河鋼宣鋼公司設(shè)備能源部 尹燕民

智能化變電站關(guān)鍵技術(shù)淺析

河鋼宣鋼公司設(shè)備能源部 尹燕民

本文結(jié)合智能化變電站的應(yīng)用現(xiàn)狀，研究了基于IEC61850規(guī)約的智能化變電站關(guān)鍵設(shè)備配置和技術(shù)要求，并對(duì)其中的關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了梳理總結(jié)。

智能化變電站；電子型互感器；規(guī)約；網(wǎng)絡(luò)通訊

1. 引言

智能化變電站就是利用數(shù)字化技術(shù)使變電站的信息采集、傳輸、處理、計(jì)量、輸出過程全部數(shù)字化，并使通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、設(shè)備智能化、運(yùn)行管理自動(dòng)化。智能化變電站的組成包括智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，以下進(jìn)行分類介紹：

2. 電氣一次部分

智能型變電站的一次設(shè)備與傳統(tǒng)變電站的主要差別在于電子型互感器的使用，電子型互感器的運(yùn)用應(yīng)該遵循以下配置原則和技術(shù)要求：

（1）配置原則。智能化變電站應(yīng)該配置電子型互感器，相比于傳統(tǒng)的鐵磁式互感器，電子互感器在制造體積，變比線性度以及抗飽和能力等方面，均具有鐵磁性互感器無法比擬的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，電子型互感器的制作過程不需要使用鐵芯、銅線等材質(zhì)，降低了制作成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。電子型互感器的應(yīng)用應(yīng)該首先考慮在戶外敞開式配電裝置中，此類配電裝置的到集中控制屏的傳輸距離較遠(yuǎn)，應(yīng)用電子型互感器能夠?qū)崿F(xiàn)電壓電流信號(hào)的就地?cái)?shù)字化；電子型互感器的應(yīng)用還能取代電力變壓器高壓測(cè)套管型電流互感器，從而簡(jiǎn)化高壓測(cè)一次接線，降低電力的設(shè)備的制造和安裝難度，尤其是在取代了變壓器低壓測(cè)電流互感器之后，能夠克服磁通飽和對(duì)于電流采集精度的影響，提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)精確程度；對(duì)于老式開關(guān)柜，如暫時(shí)無法直接升級(jí)為電子型互感器的，也可以通過合并單元來完成數(shù)字轉(zhuǎn)化功能，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化。

（2）技術(shù)要求。電子型互感器的制作應(yīng)該規(guī)范其與合并單元之間的數(shù)據(jù)接口，并采用統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議；用于測(cè)量的電流互感器準(zhǔn)確級(jí)別至少應(yīng)該達(dá)到0.2S級(jí)，保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)別最低應(yīng)達(dá)到5P，測(cè)量用電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)別應(yīng)該達(dá)到0.2，保護(hù)用電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)別最低達(dá)到3P；電子式互感器的供電方式適宜采用直流電源供電模式；對(duì)于雙路獨(dú)立采樣的電子式互感器來說，每一路采樣系統(tǒng)其傳感、采集、合并等單元都應(yīng)該分別獨(dú)立配置，并采用雙A/D系統(tǒng)配置，一套配置只能滿足一路采樣的需求。

3. 電氣二次部分

3.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

智能化變電站的系統(tǒng)配置應(yīng)遵循以下原則：智能化變電站在其站控層應(yīng)該包括監(jiān)控主機(jī)、操作員工作站、網(wǎng)絡(luò)通訊裝置、通訊記錄分析系統(tǒng)以及智能化接口設(shè)備；間隔層應(yīng)該包括保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、電能計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集裝置以及該層設(shè)備適配的智能化設(shè)備等。

（1）監(jiān)控主機(jī)（可兼操作員工作站）。監(jiān)控主機(jī)是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)和操作人員人機(jī)交互的主要設(shè)備，必須滿足操作人員對(duì)于操作系統(tǒng)可靠、安全、直觀、便捷等方面的要求，監(jiān)控主機(jī)的配置應(yīng)該滿足監(jiān)控系統(tǒng)軟件運(yùn)行對(duì)于硬件的基本需求，并在此基礎(chǔ)上充分考慮到一定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)軟件升級(jí)的需要；監(jiān)控主機(jī)應(yīng)實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、保護(hù)信息的保存和故障信息的管理功能，在變電站正常運(yùn)行過程中，監(jiān)控主機(jī)完成運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，并且能夠?qū)崟r(shí)完成和上級(jí)調(diào)度中心的通信工作；監(jiān)控主機(jī)一般情況下都采用雙套配置的方式。

