        在變電站中間隔層設(shè)備是遠動、測控、繼電保護、故障錄波、防誤閉鎖、電壓無功調(diào)節(jié)等裝置,這些裝置都是由數(shù)字式微處理器設(shè)計制造的,設(shè)備在與變電站層、過程層之間進行交換信息都要通過高速通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),因為過程層設(shè)備數(shù)字化,在常規(guī)間隔層往往都要用外部接口來代替通信接口設(shè)備的模擬量輸入、輸出等。

        3 一次設(shè)備的智能化

        在設(shè)計一次設(shè)備中被控制的操作驅(qū)動回路和被檢測的信號回路中,均通過光電技術(shù)與微處理器來實現(xiàn),這既大大簡化了常規(guī)機電式繼電器以及控制回路的結(jié)構(gòu),同時又用數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字程控器替換了傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。由光電數(shù)字以及光纖取代了常規(guī)的強電模擬信號以及控制電纜,而在變電站二次回路中的常規(guī)繼電器以及邏輯回路被可編程控制器所取代。

        4 運行管理自動化

        在變電站中逐漸對電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)以及運行狀態(tài)的記錄統(tǒng)計實現(xiàn)了無紙化;在信息的分層、分流交換也實現(xiàn)了自動化;變電站在運行過程中一旦有故障發(fā)生能馬上得到故障分析報告,及時對故障原因進行分析并給出處理意見;能過自動化系統(tǒng)可以及時提供設(shè)備檢修報告,這把以往的變電站設(shè)備“定期檢修”由“狀態(tài)檢修”所取代。

        二、數(shù)字化變電站中自動化技術(shù)應(yīng)用的好處

        1 變電站各種信息可以真正的實現(xiàn)互通共享

        對數(shù)字化變電站的建設(shè)是按照IEC61850標準建設(shè)的,通過一系列自動化設(shè)備的投入使用,實現(xiàn)了在同一個網(wǎng)絡(luò)中接收來自變電站計量、監(jiān)控以及保護等系統(tǒng)中的電壓電流以及變電站運行狀態(tài)等信息。此外,變電站的控制信息不需要進行信息采集,可以通過同一個網(wǎng)絡(luò)來接收。這就實現(xiàn)了變電站的資源共享,這也大大提高了變電站系統(tǒng)的互操作性,同時由于資源實現(xiàn)共享減少了許多原本所需要的設(shè)備,為變電站建設(shè)的投資起到了節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。

        2 可以擴展變電站的規(guī)模與功能

        在數(shù)字化變電站中以網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)實現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備之間以及設(shè)備與變電站之間進行的信息輸送,在通信網(wǎng)絡(luò)中一旦有新的設(shè)備接入來,變電站新的功能隨之可以實現(xiàn),而不需要對原有設(shè)備進行更換,這便可大大減少建設(shè)成本,同時也讓變化站的工作變得更加方便,工作效率也得到很大提高。

        3 有效地提高變電站的測量精度

        以往對設(shè)備的數(shù)據(jù)進行采集時是通過變電站的互感器中模擬信號來進行的,這樣往往會產(chǎn)生較大的誤差。而數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)采集是以電子式互感器作為基礎(chǔ),精確度非常高,因此得到的測量結(jié)果也更加精確,這也大大地提高了變電站的工作效率和質(zhì)量。此外,數(shù)字化的測量系統(tǒng)還有著重量輕、體積小等優(yōu)點,可以在變電站開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中實現(xiàn)智能集成的形成,從而很好地實現(xiàn)了數(shù)字化變電站機電一體化的設(shè)計與優(yōu)化。

        三、數(shù)字化變電站的實現(xiàn)過程展望

        數(shù)字化技術(shù)在變電站的發(fā)展不會是一個短期過程,一定還會經(jīng)過一個長期的發(fā)展,因此要充分對其與目前常規(guī)變電站技術(shù)的兼容性進行考慮。

        1 過程層常規(guī)設(shè)備的接入

        對于過程層的常規(guī)設(shè)備主要有兩種,即是指斷路器設(shè)備和互感器設(shè)備,對其應(yīng)用一般體現(xiàn)在采取智能斷路器技術(shù)和非常規(guī)互感器技術(shù),還有就是智能斷路器控制器技術(shù),接入常規(guī)設(shè)備的主要方式有三種:一是常規(guī)互感器和智能斷路器;二是常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器;三是非常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器。

        2 過程總線方案

        到了第二階段時,前面控制將與測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)合并起來,同時,控制與測量數(shù)據(jù)在合并過程中可以省去間隔接線這個步驟,但對于間隔層IED設(shè)備在與變電站總線和過程總線進行連接時需要依靠兩個以太網(wǎng)口來完成,因為對來自合并單元的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)的瞬時值進行傳送,采用這種通信方式對比于第一階段中的通信方式要快得多。因此,要借用于100 Mbit/s以太網(wǎng),依靠過程總線保護裝置的跳閘命令最后送達斷路器。

        3 過程總線與站總線的合并

        f在第一 ,第二階段中過程總線和變電站總線中都對以太網(wǎng)進行了使用,加上以太網(wǎng)的還在繼續(xù)發(fā)展,因此,變電站總線聯(lián)接從此開成了一個通信網(wǎng),而且又不會對變電站內(nèi)部站的通信造成影響。

        結(jié)語

        數(shù)字化技術(shù)在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用日益成熟,對電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展有了極大的推動作用。未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)更加成熟的基礎(chǔ)上,將推動新時代數(shù)字化電網(wǎng)的實現(xiàn),這對于提高變電站的安全穩(wěn)定和可靠運行有著重大意義。

        參考文獻

        [1]高翔,張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(23).

        [2]何世恩,劉峻.IEC61850數(shù)字化變電站對繼電保護專業(yè)的影響[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009(03).

        [3]李蘭欣,苗培青,王俊芳.基于IEC 61850的數(shù)字化變電站系統(tǒng)解決方案的研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2006(23).endprint

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