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        智能變電站的規(guī)劃與建設(shè)探究

        2018-12-21 03:25:38王曉東
        機電信息 2018年36期
        關(guān)鍵詞:控層網(wǎng)絡(luò)化報文

        王曉東

        (國網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司,浙江金華322000)

        0 引言

        智能電網(wǎng)建設(shè)推動了智能變電站建設(shè)的熱潮,智能變電站技術(shù)含量高、對設(shè)備可靠性要求高,給其自身的規(guī)劃與建設(shè)帶來了新的命題。智能變電站體系復(fù)雜,內(nèi)部各類一次和二次設(shè)備眾多,有必要探究智能變電站的詳細(xì)規(guī)劃與建設(shè)技術(shù),以推動我國智能電網(wǎng)建設(shè)。

        1 智能變電站及其架構(gòu)概述

        智能變電站是智能電網(wǎng)的代表,近年來,隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)如火如荼地開展,智能變電站遍地開花。智能變電站的重要特征在于信息化和自動化,其內(nèi)部眾多的電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),信息能夠互操作,能夠基于一個友好、互操作、共享的信息網(wǎng)絡(luò)實時交換站內(nèi)信息。

        圖1為一個典型的智能變電站的三層兩網(wǎng)架構(gòu),其中,三層是指過程層、站控層、間隔層,具體如下:

        1.1 過程層

        過程層主要是智能變電站內(nèi)的各個設(shè)備,包括各類設(shè)備:光電式互感器、智能開關(guān)裝置、各類中間通信裝置(合并單元、智能終端)。過程層用于變電站內(nèi)的信息采集與控制,以及各類命令的執(zhí)行。

        1.2 站控層

        站控層是整個變電站的靈魂與控制中心,也是變電站的管理中樞,主要實現(xiàn)各類控制信息、通信信息交換以及網(wǎng)絡(luò)對時功能,完成站內(nèi)的狀態(tài)交換,并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析,實現(xiàn)閉鎖、跳閘等功能。

        1.3 間隔層

        作為三層之間的聯(lián)系層和過渡層,間隔層主要是指各類二次設(shè)備,這一層主要包括各類繼電保護(hù)和安全自動裝置、相應(yīng)的測控儀表等,來實現(xiàn)保護(hù)智能變電站運行安全的功能。

        2 智能變電站的規(guī)劃與建設(shè)

        智能變電站規(guī)劃時,需要考慮的因素眾多,包括建設(shè)成本、規(guī)劃選址、拆遷成本、周邊環(huán)境等,綜合各類因素后才能進(jìn)入實施階段。目前,智能站建設(shè)最常用采用的是緊湊型,以最大化地進(jìn)行信息的共享與整合,可以從變電站電氣一次、電氣二次、網(wǎng)絡(luò)化等方面考慮。

        2.1 智能變電站電氣一次

        智能變電站的電氣一次設(shè)備與常規(guī)一次設(shè)備有所區(qū)別,以光電式、光纖為主,智能變電站對電氣一次的要求比常規(guī)變電站高,同時所需造價更高。在進(jìn)行智能變電站電氣一次的規(guī)劃時,應(yīng)充分考慮滿足智能化設(shè)備、智能組件等與電氣一次的集成化,并進(jìn)行電氣一次設(shè)備安裝、排布、環(huán)境的綜合評估,實現(xiàn)智能變電站智能化、集成化、一體化的需求。

        圖1 智能變電站的三層架構(gòu)

        以某110 kV智能變電站為例,該變電站采用內(nèi)橋接線,采用中性點接線方式,綜合考慮到智能變電站的設(shè)計需求和標(biāo)準(zhǔn),采用了雙層配電方式,站內(nèi)直接接入110 kV電源,并實現(xiàn)無人值守情況下的安全穩(wěn)定運行。一次設(shè)備方面,變壓器安放和布置在變電站外,變電站一層設(shè)計了電容器組、低壓配電室、接地變室,二層設(shè)計了地理信息系統(tǒng),并在整個變電站內(nèi)布置了設(shè)備搬運與安裝通道。

        2.2 智能變電站電氣二次

        進(jìn)行電氣二次規(guī)劃設(shè)計時,需要考慮共享性和唯一性的雙重原則。首先,共享性的問題,各類電氣二次設(shè)備不應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)重復(fù)采集,同時,智能變電站內(nèi)部各類電氣二次設(shè)備應(yīng)該信息共享,并基于相同的通信規(guī)約,具有良好的互操作性。此外,唯一性,所有的信號和出口均為一對一設(shè)計和規(guī)劃,不可進(jìn)行重復(fù)規(guī)劃設(shè)計。

        二次設(shè)備廠家眾多、分類眾多,在站內(nèi)需要進(jìn)行組屏,需要注意以下原則:適宜采用集中布置的原則,適當(dāng)進(jìn)行組合和優(yōu)化,確立合適的組屏方案;如果應(yīng)用了戶內(nèi)配電,則配電現(xiàn)場應(yīng)該安裝相應(yīng)的保護(hù)和測控裝置,進(jìn)行就地安裝。

        值得注意的是,根據(jù)現(xiàn)行的《110(66)~220 kV智能變電站設(shè)計規(guī)范》,雖然在三層兩網(wǎng)上沒有差異,但現(xiàn)行規(guī)范出臺較晚,不少條款在設(shè)計規(guī)范上與實際建設(shè)存在差異,在進(jìn)行變電站建設(shè)時應(yīng)該充分考慮這些差異。

        2.3 智能變電站網(wǎng)絡(luò)化控制

        以某110 kV變電站的二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化為例,站內(nèi)二次組網(wǎng)集合了站控層相關(guān)設(shè)備、間隔層各類保護(hù)與測控設(shè)備,根據(jù)“四網(wǎng)合一、三層一網(wǎng)”的原則,將其變電站事件(GOOSE)報文、制造報文規(guī)范(MMS)報文、IEEE.1588對時報文、采樣測量值(SMV)報文同網(wǎng)傳輸,這種通信方式極大地便利了站間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化,如圖2所示。

        圖2 數(shù)字化變電站整站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        此外,除了電氣一次、電氣二次、網(wǎng)絡(luò)通信以外,還需要考慮智能變電站內(nèi)部其他組件,如智能化狀態(tài)監(jiān)測、合并單元、故障錄波裝置等的規(guī)劃和布置,以最終構(gòu)成智能變電站內(nèi)部立體、閉環(huán)、互動的站間設(shè)備環(huán)境。

        3 結(jié)語

        智能變電站的規(guī)劃與建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、負(fù)荷分布、技術(shù)水平、用地安排等多項環(huán)節(jié),同時變電站內(nèi)各類電氣一次和電氣二次設(shè)備眾多,如何有效規(guī)劃和建設(shè),實現(xiàn)全站電氣一次、電氣二次、網(wǎng)絡(luò)通信高效工作,實現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,依然是智能變電站規(guī)劃與建設(shè)技術(shù)未來發(fā)展的探索重點。

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