35 kV數字化變電站設計方案探討
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對于10 kV饋線(xiàn)系統(含進(jìn)線(xiàn)、變壓器、電動(dòng)機、母聯(lián)等)，有兩種配置方式，第一種是分散安裝模式，在每條10 kV饋線(xiàn)上配置一臺綜合饋線(xiàn)保護裝置，提供過(guò)流和速斷保護，其他保護功能包括電壓和頻率保護、斷路器失靈保護等。測控方面的功能包括重合閘、故障測距、斷路器操作次數及開(kāi)斷電流統計、同期檢測、事件及故障錄波、各種電量及需量的測量功能，10 kV饋線(xiàn)保護安裝在相應的饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜上。第二種方式是組屏方式安裝模式，在10 kV每段母線(xiàn)處各配置一臺多饋線(xiàn)保護裝置，一臺這樣的保護可同時(shí)為5條10 kV饋線(xiàn)提供監控保護功能，并為母聯(lián)提供保護，這里選用后一種安裝方式，多饋線(xiàn)保護通過(guò)組屏安裝在35 kV主控室或10 kV配電室，10 kV I，Ⅱ兩段母線(xiàn)只需兩臺多饋線(xiàn)保護裝置即可為各饋線(xiàn)，變壓器及母聯(lián)提供保護，這兩套保護各組一個(gè)屏。
變電站層配置主備兩個(gè)遠動(dòng)主機和主備兩個(gè)后臺監控主機以及工程師站、人機工作站等設備，整個(gè)系統共組五個(gè)屏放在主控室。
為了使得變電站可以兼容部分不支持IEC61850的智能設備(如UPS、直流屏、消弧系統，電度表等)，所以方案中設置了單獨的IEC61850通信管理機、對時(shí)設備等輔助設備，其功能是將這些智能設備轉換成符合IEC61850規范，同時(shí)實(shí)現統一對時(shí)。
3．2 變電站網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)
3．2．1 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )
過(guò)程層上最大的數據流出現在電子式互感器和保護、測控之間的采樣值傳輸過(guò)程中，采樣值傳輸有很高的實(shí)時(shí)性要求。此外，保護、測控裝置之間的互鎖、保護和智能開(kāi)關(guān)之間的跳合閘命令也有很高的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。因此，過(guò)程層通信的實(shí)時(shí)性和可靠性是最為關(guān)鍵的問(wèn)題。
過(guò)程層組網(wǎng)有四種方案，分別為面向間隔原則，面向位置原則，單一總線(xiàn)原則和面向功能原則。其中面向間隔組網(wǎng)方案結構清晰，易于維護，互操作性甚至互換性既可在IED層面獲得，也可在間隔層面獲得。在IEC61850實(shí)施初期，由于缺乏足夠的互操作性實(shí)踐經(jīng)驗，該方案使間隔層的互操作性更容易得到保證，所以在本設計中采用此方案組網(wǎng)，并采用100MB光纖冗余的過(guò)程總線(xiàn)環(huán)網(wǎng)，保證采樣值報文和跳閘GOOSE報文傳輸的實(shí)時(shí)性、可靠性，具體構建如下：
35 kV部分和10 kV部分各為一間隔進(jìn)行組網(wǎng)，這兩部分的ECT／EVT從一次側采集到電流／電壓信號后，分別接入本間隔內設置的合并單元中，合并單元采用IEC61850-9-2標準對采樣值進(jìn)行處理，處理后的采樣信息經(jīng)過(guò)本間隔內的一臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機接入過(guò)程層環(huán)網(wǎng)中，這樣，采樣值信息就可以在過(guò)程層環(huán)網(wǎng)上被共享，傳至保護和測控設備里。智能開(kāi)關(guān)設備如同合并單元一樣，經(jīng)本間隔內的一臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機接入過(guò)程層環(huán)網(wǎng)中，傳至保護和測控設備中，合并單元及智能開(kāi)關(guān)設備分別接入這兩臺交換機中，這樣的話(huà)，同一間隔內的兩臺交換機可達到網(wǎng)絡(luò )冗余功能，如果有其中一臺交換機故障也不會(huì )影響過(guò)程層重要數據的傳輸安全。
3．2．2 變電站層網(wǎng)絡(luò )
