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        智能變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工程調(diào)試

        2021-12-26 07:00:14徐偉
        科學(xué)與信息化 2021年19期
        關(guān)鍵詞:控層調(diào)試光纖

        徐偉

        廣州南方電力技術(shù)工程有限公司 廣東 廣州 510100

        引言

        智能變電站在智能電網(wǎng)中占據(jù)重要位置,屬于支撐節(jié)點,穩(wěn)定的自動化系統(tǒng)是智能變電站乃至電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要保障。隨著新建的智能變電站越來越多,對智能變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行深入剖析,并在此基礎(chǔ)上討論分析其工程調(diào)試問題,對于繼保調(diào)試工作顯得十分必要。

        1 智能變電站概述

        與常規(guī)站相比,智能變電站采用光纖代替二次回路中的電纜,降低了物料消耗、施工工程量,節(jié)約了工程投資費用。一次設(shè)備智能電子設(shè)備將設(shè)備運行信息就地數(shù)字化,然后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息,同時通過網(wǎng)絡(luò)接收操作指令。一次設(shè)備智能化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、全站信息數(shù)字化等是智能變電站的重要特征[1]。

        2 自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

        依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850,智能變電站選用“三層+兩網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)模式,其中的“三層”包括站控層、間隔層、過程層,“兩網(wǎng)”包括站控層和過程層網(wǎng)絡(luò)即[2]。

        標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850,具有使用面向?qū)ο蟮慕<夹g(shù)、分層分布的結(jié)構(gòu)、抽象的通信服務(wù)接口和映射技術(shù)等特點,這些技術(shù)特點很好地解決了智能站自動化設(shè)備的互操作性和協(xié)議轉(zhuǎn)換問題,使各廠家的自動化設(shè)備能夠無縫連接,使系統(tǒng)便于集成,大幅降低了建設(shè)費用。

        2.1 站控層

        站控層主要設(shè)備有操作員站、監(jiān)控主機、服務(wù)器、通信網(wǎng)關(guān)等。站控層通過通信網(wǎng)絡(luò)與間隔層進行信息交互,以完成對一次設(shè)備和間隔層設(shè)備的本地監(jiān)控。此外,它還與遠動設(shè)備交換信息,以完成變電站的遠程監(jiān)控。站控層具有校驗數(shù)據(jù)、檢測故障以及自行恢復(fù)故障等功能。

        2.2 間隔層

        間隔層包括控制、保護以及監(jiān)視裝置等,比如保護裝置、測控裝置、故障錄波裝置等。實現(xiàn)收集一次設(shè)備位置狀態(tài)信息、控制一次設(shè)備分合、上送相關(guān)信息至站控層并接受其指令等功能。

        2.3 過程層

        過程層主要包括合并單元、智能組件等設(shè)備,反映了一次電氣設(shè)備智能化程度,過程層將交、直流模擬量本地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,再通過過程層網(wǎng)絡(luò)上送間隔層和站控層。

        3 自動化系統(tǒng)的功能和特點

        采用61850標(biāo)準(zhǔn)的分層分布結(jié)構(gòu),依托先進的高速以太網(wǎng)通信技術(shù),智能變電站自動化系統(tǒng)主要可實現(xiàn)本地后臺監(jiān)控、遠方集控/調(diào)度監(jiān)控、繼電保護、在線監(jiān)測、故障信息分析決策、遠動通信等功能。

        3.1 設(shè)備狀態(tài)可視化

        可實現(xiàn)對全站一、二次設(shè)備的實時監(jiān)視,包括開關(guān)、刀閘等一次設(shè)備的位置、動作信息以及保護裝置的動作信息等,可記錄變電站事件,顯示、查詢報警狀態(tài)。

        3.2 可視化網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)視功能

        通信網(wǎng)絡(luò)是智能變電站自動化系統(tǒng)的命脈,可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行狀態(tài)、異常信息進行實時、可靠、直觀的監(jiān)控。

        3.3 故障信息綜合分析

        建立故障診斷和分析模型,通過收集故障、告警以及保護動作時的故障波形、保護事件、順序記錄以及相量測量等相關(guān)信息,估計故障類別、位置等,提出故障恢復(fù)方式方法。

        3.4 經(jīng)濟運行和優(yōu)化控制

        通過主變有載調(diào)壓開關(guān)擋位調(diào)節(jié)和電抗器、電容器組的投切,可以調(diào)節(jié)電壓和無功。智能變電站利用的經(jīng)濟運行和優(yōu)化控制技術(shù),綜合運用主變負荷調(diào)節(jié)、VQC電壓無功控制裝置投切以及備自投投切的方式,選擇最優(yōu)控制策略,達到經(jīng)濟運行,降低損耗的目的。

        4 工程調(diào)試分析

        4.1 工程概況

        廣州某新建變電站按智能站設(shè)計,于2021年1月投產(chǎn),該站自動化系統(tǒng)主要包含站控層、間隔層、過程層三部分,該站依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 860(即對應(yīng)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn))組網(wǎng),具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        4.2 操作員/工程師站

        操作員/工程師站是變電站內(nèi)監(jiān)控和維護的人機界面,實現(xiàn)對全站所有設(shè)備的本地監(jiān)控和控制,逐項驗證測試其功能,如歷史事件記錄、歷史告警信息、設(shè)備狀態(tài)查看,遙控操作,報警點的退出/恢復(fù)等[3]。

