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        智能化變電站的自動化系統(tǒng)架構(gòu)分析

        2016-12-26 12:48:14范學(xué)功
        電子技術(shù)與軟件工程 2016年22期
        關(guān)鍵詞:智能化變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)

        范學(xué)功

        摘 要

        隨著科學(xué)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,智能化變電站得到了迅速發(fā)展,智能化變電站的一個明顯優(yōu)勢就是它改變了過去傳統(tǒng)的管理形式,通過智能化方式來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的管控,減少系統(tǒng)運行故障的發(fā)生。在智能化變電站的整體結(jié)構(gòu)中,自動化系統(tǒng)架構(gòu)是核心部分,需要電力企業(yè)重點做好這方面工作,本文對當(dāng)前智能化變電站中的自動化系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了分析。

        【關(guān)鍵詞】智能化變電站 自動化系統(tǒng) 架構(gòu) 分析

        相對于傳統(tǒng)變電站來說,智能化變電站的特點就是它采用智能控制方式來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)控和管理,這樣可以減少人工工作量,避免不必要錯誤出現(xiàn),它的靈活性和高效率非常明顯。隨著智能變電站的大范圍普及,自動化系統(tǒng)架構(gòu)和相應(yīng)的工程調(diào)試技術(shù)也逐漸受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注,這就需要工作人員在這方面給予足夠的關(guān)注和重視。

        1 智能化變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)綜述

        智能化變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含有多個要素,對于這些構(gòu)成要素的分析是保證變電站功能有效發(fā)揮的重要手段,結(jié)合智能變電站實際來看,在它的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中較為重要的分析對象主要包括有結(jié)構(gòu)技術(shù)、結(jié)構(gòu)作用、應(yīng)用原則、結(jié)構(gòu)功能以及結(jié)構(gòu)特點等。

        1.1 結(jié)構(gòu)技術(shù)方面

        從智能化變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)的產(chǎn)生和具體應(yīng)用來看,它是在之前變電站的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,是對它的繼承和創(chuàng)新體現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)變電站的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)來說,它具有一系列優(yōu)勢特點,它的完整性更強(qiáng)、數(shù)字性和連接性更明顯,而且具體應(yīng)用方式在標(biāo)準(zhǔn)化程度要求上也更高,這樣就更有利于智能變電站系統(tǒng)的有效擴(kuò)展,也包括后期的維護(hù)更新,使得變電站的功能可以越來越健全,使其作用得到最大程度發(fā)揮,滿足電力系統(tǒng)運行需求。

        1.2 結(jié)構(gòu)作用方面

        它的結(jié)構(gòu)作用主要是以一次設(shè)備為中心來體現(xiàn)的,這就不難看出,智能化變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)的最主要作用就是保證一次設(shè)備的性能良好,可以滿足電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行的要求,處于安全可靠的狀態(tài)中,同時還可以更好的以此為基礎(chǔ)來實現(xiàn)無人值班、數(shù)據(jù)整合等智能化功能的有效實現(xiàn)。

        1.3 應(yīng)用原則方面

        一般來說,智能化變電站的自動化水平是非常高的,這是傳統(tǒng)變電站所不具備的。它的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用原則可以總結(jié)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三層二網(wǎng)并間隔配置原則。這一原則的內(nèi)容是自動化系統(tǒng)中的智能設(shè)備要按照站控層、間隔層、以及過程層等三個層次來分別進(jìn)行布置,在布置過程中還要根據(jù)站內(nèi)一次設(shè)備對象通過相應(yīng)間隔的間隔層來為設(shè)備的各項功能發(fā)揮提供支持。

        1.4 結(jié)構(gòu)功能方面

        在自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能中,最為本質(zhì)的內(nèi)容就是整個系統(tǒng)是將變電站內(nèi)的一次設(shè)備作為功能對象。通常情況下,立足于系統(tǒng)結(jié)構(gòu),可以將智能化變電站的功能劃分為兩個方面:

        (1)含有監(jiān)控、遠(yuǎn)動、站域控制以及綜合決策等系統(tǒng)功能;

        (2)系統(tǒng)的保護(hù)、監(jiān)視、測量以及間隔操作等基礎(chǔ)性功能。

        在這兩方面功能中,系統(tǒng)功能是基礎(chǔ)性功能實現(xiàn)的前提和依據(jù)所在。在對智能化變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時就需要工作人員將它的結(jié)構(gòu)功能作為重點對待,必要時還要將其獨立開來研究。

