田 超(國網(wǎng)河南原陽縣供電公司,河南 新鄉(xiāng) 453500)
智能變電站中斷路器智能單元的設(shè)計
田 超
(國網(wǎng)河南原陽縣供電公司,河南 新鄉(xiāng) 453500)
近年來,智能變電站正在各地如火如荼的建設(shè),其中的斷路器智能單元,對于變電站設(shè)計、施工、調(diào)試、運(yùn)行以及后期維護(hù)起著至關(guān)重要的作用。作者結(jié)合近年來與調(diào)試人員的一些交流,以及運(yùn)行中實際問題,提出了斷路器智能單元設(shè)計的一些思路。
智能變電站;斷路器;智能單元
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.129
一次設(shè)備智能化是智能變電站的主要特點,即要實現(xiàn)斷路器等高壓設(shè)備的數(shù)字化。其主要方式無外乎兩種,一種是將智能控制模塊形成一個單獨的智能終端中,并將其附加到斷路器上,另一種則是直接將智能控制和通信設(shè)備內(nèi)嵌到現(xiàn)有的斷路器中。
由于一次設(shè)備的智能化比較困難,目前為實現(xiàn)變電站數(shù)字化的進(jìn)度,國內(nèi)的變電站基本采用常規(guī)斷路器加智能終端的方案進(jìn)行過渡,常規(guī)斷路器通過附加組件實現(xiàn)部分智能化,如有需要,還可加裝通信組件和診斷組件,設(shè)備示意圖如圖1。
圖1
其中,S為傳感器。
智能單元作為過程層的一部分,為過去的常規(guī)設(shè)備提供了數(shù)字化的接口。過程層智能單元通過光纖與間隔層通信的數(shù)字信號,決定斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的開合,實現(xiàn)保護(hù)和控制。過程層采用的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字信號較以往的模擬信號有更強(qiáng)的抗干擾能力,信息交互和上傳比傳統(tǒng)的二次大量線纜連接都更為簡化,是一種較為經(jīng)濟(jì)和快速的解決方案。
智能單元的主要任務(wù)和特點是數(shù)字化的接口、在線監(jiān)測、智能控制和電子操作。數(shù)字化接口實現(xiàn)的主要功能是采集、上傳斷路器、隔離開關(guān)(包括地刀閘)的位置、開關(guān)本體信號和其他狀態(tài)信息;智能控制主要采取一定的策略設(shè)計控制程序,實現(xiàn)斷路器的最佳開斷、順序控制等。同時,傳感器采集電、磁、開關(guān)機(jī)械、控制回路及溫度等數(shù)據(jù)采集,在線監(jiān)測的同時支持部分在線修復(fù),根據(jù)狀態(tài)評估指導(dǎo)技術(shù)人員制定檢修計劃。智能控制的開關(guān)組件主要是通過電容儲能加變頻器直接驅(qū)動電機(jī),機(jī)械運(yùn)動部件較少,可靠性顯著提高。
相對于以往復(fù)雜的二次回路,采用智能終端可以在基本不改變變電站現(xiàn)有設(shè)備的情況下實現(xiàn)一次設(shè)備的智能控制和間隔層設(shè)備的數(shù)字化通信,具體優(yōu)點有:
(1)節(jié)約了電纜等設(shè)備的使用和相應(yīng)的工程投資。智能變電站主要特點之一就是二次電纜數(shù)量極大的減少,控制電纜數(shù)字化以及多信道復(fù)用起到了很大的作用。
(2)光纖數(shù)字信號具有很好的電磁兼容性,且信息傳輸帶寬上限很高,可靠性比電纜也有顯著提高。
(3)一次線路上的傳感器所采集的信號不僅可以為變電站技術(shù)人員掌握線路情況、制定維修計劃,還可以通過外網(wǎng)傳輸?shù)叫畔⒅行倪M(jìn)行大數(shù)據(jù)的收集和分析,制定更合理的發(fā)電、輸電策略。
(4)經(jīng)過優(yōu)化的二次回路的功能結(jié)構(gòu),可以有效的簡化傳統(tǒng)電纜的冗余回路。光纖以太網(wǎng)的冗余相對于電纜冗余設(shè)計十分簡單方便。
(5)智能單元和數(shù)字信息化使得系統(tǒng)的互操作、運(yùn)行和控制更容易實現(xiàn)和修改。
(6)大大減少了技術(shù)人員對線路進(jìn)行調(diào)試的工作量,更多的調(diào)試可以通過控制臺進(jìn)行,也減少了技術(shù)人員到現(xiàn)場調(diào)試的時間。
斷路器智能單元是應(yīng)用于智能變電站一次開關(guān)設(shè)備操控的智能終端。支持實時的GOOSE通信,通過保護(hù)裝置、控制裝置的配合實現(xiàn)對斷路器、隔離開關(guān)等刀閘設(shè)備的操作,并定期采集間隔內(nèi)一次開關(guān)設(shè)備的開關(guān)量信號。斷路器智能單元可以將傳統(tǒng)的一次斷路器設(shè)備改造為滿足數(shù)字化需求的智能斷路器設(shè)備,具體配置如下:
(1)支持?jǐn)?shù)字化變電站IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)。斷路器應(yīng)配備多個100M帶寬的以太網(wǎng)端口,通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)GOOSE命令的收發(fā)和網(wǎng)絡(luò)校時。
(2)能夠?qū)OOSE命令轉(zhuǎn)換為硬接點觸發(fā),同時保留人工開合,滿足各類情況的需求。
(3)具有IEC61058標(biāo)準(zhǔn)中要求的快速響應(yīng)能力,一般認(rèn)為小于4ms。
(4)智能檢測單元應(yīng)具有自檢功能,以及報告和保存系統(tǒng)日志的功能。
綜合上述要求,斷路器智能單元的基本參數(shù)應(yīng)符合或高于以下數(shù)值:額定電壓DC110-220V,分合閘電流0.5-4A,功耗為30-100W。出口時間:繼電器出口時間為3-5ms,平均延時4ms,接收信號到出口動作小于8ms,刀閘控制時間小于10ms。開關(guān)量參數(shù)為至少20路開入12路開除,均為DC220/110V無源接點,光耦隔離。4路冗余出口,可采用額外開入開除插件。通訊接口應(yīng)包括5組以上的RS-485接口和100M以太網(wǎng)通信功能。
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田超(1988-),男,河南新鄉(xiāng)人,本科,初級,研究方向:智能變電站。