数字化变电站的设计

数字化变电站的设计

目前，传统的能源自动系统缺乏统一的系统标准。应用的iec60170-5-103只是一个传输协议。对能源系统模型和二次功能模型的描述不足，系统应用和通信技术没有分层处理。该应用受到通信技术的限制，没有达到一致性测试标准。因此，作为一个统一的信息平台，103规则并不理想。该类型变电站系统一、二次设备间采用电缆连接,所带来的投资大、抗干扰能力差、设计施工维修复杂。数字变电站可以解决传统综合自动化变电站存在的问题。但现在常规的数字化变电站在过程层网络采用的是IEC61850-9-1标准或是IEC60044-8协议,从某种意义上讲,只是把电缆改成了光缆,并未真正实现过程层网络的简化。采用IEC61850-9-2标准,过程层与间隔层走同一网络,采集网与GOOSE网合一,过程层网络采用一个网络,取消全部传统设计上的控制电缆和采集电缆,实现真正意义上的数字化变电站。一、网络结构及功能系统结构见图1:全站二次设备按IEC61850标准配置,按分层分布式来实现整站数字化,实现变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作性。根据IEC61850标准,整站的网络架构从整体上分为三层:站控层、间隔层和过程层。网络结构分为两层:站控层与间隔层网络、间隔层与过程层网络。站控层与间隔层网络为双以太网,实现站控层设备之间信息交换、站控层与间隔层设备之间信息交换、间隔层设备之间联闭锁信息交换。间隔层与过程层网络实现间隔层与智能终端之间信息交换、间隔层从合并器采集信息、间隔层设备之间涉及跨间隔保护或闭锁功能的信息交换。过程层网络采用交换式以太网组网方式,但由于过程层与间隔层之间交换的数据量大,信息种类多,实时性要求高,过程层网络采用VLAN技术组网。GOOSE机制的遥信采集、遥控操作以及保护跳闸等单独划入1个VLAN。二、主要功能特点1.优化网络结构一般数字化变电站的过程层采样网与GOOSE网是分开组网的,这样带来的问题是网络结构复杂,信息流得不到有效的优化;本方案实现过程层网络采用IEC61850-9-2标准传输采样值,采样网与GOOSE网合一,并且按双网配置,同时考虑数据量太大的问题,采用VLAN技术进行网络优化配置,具体见图2。2.智能开关本方案选用带智能汇控柜的HGIS开关。该产品除有很高的安全性、可靠性、耐久性外,可直接提供数字输出,能满足数字化变电站的建设要求。3.光纤数字接口技术的应用全光纤的电子式互感器是采用光相位调制型技术,利用被测电流改变光纤中传输的光的相位,再通过干涉技术把相位变化转化为强度变化,最终实现对外界被测物理量的检测。其优点是绝缘性能好、绝缘结构简单缩小了设备的重量和体积。光纤数字接口,简化了电力系统的二次设备及二次接线,促进变电站数字化、光纤化和智能化发展。输出数据额定值(有效值)完成可按IEC61850标准输出:4.防锁控制回路智能化在线式五防功能,即通过逻辑节点实现五防闭锁功能。智能化在线式五防功能的要求:在测控模块中增加后台系统可控制的单独监控五防闭锁节点(JKWF),串入设备的控制回路,可确保操作满足五防逻辑判断和操作票顺序闭锁判断;测控模块中要有单独控制的测控五防闭锁节点(CKWF),串入设备的控制回路,即使在后台监控系统故障的情况下,也可确保操作满足间隔层的五防逻辑判断。5.保护跳闸系统采用专为高压数字化变电站设计的数字接口分布式母差保护装置,装置硬件可灵活组态,以GOOSE机制实现保护跳闸,支持IEC61850标准。母差保护装置的采样值通过网络获取自各进线数据,其GOOSE开出通过智能操作箱实施跳闸。保护逻辑按常规微机母差保护要求。6.动作元件的嵌入和使用10kV不完全母差保护不是单独的保护装置,它由两部分组成,即嵌入在主变10kV侧后备保护装置中或l0kV集中保护装置中的动作元件和嵌入在10kV出线(包括10kV馈线、站用变、接地变、电容器等,下同)保护装置中的闭锁元件组成。动作元件是反应流经主变低压侧开关电流增大而动作的,10kV母线上发生任何相间短路,都能够反应。闭锁元件是反应10kV出线电流增大而动作瞬时发出闭锁信号,该信号被瞬时传送到变低后备保护装置中10kV母线快速保护的逻辑回路中,以闭锁10kV不完全母差保护。7.环境保护在10kV两段母线各装设一套集中式保护装置,实现一套保护对应多套10kV馈线(含电容、接地变、站用变)保护。该保护与各10kV的独立保护并列使用,集中保护由10kV各间隔合并单元提供电流、电压,通过10kVGOOSE网传递跳闸命令。8.11线路监测系统采用专为高压数字化变电站设计的数字接口保护测控一体化装置,带纵联保护功能,面向间隔配置。装置硬件应可灵活组态,以GOOSE机制实现保护跳闸及遥控分合闸,支持IEC61850标准。110kV线路保护为数字式微机距离保护(不采用保护屏操作箱)具备三相重合闸功能,其线路电压取自线路A相EVT。110kV线路测控具有实时的全站逻辑闭锁功能,支持GOOSE方式实现间隔层防误闭锁功能。数字接口保护测控装置,其GOOSE开出通过智能操作箱实施跳、合闸。保护测控一体化装置按间隔双配置。三、基于iec21650-9-2标准的数字化变电站建设方案数字化变电站建设是当前电力建设的一个热点,但各种建设思路不太相同,建设后的实际效果也不一致,这为数字化变电站的实用性带来了一定的影响,本文在基于IEC61850-9-2标准的基础上提出了一个数字化变电站的建设方案,并提出了基于IEC61850-