智能变电站设计的探讨.doc

'智能变电站设计的探讨【摘要】下文主要结合笔者多年的工作实践经验，解析了智能变电站自动化系统的构架，提出了区别于传统变电站的主要技术，以及这些技术在220kV云会变的具体应用。然后，介绍了220kV云会变的主要技术特点。仅供同行参阅。【关键词】构架；技术及特点；智能终端；合并单元引言伴随着我国现代化经济与科技的不断发展与进步，我国的电网规模也在逐步的扩大，信息化程度的不断提高，国家电网公司提出了“坚强智能电网”的概念，因此，建立智能化变电站势在必行。智能变电站以数？化变电站为依托，通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站自动运行控制，设备状态检修、运行状态自适应、分布协调控制、智能分析决策等高级应用功能，提高管理和运行水平。1、智能变电站口动化系统的构架智能变电站是按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。智能变电站一体化监控系统由站控层、 间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成。设备之间联系均采fflIEC61850标准协议进行通信。站控层设备包括括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、PMU数据集中器和计划管理终端等；提供站内运行的人机联系界面，实现变电站的监测控制、报警、操作闭锁、记录和自诊断功能、继电保护定值正定、故障分析及变电站远方控制等。间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪及稳控装置等；在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等；完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。2、智能变电站的主要技术及其应用在本文中，试举220千伏云会变为例，简单介绍一下智能变电站的主要技术的介绍及其这些技术在实际案例屮的应用：1)电子式互感器。智能变电站采用的是电子式互感器。与常规互感器相比较，电子式互感器的优点是安全性高，具有优良的绝缘性能和优越的性价比，暂态特性好，无TA开路、TV短路的危险，互感器的精度与负载无关动态范围大，测量精度高，而且消除了磁饱和和铁磁谐振等问题，同时，它具有体积小、重量轻的特点。其缺点是可靠性不如常规电磁式互感器。220RV云会变的一次设备采用GTS设备，互感器选用的是有源式电子互感器。电流互感器为线圈型电子式电流互感器(ECT)o它以电磁式电流互感器为基础，高压侧采用低功率电流互感器和罗可夫斯基线圈采样，经过滤波、积分变换及A/D转换后变成数字信号，再通过 电光转换电路将数字信号变为光信号,然后通过光纤将数字光信号传送到与低压侧相连的合并单元。2）合并单元。合并单元（MU）是ECT/EVT与保护、测控等设备接口的重耍组成部分，主耍功能是同步采集多路电子式互感器输出的数字信号，并按照规定格式发送给保护、测控、故障录波、报文记录分析、电能表等设备。合并单元接入信号包括：电子式互感器输出的数字采样值、智能化一次设备的开关信号、传统互感器的模拟信号等。当未在一个电压等级全部配置电子式互感器、变压器各侧未同时配置电子式互感器时，可在合并单元同时接入数字信号和模拟信号，仅同步后输出至母线保护或变压器保护。合并单元与二次设备之间一般通过光纤相连，按照IEC61850-9-1/2或IEC60044-8的规范进行通信。220kV云会变采用的是0EMU700系列合并器，为高压侧数据处理系统。合并单元向保护测控装置、故障录波、电能计量等传输的电流、电压采样值通过光纤直连的形式完成，同时合并单元与间隔层其他设备通过以太网连接获取相关GOOSE报文（比如用于同期合闸的闸刀位置）。3）智能终端。智能终端又称智能操作箱，是一种智能组件。它与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的测量、控制等功能。其原理是接收保护和测控装置通过GOOSE网下发的断路器或刀闸的分、合及闭锁命令，然后转换成相应的继电器硬接点输出。220kV云会变的220kV部分采用的PCS-222B装置，它是由微机实现的智能操作箱，可与220kV及以上电压等级分相或三相操作的双跳圈断路器配合使用。llOkV部分采用的是JFZ-600S装置。上述装置均 支持实时GOOSE通信，通过与保护和测控等装置相配合能够实现对断路器、刀闸的分合操作，同时能够就地采集断路器、刀闸等一次设备的开关量信号，满足GOOSE点对点直跳的需求。3、220kV云会变的技术特点220kV云会变基本实现了一次设备的智能化、二次设备的数字化、网络结构标准化，并配置了在线监测系统、智能高级应用等功能，其技术特点介绍如下：1)二次设备的数字化和网络化。①通过电子式互感器、采集器实现二次设备的数字化，将二次设备的模拟量转换为数字量。②通过合并单元实现电子式互感器电流、电压量的采集，并通过GOOSE交换机将二次信号变为基于网络传输的数字化信息。2)一次设备的智能化。①采用常规一次设备+智能单元方式实现220kV、llOkV系统一次设备的智能化，通过智能终端完成断路器、隔离开关等设备的跳合闸回路、位置信号采集回路等。②主变本体非电量信号，如档位、风扇运行状态、重瓦斯、轻瓦斯、油温、绕组温度、压力释放等通过变压器智能终端采集。3)通信网络的标准化。①网络结构分为站控层、间隔层和过程层，网络系统构成分为站控层网络和过程层网络。②站内分别设置GOOSE网和MMS网。其中GOOSE网为双重化配置，网络形式均采用光纤星形网。保护直接采样，直接跳断路器。③通过按照IEC61850及DL/T860中的系统结构，实现了通信网络的标准化，实现了设备间的互操作性。4)一次设备的在线监测。①云会变配置有一次设备在线监测系统， 主要是对主变、GIS、避雷器、35kV开关柜等高压电气设备进行全面监测,分析诊断各监测参数，进行故障定位、故障预警、远程监测，防止高压电气设备事故的发生。②在线监测系统采用分层分布式结构，由传感器、现场采集单元、智能单元和监测中心服务器组成。5）高级应用功能。220kV云会变实现了一键式顺序控制、故障信息分析决策与智能告警、源端维护等高级应用功能。6）智能辅助系统。220RV云会变采用统一“智能巡检与安防辅助控制系统”，对传统的图像监控、红外测温、安全预警、火灾报警、消防、照明、给排水和采暖通风系统进行整合，实现传统多个系统的功能。4、总结综上所述，智能变电站技术及产品不仅仅不够完美甚至还有缺陷，但是它有传统产品不可比拟的许多优点。随着智能变电站的发展和完善，未来智能变电站必将在智能电网屮发挥至关重要的作用，将对整个电网的运行和控制产生深远的影响。'