張可

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南大理 671000）

智能變電站遠(yuǎn)程站域智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用與分析

張可

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南大理 671000）

站域保護(hù)是近年來(lái)新興的一個(gè)研究課題，它建立在通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的基礎(chǔ)上，與新時(shí)期下大電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性要求有著密切的關(guān)系。目前，越來(lái)越多數(shù)字化/智能變電站的投運(yùn)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及電力光纖通信網(wǎng)的推廣應(yīng)用，為建設(shè)基于實(shí)時(shí)站域信息的站域智能控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)條件。本文介紹了一種智能變電站遠(yuǎn)程站域智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并對(duì)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)和管理方面問(wèn)題進(jìn)行了討論和分析。

智能變電站 站域保護(hù) 智能控制系統(tǒng) 光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

1 前言

站域保護(hù)是基于智能變電站技術(shù)產(chǎn)生的一種新型的保護(hù)裝置，它充分體現(xiàn)了智能變電站集成一體化、信息標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)同互動(dòng)化的特征。云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局與江蘇金智股份有限公司在2012年開(kāi)始了站域智能主機(jī)的應(yīng)用研究，在借鑒該國(guó)內(nèi)類(lèi)似成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地提出將全站保護(hù)裝置所有功能集成在一臺(tái)站域智能控制主機(jī)上，并將此主機(jī)部署于距本變電站50kM以外的集控中心，在遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)該110kV變電站2個(gè)110kV線路間隔、4個(gè)35kV線路間隔、10個(gè)10kV線路間隔、2個(gè)主變間隔的全部保護(hù)功能。

2 系統(tǒng)介紹

如圖1所示，站域智能控制主機(jī)通過(guò)站內(nèi)過(guò)程層交換機(jī)設(shè)備獲取110kV變電站智能設(shè)備的電流、電壓等采樣數(shù)據(jù)，通過(guò)大功率光纖交換機(jī)和光纜將站內(nèi)所有間隔SV采樣信號(hào)傳輸?shù)桨惭b于50kM外的站域智能控制主機(jī)，通過(guò)站域智能控制主機(jī)I/O處理CPU和保護(hù)控制CPU實(shí)現(xiàn)110kV變電站的所有保護(hù)功能，保護(hù)跳閘命令同樣通過(guò)光纜傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元。同時(shí)，該遠(yuǎn)程站域保護(hù)主機(jī)具備獨(dú)立的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)控制單元，可以在該系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)的查閱及保護(hù)信號(hào)等的轉(zhuǎn)發(fā)功能。

3 存在問(wèn)題

3.1 保護(hù)延遲問(wèn)題

與站內(nèi)就地安裝的保護(hù)裝置相比較，遠(yuǎn)程站域控制主機(jī)的延遲主要由50kM的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)引起。從理論上說(shuō)，交換機(jī)內(nèi)部的信號(hào)處理時(shí)間可忽略不計(jì)，且光信號(hào)的傳輸速率很高，50kM的傳輸距離對(duì)保護(hù)的延遲影響不大。從該裝置的實(shí)際運(yùn)行情況與站內(nèi)就地安裝的保護(hù)裝置相比較，遠(yuǎn)程站域控制主機(jī)保護(hù)啟動(dòng)的延遲很小，滿足實(shí)際工程應(yīng)用要求。

3.2 通道帶寬問(wèn)題

由于該站域智能主機(jī)安裝于距110kV變電站50kM左右的集控中心，站域智能控制主機(jī)需要從變電站過(guò)程層采集SV數(shù)據(jù)并采用IEC61850-9-2規(guī)約傳輸，同時(shí)站域智能控制主機(jī)需向站內(nèi)過(guò)程層發(fā)送GOOSE跳閘報(bào)文（GOOSE報(bào)文數(shù)據(jù)量較小，可以基本可以忽略不計(jì)）。按IEC61850-9-2報(bào)文格式，過(guò)程層每個(gè)間隔每秒發(fā)送4000幀報(bào)文，通常一幀報(bào)文不超過(guò)200字節(jié)，這樣每個(gè)間隔發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量是200*4000*8=6.4Mbit/s，整個(gè)變電站發(fā)送數(shù)據(jù)量大概為110Mbit/s，按帶寬冗余40%考慮，需要帶寬約為154Mbit/s，傳統(tǒng)2M通道遠(yuǎn)不能滿足站域智能主機(jī)與過(guò)程層智能設(shè)備的通道帶寬需求。因此，該站采用了光纜直接連接的模式，光纜通道兩側(cè)采用了一種大功率光纖交換機(jī)直接連接，理論上可以提供1Gbit/s的帶寬，可以充分滿足通道帶寬需求。另一方面，采用交換機(jī)直連的方式減少了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)通訊傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)。該交換機(jī)從投運(yùn)至今運(yùn)行情況良好，未出現(xiàn)因大功率光模塊的使用造成內(nèi)部發(fā)熱而引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的要求。

