基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统改造研究VIP

基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统改造研究摘要：文章在对基于IEC61850标准综合自动化变电站结构进行阐述后，对基于IEC61850标准综合自动化变电站GOOSE组网方案进行了探讨，最后结合实际工作经验，对基于IEC61850标准综合自动化变电站升级改造建设要点进行了详细分析研究。关键词：变电站；综合自动化系统；IEC61850标准；GOOSE组网中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）32-0040-031概述在IEC61850国际标准颁布以后，变电站综合自动化系统已成为变电站乃至整个电力系统升级改造研究的重要内容。基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统的建设，能够很好地解决常规变电站IED设备间不能完全兼容和数据信息不能实时通信互享间的缺陷，能确保变电站综合自动化系统中的测控、保护、故障录波等智能IED设备具有良好的实时通信互享功能。因此，结合实际工作经验，对基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统的升级改造要点进行研究，就显得非常有工程实践应用研究意义。2基于IEC61850标准综合自动化变电站结构变电站综合自动化系统中，由于其电能分配调度、运行、控制、保护等所需采集的数字信号和传输的命令操作信号较多。常规依靠控制保护电缆作为数据信号传输载体，不仅其二次电缆繁多，增加了变电站综合自动化系统的综合投资，同时其数据传输可靠性和后期检修维护特性很难满足现代智能变电站调控需求。基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统，维持了常规变电站综合自动化系统的三层结构，即过程层、间隔层、站控层三层结构，同时大量引起计算机技术、网络通信技术、智能断路器、IED电子设备等，并以IEC61850-8-1和IEC61850-8-9标准建设站层与间隔层间的网络通道和间隔层与过程层间的网络通道，实现了一次设备智能自动化（如智能断路器、电子式TA/VT互感器、MU智能终端等）和二次设备集成网络化（将测控、保护、故障录波等装置集成在间隔层中），从而实现了变电站综合自动化系统的智能自动化、集成网络化、系统标准化等功能特性，大大简化变电站自动化系统的测控保护逻辑二次接线结构。基于IEC61850标准综合自动化变电站，其三层结构的逻辑组成详见图1所示：3基于IEC61850标准综合自动化变电站GOOSE组网方案按照国际IEC61850综合自动化变电站技术指导标准相关要求，分别对综合自动化变电站中过程层、间隔层和站控层的一次设备进行智能自动化升级和按照IEC61850-8-1和IEC61850-8-9标准进行网络通信组建。由于基于IEC61850标准综合自动化变电站其对数字化信息采集和远程传输实时通信互享的网络集成化程度要求较高，因此，变电站智能IED设备间必须满足数据信息传递与共享的通讯规约标准统一集成。为了确保综合自动化变电站其数据信息网络通信的实时性、安全性、准确性，站控层与间隔层间的网络组网方式应按照冗余光纤以太网架构进行组网，且要求通信网络数据传输速率不应低于100Mbps。整个综合自动化变电站其数据信息通信网络按照双星型结构，并采取双网双工通信模式进行数据信息的远程传输共享，通过富裕的网络冗余度按照IEC61850-8-1标准进行组网，来确保站控层中各类监控工作站、五防工作站、远程调度（远动机）、保信工作站（包含子站）、服务器数据库间数据信息的实时通信互享。过程层与间隔层间数据信息按照IEC61850-8-9标准进行通信网络组网，并以GOOSE和SV两类信号进行数据信息的传输，通过GOOSE通信网络的双网双工运行模式，确保智能IED电子设备间数据信息资源的实时传输和无缝通信共享。如某220kV中枢变电站综合自动化系统，按照220kV、110kV、10kV三个电压等级分析进行GOOSW网络组网，其站控层与间隔层间按照IEC61850-8-1标准采用双网星形结构的组网模式，而间隔层分别以220kV和110kV两个部分的测控、保护、故障记录等IED设备装置，结合IEC61850-8-9标准的GOOSEA网与GOOSEB网进行间隔层与站控层间GOOSE子网的组建。220kV综合自动化变电站其GOOSE组网方案详见图2所示。4基于IEC61850标准综合自动化变电站升级改造建设要点4.1基于IEC61850标准进行IED设备集成建模各种支持IEC61850标准的智能IED电子设备，将逐步取代常规非IEC61850通信规约的测控保护设备，进而实现变电站综合自动化系统中不同测控、保护、事件记录IED设备间能够实现数据信息资源的实时通信共享。4.2一次设备远程操控的智能自动化功能在进行基于IEC61850标准综合自动化变电站系统改造过程中，对需要进行分散控制的过程层一次设备进行升级改造，应在现地采用MU智能操作箱等对一次设备相关数据信息进行现地采集数字化实时处理，并经过满足IEC61850-8-9标准的数据通信GOOSE网络与间隔层中的智能IED测控、保护、事件录播等电子设备进行实时通信共享。智能DL断路器系统、DS隔离刀闸系统等过程层一次开关设备的现地网络智能化处理，确保保护、测量、远程操控等命令可以通过光纤以太网网络准确到达变电站的二次继电保护系统中，进而实现与DL断路器、DS隔离刀闸等操作机构数字化网络接口的实时通信，实现综合自动化变电站系统站控层的远程智能自动化操控。4.3数据采集合并单元实现模拟量分散采样常规变电站系统中均采用传统互感器，而综合自动化变电站则需要电子式互感器采集现地数据信息。因此，为了实现模拟量的分散采样，采用基于IEC61850标准的MU合并单元对常规互感器所采集的模拟量进行同步分布式采样，实时转换成对应的数据信号，且数字信号严格按照IEC61850-9-1或IEC61850-9-2标准要求输出并送往间隔层中相关的测控、保护、事件记录IED电子设备中，完成对应数据信息的实时采集。4.4数据信息及调控命令的集中式处理对于变电站系统中的220kV、110kV高压进出线、主变等通过一套或数套支持IEC61850通信规约标准的集中式测控、保护、记录装置（每组均按照冗余模式进行组网配置）。对于35kV及以下电压等级的中低压单元，可以在开关柜中分布装设满足IEC61850标准的间隔层IED电子设备，分散采集开关柜中的相关数据信息。通过数据信息及调控命令的集中式处理，构筑完善的基于IEC61850标准的综合自动化变电站系统系。4.5信息的安全性应结合综合自动化变电站调控运行特征和IEC62351访问安全标准，建立完善的数据信息访问安全防护策略。5结语经大量工程实践改造应用效果表明，基于上述技术的变电站综合自动化系统升级改造建设后，一次二次智能IED设备均能正常稳定运行，能够满足智能电网系统远程调控运行技术升级改造功能要求。参考文献1赵江河，王立岩智能配电网的信息构架J电网技术，2009，33（15）：26-292范建忠，沐连顺，战学牛，等基于IEC61850标准的变电站监控系统数据建模J电力系统自动化，2006，30（5）：43-473田云杰，程良伦，罗晟基于