        1.5 結(jié)構(gòu)特點方面

        相對于傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說,智能化變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的技術(shù)性特點,同是先進(jìn)技術(shù)的一種體現(xiàn),具體來說是在變電站的智能系統(tǒng)設(shè)備上,會依據(jù)層次性進(jìn)行分散布置,而且布置的方式是橫向布置,與此同時,自動化系統(tǒng)中不同的智能設(shè)備間一般是以網(wǎng)絡(luò)連接為主的。

        2 110KV智能變電站的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

        2.1 三層兩網(wǎng)架構(gòu)形式

        相比較,110KV智能變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)是比較成熟的,它的組網(wǎng)方式是“三層兩網(wǎng)”形式,“三層”是過程層、間隔層以及站控層;“兩網(wǎng)”是各層之間的光纖傳輸和以太網(wǎng)傳輸。

        過程層是在“三網(wǎng)合一”模式基礎(chǔ)上,實現(xiàn)采樣值SMV、GOOSE、IEEE1588的共網(wǎng)傳輸,這樣可以簡化光纖和過程層交換機(jī)的配置。這種網(wǎng)絡(luò)的好處就是可以有效防止環(huán)網(wǎng)所引起的復(fù)雜協(xié)議出現(xiàn),而雙網(wǎng)配置模式則可以充分確保信號傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性,需要注意的是,在星型網(wǎng)絡(luò)中,數(shù)據(jù)的傳輸是唯一的,具體傳輸可以通過靜態(tài)VLAN或者是動態(tài)組播方式來確定數(shù)據(jù)流向,如果是以組播方式進(jìn)行協(xié)商的話,就要注意到最后的結(jié)果是唯一的,并且也不存在以太網(wǎng)回路切換問題的發(fā)生。對于35KV及其以下的電壓等級裝置來說,可以在間隔層設(shè)備基礎(chǔ)上來進(jìn)行下放布置,建立就地的站控層網(wǎng)絡(luò),在傳輸方式上是100Mbp以太網(wǎng),以經(jīng)級聯(lián)的方式來實現(xiàn)和站控層網(wǎng)絡(luò)的相互連接。

        2.2 三層一網(wǎng)架構(gòu)形式

        從目前智能化變電站來說,處于變電站工程設(shè)計和維護(hù)管理的考慮,一般會將站控層、間隔層以及過程層三者的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合,整合為一,這也就是所說的三網(wǎng)合一架構(gòu)方式。在同一個網(wǎng)絡(luò)下,來實現(xiàn)變電站所有數(shù)據(jù)的傳輸,包括實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù),為防止因為流量所導(dǎo)致的問題發(fā)生,交換機(jī)之間的級聯(lián)是以千兆端口方式為主。除此之外,以過程層為基礎(chǔ)的設(shè)備也是采用以太網(wǎng)光口方式為主,而站控層設(shè)備則是以以太網(wǎng)電口方式為主,因此,在交換機(jī)配置上,就需要其提供有100M光口、100M電口以及1000M光纖級聯(lián)端口。

        智能變電站中的智能組件是通過網(wǎng)口來和交換機(jī)相連的,由此形成GOOSE網(wǎng),除了這方面外,還適當(dāng)?shù)奶砑恿嘶谙嚓P(guān)智能組件和主變保護(hù)測控裝置的點對點光纖連接,形成了以主變功能為基礎(chǔ)的直接信號采集、直接信號接收的模式,這也就是實現(xiàn)了主變的間隔自治。需要注意的是,如果輸電線路是35KV及其以下的話,電容器和所有變電間隔都是可以利用保測裝置的,來實現(xiàn)間隔自治,保測裝置是集保護(hù)、測量以及故障錄波等為一體的裝置。

        3 總結(jié)

        隨著電力企業(yè)在社會發(fā)展中的重要作用不斷凸顯,提高其智能化應(yīng)用水平就顯得十分必要。在電力系統(tǒng)運行中,變電站是重要組成部分,它是調(diào)控輸送電的重要環(huán)節(jié),相對于傳統(tǒng)變電站來說,智能化變電站應(yīng)用優(yōu)勢更為突出,可以有效避免因為人為控制所造成的錯誤問題發(fā)生,而且在自動化系統(tǒng)架構(gòu)上,也逐漸趨于兩層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展,這樣不僅可以降低投入成本,而且更能適應(yīng)市場發(fā)展需求。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張建庭.智能變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工程調(diào)試技術(shù)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(03):152-152.

        作者單位

        國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106

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