35 kV數字化變電站設計方案探討
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在10 kVI，Ⅱ段母線(xiàn)處各設備一臺合并單元，采集10 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)和10條饋線(xiàn)部分的三相線(xiàn)路保護和測量電流值，同時(shí)采集10 kV I，Ⅱ段母線(xiàn)的單相線(xiàn)路電壓值和零序電壓值，其中10 kVⅡ段母線(xiàn)處的合并單元也負責采集10 kV母聯(lián)部分電流值。
4．2 智能斷路器
在數字化變電站中，智能開(kāi)關(guān)設備的研究和現場(chǎng)應用相對滯后一步。因此在目前的技術(shù)條件下，可供選擇的智能開(kāi)關(guān)設備不是很多，目前主要的還是一些國外廠(chǎng)家生產(chǎn)的產(chǎn)品，國內的廠(chǎng)家也已經(jīng)在開(kāi)發(fā)適用于各種電壓等級的智能開(kāi)關(guān)設備，其中35 kV和10 kV的智能開(kāi)關(guān)柜已經(jīng)開(kāi)始試用。
本方案中，35 kV和10 kV智能開(kāi)關(guān)設備選用智能化的成套開(kāi)關(guān)柜，配備智能保護(控制)裝置，這種裝置應具有自動(dòng)采集交流量和監視斷路器狀態(tài)等功能，并以IEC61850標準與站內其他IED進(jìn)行通信。另一種方案是采用常規的開(kāi)關(guān)柜，再在開(kāi)關(guān)柜上加裝基于IEC61850標準的保護、測控一體化裝置及智能操作箱來(lái)實(shí)現智能開(kāi)關(guān)柜的功能。
4．3 交換機
以太網(wǎng)交換機在過(guò)程層通信的主要網(wǎng)絡(luò )部件，由于過(guò)程層通信所處的惡劣電磁環(huán)境，以及采樣值和GOOSE信息對實(shí)時(shí)性的要求，方案中選擇工業(yè)以太網(wǎng)交換機。
這種工業(yè)以太網(wǎng)交換機應滿(mǎn)足IEC61850-3中變電站環(huán)境對設備的要求，較普通交換機更加堅固，可安裝在標準DIN導軌上，并有冗余電源供電，接插件采用牢固的DB-9結構或者更加堅固的具有IP67防護等級的M-12接口，用以滿(mǎn)足苛刻的工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境，可以抵抗震動(dòng)，腐蝕和電磁干擾，大大提高了設備和網(wǎng)絡(luò )的可靠性。交換機采用雙全工交換模式，支持IEEE802．1q(虛擬局域網(wǎng))和IEEE802．1p(優(yōu)先級標簽)這兩個(gè)與網(wǎng)絡(luò )通信服務(wù)質(zhì)量密切相關(guān)的協(xié)議。其中，IEEE802．1q定義了基于端口的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)，IEEE802．1p定義了報文傳輸優(yōu)先級，后者對于過(guò)程總線(xiàn)上采樣值報文和跳閘GOOSE報文的實(shí)時(shí)傳輸十分重要，因為當過(guò)程總線(xiàn)上數據通信負荷較大時(shí)，通過(guò)給采樣值報文和跳閘GOOSE報文置上高優(yōu)先級標簽，可以保證這兩類(lèi)報文會(huì )在交換機內優(yōu)先轉發(fā)出去。
在網(wǎng)絡(luò )結構上，工業(yè)以太網(wǎng)交換機利用光纖雙環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )架構和環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，光纖網(wǎng)絡(luò )具有很高的抗干擾性，環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議相對于標準以太網(wǎng)的STP(生成樹(shù)協(xié)議)及RSTP(快速生成樹(shù)協(xié)議)的斷路恢復時(shí)間有了明顯提高，如業(yè)界領(lǐng)先的工業(yè)交換機制造商MOXA公司的專(zhuān)有環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議MOXA Turbo Ring協(xié)議，能夠在環(huán)網(wǎng)線(xiàn)路出現故障時(shí)在20 ms內切換到備份路徑，保持通訊的不間斷運行，大大提高了網(wǎng)絡(luò )的可恢復性。并可根據需要靈活選配光端口和電端口的數目。
此外，由于合并單元、保護設備和開(kāi)關(guān)控制器所傳輸信息的重要性，它們均應直接和交換機端口相連，即保證各自享有獨立的帶寬。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/157712.htm
5 數字化變電站建設過(guò)渡方案
目前，國內數字化變電站系統的應用和實(shí)施尚處于起步階段，尤其是非常規互感器還需攻克一些技術(shù)難題，國內滿(mǎn)足要求、可推廣應用的智能一次設備太少；就交換機和嵌入式智能裝置而言，在過(guò)程層應用1 000 MB以太網(wǎng)的技術(shù)還不成熟；諸如此類(lèi)問(wèn)題決定了數字化變電站的推廣不可能一步到位，必須根據各地實(shí)際情況分階段按不同的工程方案實(shí)施。
第一階段：變電站自動(dòng)化系統在變電站層和間隔層真正實(shí)現IEC 61850，實(shí)現不同廠(chǎng)家IED之間的互聯(lián)和互操作；而過(guò)程層設備采用常規設備，間隔層設備采用傳統的點(diǎn)對點(diǎn)硬接線(xiàn)聯(lián)結方式接入常規互感器和斷路器；目前很多已投運的數字化變電站采用的都是這種方案。
第二階段：在不改變現有常規一次設備的基礎上，通過(guò)在一次設備本體或附近加裝模擬式輸入合并單元和智能控制單元完成過(guò)程層設備的智能化；間隔層設備全部取消了模擬輸入、開(kāi)入和開(kāi)出，僅通過(guò)通信按照IEC61850-9-1／2與合并單元、按照GOOSE與智能控制單元連接；間隔層、過(guò)程層間完全通過(guò)數字化連接，取消了大量點(diǎn)對點(diǎn)硬接線(xiàn)連接。這種方案是比較主流的。
第三階段：變電站層和間隔層、過(guò)程層全部實(shí)現數字化。過(guò)程層設備采用非常規互感器和智能一次設備，過(guò)程層的測量、監視和控制全部實(shí)現數字化、網(wǎng)絡(luò )化，采用1 000 MB雙環(huán)型網(wǎng)絡(luò )架構，變電站總線(xiàn)和過(guò)程總線(xiàn)合二為一，最大限度地實(shí)現了信息共享和系統集成，是今后數字化變電站的最終發(fā)展方向。但由于非常規互感器、智能斷路器及其他智能一次設備目前仍有大量的技術(shù)問(wèn)題未解決，因此這種方案在目前的實(shí)際工程應用中基本處于示范性探索階段。
6 結 語(yǔ)
數字化變電站是未來(lái)變電站自動(dòng)化發(fā)展的方向，本文首先介紹了數字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)，并基于IEC61850標準，設計了35 kV數字化變電站模型，內容包括系統主接線(xiàn)，變電站網(wǎng)絡(luò )，IED及電氣設備的配置等。從目前國內外高壓電氣設備和二次設備(IED)的發(fā)展情況和運行經(jīng)驗來(lái)看，數字化變電站的建設還需要一個(gè)比較長(cháng)久的過(guò)程，可以走先改造，再建新站，先部分數字化，再完全數字化的道路，對此，本文最后提出了建設基于IEC61850數字化變電站的過(guò)渡方案。
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