        4.3 測控裝置檢驗

        測控裝置定值依照給定的定值單執(zhí)行,通過監(jiān)控后臺進行“四遙”試驗。遙信試驗,測試遙信光字牌動作值和遙信信號的對應(yīng)性。遙測試驗,采用虛負荷法,對電流、電壓、功率、頻率、溫度的精度及對應(yīng)性進行校驗。遙控試驗,通過操作員站進行遙控操作,對隔離開關(guān)、接地刀閘、斷路器等進行傳動試驗;軟壓板投退試驗,遠方信號復(fù)歸試驗等。遙調(diào)試驗,對主變有載開關(guān)分接頭進行升降擋位試驗。

        4.4 遠動通信檢查

        遠動規(guī)約符合標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議,滿足現(xiàn)場設(shè)備接入要求。備機切換為主機、雙機切換、備機切換為主機以及雙機運行不出現(xiàn)搶主機現(xiàn)象,不丟失報文;單機運行時,通信路由正常,雙網(wǎng)故障后,運行主遠動裝置應(yīng)能在30min內(nèi)自動切換。通信主站雙通道切換功能檢查,主通道故障,可以自動切換到備用通道,通道切換時間≤30S,切換前和切換中發(fā)生的遙信變化上送調(diào)度不多發(fā)、不漏發(fā)。

        與集控主站進行“四遙試驗”,遙信傳輸試驗,和集控主站進行遙信值測試。遙測傳輸檢查,和集控主站進行遙測值測試。遙控功能檢查,由集控主站下發(fā)遙控令,對現(xiàn)場的斷路器、軟壓板等進行遙控試驗。由集控主站下發(fā)指令,對主變有載開關(guān)分接頭進行檔位遙調(diào)。

        4.5 交換機系統(tǒng)調(diào)試

        目前智能變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備主要是以太網(wǎng)交換機,按智能站“三層兩網(wǎng)”,包含站控層網(wǎng)絡(luò)交換機和過程層網(wǎng)絡(luò)交換機,間隔內(nèi)及跨間隔的信息通過網(wǎng)絡(luò)交換機進行傳輸。

        光纖通道測試,應(yīng)當(dāng)按一用一備配置光纖,當(dāng)光纖發(fā)生損壞時,可以及時使用備用光纖,而不會對正常運行產(chǎn)生明顯影響。進行通光試驗,確保光纖通道暢通;通過光衰損耗儀對光纖進行光衰耗測試,光衰應(yīng)不大于3dB。應(yīng)對光纖彎曲程度進行重點關(guān)注,如果光纖彎曲的程度較大則要檢測內(nèi)部纖芯是否出現(xiàn)斷裂。主光纖、備用光纖均應(yīng)保持密封工作良好運行,并且光纖盒、光纖頭應(yīng)密封良好。

        對交換機裝置的指示燈和告警信號進行測試。通過網(wǎng)絡(luò)測試儀,對網(wǎng)絡(luò)交換機進行吞吐量試驗、丟包率試驗,丟包率為0;就網(wǎng)絡(luò)流量進行試驗,在不相同的網(wǎng)絡(luò)負載時,監(jiān)控后臺應(yīng)保持運行正常;就網(wǎng)路傳輸延時進行試驗,存儲轉(zhuǎn)發(fā)延時<10μs,先進先出延時<200μs;驗證網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能以及相應(yīng)的抑制策略;MAC地址緩存量試驗,≥8K,組播組學(xué)習(xí)能力≥512B。

        4.6 時間同步系統(tǒng)調(diào)試

        智能變電站一般選用主、備式時間同步系統(tǒng),主、備式時間同步系統(tǒng)一般由兩臺主時鐘、信號傳輸介質(zhì)、多臺從時鐘組成,被授時設(shè)備通過時間同步系統(tǒng)進行系統(tǒng)對時。授時順序為從時鐘通過主時鐘授時,然后從時鐘給被授時設(shè)備系統(tǒng)對時。對時方式主要包含有SNTP(簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議)對時、直流IRIG-B碼對時等[4]。

        同步時鐘調(diào)試,首先,對裝置進行調(diào)試,確保對時裝置對時精度滿足各系統(tǒng)設(shè)備要求。其次檢查對時裝置告警等信息,與裝置面板和監(jiān)控后臺一致。對時鏈路檢查,對智能遠動通信設(shè)備、站控層設(shè)備、保護和測控裝置、智能錄波裝置、智能終端等需要對時的裝置逐一檢查,確保對時鏈路通達。

        5 結(jié)束語

        自動化系統(tǒng)是智能變電站的大腦和神經(jīng),一個安全可靠的自動化系統(tǒng),是智能變電站穩(wěn)定運行的重要保障。經(jīng)過設(shè)計、安裝、調(diào)試等過程,驗證自動化系統(tǒng)功能達到設(shè)計預(yù)期,才能正式投運。有了合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和完善細致的工程調(diào)試,才能確保智能變電站自動化系統(tǒng)安全可靠,為智能變電站的穩(wěn)定運行,甚至電力的穩(wěn)定供應(yīng)提供堅強的保障后盾。

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