變電站站級網(wǎng)絡(luò )主要處理間隔層之間IED的通信，同時(shí)要與后臺人機工作站、工程師站進(jìn)行信息交換，并通過(guò)遠動(dòng)裝置與各級調度進(jìn)行雙向信息交換，變電站網(wǎng)絡(luò )也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )設備直接接入電力數據網(wǎng)。
由于間隔層設備之間以及間隔層和變電站層之間需要共享電壓、電流值及狀態(tài)信號，而且間隔層IED數量較多，數據傳輸量大，為避免出現網(wǎng)絡(luò )堵塞，保證通信可靠性，變電站層網(wǎng)絡(luò )采用1 000 MB雙光纖交換式以太環(huán)網(wǎng)結構，來(lái)保證帶寬和可靠性。間隔層為支持IEC61850標準的數字式智能電子設備保護、控制、測量，集中組屏安裝。分別有#1主變屏，#2主變屏，35 kV兩條進(jìn)線(xiàn)、母聯(lián)屏，兩面10 kV饋線(xiàn)保護屏，每一單元為一獨立網(wǎng)絡(luò )單位，相互之間可以交換信息，基于IEC61850標準規范與環(huán)網(wǎng)總線(xiàn)相連，與其他各單元、主站和調度系統進(jìn)行交換信息。后臺控制室通過(guò)變電站網(wǎng)絡(luò )向保護和測控裝置下達控制命令，GPS裝置也通過(guò)變電站網(wǎng)絡(luò )向全站統一授時(shí)，另外，遠動(dòng)系統也由變電站層網(wǎng)絡(luò )經(jīng)路由器與外部電力調度網(wǎng)絡(luò )相連。根據以上對35 kV數字化變電站過(guò)程層和變電站層的組網(wǎng)分析，具體網(wǎng)絡(luò )構建如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/157712.htm
4 電氣設備設備配置
4．1 電流／電壓互感器及合并單元
如前文所講，電子式電流／電壓互感器分為有源和無(wú)源兩種，由于有源互感器簡(jiǎn)單可靠，穩定性較好，國內外已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)運行的以有源互感器居多，光學(xué)互感器在超高壓系統中優(yōu)勢較大，但還處在不斷改進(jìn)過(guò)程中。因此在目前的技術(shù)條件下，35 kV變電站各電壓等級的互感器選用有源互感器。具體選擇配置方案如下：
在35 kV#1，#2進(jìn)線(xiàn)部分各選擇一對帶有一個(gè)保護級和一個(gè)測量級輸出的電子式電流互感器；在35 kVI，Ⅱ段饋線(xiàn)部分各選擇一對帶有一個(gè)保護級和一個(gè)測量級輸出的電子式電流互感器；在35 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)處設置帶有一個(gè)保護級(測量)和一個(gè)用于零序電壓的電子式電壓互感器；35 kV母聯(lián)部分選擇一個(gè)帶有一個(gè)保護級和一個(gè)測量級輸出的電子式電流互感器。
在10 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)部分各選擇有一個(gè)保護級和一個(gè)測量級的電子式電流互感器；在10 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)的每條饋線(xiàn)部分同樣選擇有一個(gè)保護級和一個(gè)測量級的電子式電流互感器；在10 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)部分各選擇一個(gè)有一個(gè)保護級(測量)和一個(gè)用于零序電壓的電子式電壓互感器；10 kV母聯(lián)部分選擇一個(gè)帶有一個(gè)保護級和一個(gè)測量級輸出的電子式電流互感器。
合并單元負責將有源互感器采集的35 kV和10 kV線(xiàn)路上電流，電壓信號經(jīng)IEC61850-9-2標準經(jīng)光纖以太網(wǎng)傳輸至過(guò)程總線(xiàn)所需保護，具體配置方案如下：
在35 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)處各設備一臺合并單元，采集35 kV#1，#2進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)部分的三相線(xiàn)路保護和測量電流值，同時(shí)采集35 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)的單相線(xiàn)路電壓值和零序電壓值，其中35 kVⅡ段母線(xiàn)處的合并單元也負責采集35 kV母聯(lián)部分電流值。
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