3.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題

由于整個(gè)變電站的保護(hù)功能集中在一臺(tái)裝置，如運(yùn)行過(guò)程中站域智能控制主機(jī)發(fā)生故障，就可能對(duì)整個(gè)變電站的保護(hù)功能造成影響，因此對(duì)站域智能控制主機(jī)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。站域智能控制主機(jī)內(nèi)部采用了多CPU并行處理的方式，使用不同的保護(hù)控制CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)某幾個(gè)間隔的保護(hù)功能，單一CPU故障并不影響其它CPU的運(yùn)行，從一定程度上避免了裝置故障對(duì)整站保護(hù)功能的影響。同時(shí)，該110kV變電站內(nèi)配置有另一套獨(dú)立的保護(hù)控制系統(tǒng)，站域智能控制主機(jī)發(fā)生故障并不影響就地保護(hù)系統(tǒng)功能。

3.4 裝置檢修管理工作中存在問(wèn)題

按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定，保護(hù)裝置需要進(jìn)行定期檢驗(yàn)，常規(guī)變電站通常采用單一間隔停電退出保護(hù)裝置再進(jìn)行檢驗(yàn)的方式，由于常規(guī)變電站各間隔間相對(duì)獨(dú)立，間隔間很少有數(shù)據(jù)共享，單一間隔的保護(hù)裝置定檢時(shí)只要單一間隔停電就能滿足安全方面的要求。而站域智能主機(jī)實(shí)現(xiàn)了各間隔間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、保護(hù)功能的高度整合。在站域智能控制主機(jī)內(nèi)部，各間隔保護(hù)功能僅從邏輯上進(jìn)行劃分，間隔間不存在明顯的界限，定檢工作就不能按以往單一間隔停電定檢的模式開(kāi)展，單一間隔停電的安全措施也難以滿足安全要求，類(lèi)似裝置停電檢修模式有待進(jìn)一步的探討。

從2013年初該系統(tǒng)投運(yùn)至今運(yùn)行情況良好，由于系統(tǒng)僅作試驗(yàn)性的運(yùn)行，并未投入跳閘功能，但從投運(yùn)以來(lái)的幾次保護(hù)動(dòng)作情況來(lái)看，與就地安裝的保護(hù)裝置進(jìn)行對(duì)比，該系統(tǒng)動(dòng)作均正確、可靠，達(dá)到了預(yù)期的目的。本文所采用的設(shè)備已申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型專利，并已授權(quán)。

4 結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程站域智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用是一種創(chuàng)新性的大膽嘗試，充分利用高速并行多CPU技術(shù)、內(nèi)部高帶寬的交換技術(shù)及大功率遠(yuǎn)程高速互聯(lián)交換技術(shù)，以安裝于遠(yuǎn)方的一臺(tái)裝置實(shí)現(xiàn)了以往多臺(tái)裝置的功能，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高度共享及功能的高度整合，節(jié)約了設(shè)備投資。但過(guò)于集中的配置方式對(duì)裝置的穩(wěn)定性及裝置的檢修管理、停電檢修模式等方面提出了新的要求，其對(duì)保護(hù)裝置集中配置的方式也可以為35kV及以下電壓等級(jí)終端變電站保護(hù)裝置的配置方式提供有益的參考，同時(shí)也為今后更深層次的廣域保護(hù)研究奠定了基礎(chǔ)。

［1］肖榮國(guó)，田偉，劉更，徐麗娟，鄭浩野，曾兵元.一種廣域智能保護(hù)主機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)［J］.《黑龍江電力》，2012（6）.

張可（1981—），男，云南大理人，學(xué)士，工程師，從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)工作。