（2）測(cè)控裝置。智能化變電站的測(cè)控裝置應(yīng)該統(tǒng)一遵循DL/ T860標(biāo)準(zhǔn)，并且為了滿足智能化要求，測(cè)控裝置還應(yīng)該具備自描述功能，可以實(shí)現(xiàn)與站控層的直接通訊；與測(cè)控裝置可以通過支持GOOSE報(bào)文來完成控制命令的下發(fā)以及防誤操作閉鎖功能；測(cè)控裝置的內(nèi)部功能投退和出口功能可以通過軟壓板進(jìn)行選擇，在此之外，還應(yīng)該單獨(dú)設(shè)置專門的檢修硬壓板作為硬件隔離。

（3）保護(hù)裝置。保護(hù)裝置的采樣以及跳閘的設(shè)置要求應(yīng)該符合Q/GDW383-2009的相關(guān)要求，同時(shí)，與測(cè)控裝置一樣，保護(hù)裝置也應(yīng)該遵循DL/T860的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模，并且可以實(shí)現(xiàn)完整的自描述，采用GOOSE報(bào)文來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)和故障信號(hào)與站控層設(shè)備的傳輸，保護(hù)裝置的壓板設(shè)置應(yīng)該與測(cè)控裝置相同，也同樣需要設(shè)置檢修壓板；保護(hù)裝置與測(cè)控裝置最大的不同就在于在需要進(jìn)行雙重化配置的時(shí)候，一套保護(hù)裝置只能接入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不允許在雙重化配置的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行跨接，保護(hù)功能的功能性設(shè)置應(yīng)該獨(dú)立于外部對(duì)時(shí)系統(tǒng)，同時(shí)必須滿足繼電保護(hù)規(guī)范要求。

（4）遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置。遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置在智能化變電站硬件系統(tǒng)中發(fā)揮的作用非常關(guān)鍵，遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置的使用完全取代了大量信號(hào)電纜。遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置的主要作用是實(shí)現(xiàn)站控層和間隔層之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信，遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置主要使用的標(biāo)準(zhǔn)為DL5002和DL5003，并且具備通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換和選擇功能。在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置的性能和容量指標(biāo)應(yīng)該充分考慮站控層設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的需求，并且應(yīng)該實(shí)現(xiàn)冗余配置。

（5）故障錄波裝置。作為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要功能化，智能化的故障錄波的數(shù)據(jù)波形記錄功能主要通過采樣值網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)中可以采用集中設(shè)置和分布式設(shè)置兩種方式，組網(wǎng)方式適合與測(cè)控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)一組網(wǎng)；智能化變電站的故障錄波報(bào)文數(shù)據(jù)容量非常大，這種情況下為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群桶踩?，一般適宜選擇為COMTRADE格式。此外，故障錄波系統(tǒng)還可以通過專門的接口接入保護(hù)和故障信息管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的采集、分析和保存。

3.2網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備

配置智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備應(yīng)該遵循以下原則：交換機(jī)應(yīng)該選擇符合現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境的工業(yè)交換機(jī)，應(yīng)滿足DL/T860標(biāo)準(zhǔn)，并持有電力工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)機(jī)構(gòu)的合格報(bào)告；間隔層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)配置應(yīng)按照不同的設(shè)備室和不同的電壓等級(jí)設(shè)置，在端口的選擇上應(yīng)該本著盡量集中的原則，盡可能少增加交換機(jī)數(shù)量；站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)在選擇時(shí)應(yīng)該按照單臺(tái)交換機(jī)可以完成站控層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入的原則，并實(shí)現(xiàn)冗余配置。

3.3其它設(shè)備

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)配置一套高精度的全站對(duì)時(shí)同步系統(tǒng)，主時(shí)鐘冗余配置，授時(shí)系統(tǒng)可以選用北斗系統(tǒng)或者GPS系統(tǒng)，精度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該滿足站內(nèi)設(shè)備的同步和授時(shí)精度。站控層應(yīng)該優(yōu)先選擇SNTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式；間隔層設(shè)備應(yīng)該選擇IRIG-B對(duì)時(shí)方式，目前比較先進(jìn)還可以選擇IEC61885規(guī)約進(jìn)行對(duì)時(shí)。

智能化變電站應(yīng)該配置通訊、UPS、直流、交流等設(shè)備電源的智能監(jiān)控單元，并且實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備的一體化配置，統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為DL/ T860模型數(shù)據(jù)，接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的實(shí)時(shí)傳輸和監(jiān)控。

此外，變電站還應(yīng)該配置完備的視頻監(jiān)視和安防系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)報(bào)警時(shí)間的聯(lián)動(dòng)以及對(duì)全站應(yīng)急照明的輔助控制。

［1］朱瑩，邰能靈，劉海洋.電子式互感器在瀘定站智能化改造中的應(yīng)用［J］.華東電力，2012（03）.

［2］朱利君，邵劍峰，李萼青，榮吉良.智能變電站設(shè)備建模與組態(tài)配置［J］.華東電力，2012（06）.