基于IEC61850標準的220kV數字變電站的建設研究

摘要：21世紀又被稱(chēng)為信息化時(shí)代，以計算機為基礎的現代信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了不同程度的應用。對電力系統的影響尤為深遠。本文筆者結合工作實(shí)踐，選取了電力系統的重要組成部分---變電站作為研究對象，對基于iec61850標準的220kv數字變電站的建設進(jìn)行了探討。文章首先歸納了數字化變電站的主要特征，并分析了220 kv數字變電站分層分布式的特點(diǎn)，分別對站控層、間隔層和過(guò)程層進(jìn)行了闡述;在此基礎上，對220 kv數字化變電站建設中的主要技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討與研究，最后提出建設220kv數字變電站應注意的問(wèn)題，這對當前變電站數字化建設有著(zhù)重要的現實(shí)意義。

隨著(zhù)社會(huì )的向前發(fā)展，以及以計算機為基礎的現代信息技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)電力技術(shù)得到了長(cháng)足的發(fā)展。智能化一次設備、網(wǎng)絡(luò )化二次設備的出現及應用，使得變電站的建設有了很好的技術(shù)基礎。本文以基于iec61850標準的220kv數字變電站的建設為例，試圖對220kv數字化變電站的特征及體系結構進(jìn)行闡述與分析，并探討220kv數字化變電站建設中的主要技術(shù)問(wèn)題，以期為其他數字化變電站的建設或改造提供有益借鑒。

1、220kv數字化變電站的特征及體系結構

1.1 特征分析

數字化變電站，顧名思義是相對于傳統概念上的變電站而言的，它是由傳統意義上的變電站的數字化或改造或建設而成。其建立的基礎是現代信息技術(shù)的應用，220kv數字化變電站正是應用iec61850進(jìn)行建模和通信為基礎。其技術(shù)特征概括起來(lái)，即：“一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡(luò )化、符合iec61850標準”這三個(gè)主要特征。

1.2 一般體系結構

對于常規的220kv變電站，一般存在著(zhù)3個(gè)電壓等級，即220kv、110kv和10kv。因此，依據iec61850標準進(jìn)行改造后，變電站的體系結構體現出分層分布式的特點(diǎn)。從邏輯結構而言，變電站的設備分成站控層、間隔層和過(guò)程層3個(gè)層次。全站面向通用對象的變電站事件(goose)網(wǎng)絡(luò )和制造報文

(1)過(guò)程層：常規的220kv變電站出線(xiàn)間隔采用的是電壓互感器(vt)、電流互感器(ct)，不一樣的是數字變電站采用的是電子式電壓互感器(evt)和電子式電流互感器(ect)。并接至合并單元，從而實(shí)現了對數據的合并與同步，同時(shí)給間隔層保護測控計量設備提供相應的數據信息。

(2)間隔層：它是由保護裝置、測控裝置、故障錄波裝置等智能設備所構成?；趇ec61850標準的220kv數字變電站的間隔層采用goose傳遞信息。

(3)站控層：220kv數字變電站的站控層，其結構方面主要包括了：全球定位系統(gps)、后臺監控、網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)、保信網(wǎng)、防誤操作等系統構成。需要指出的是，由于在在過(guò)程層和間隔層之間組建了goose網(wǎng)絡(luò )，從而有效地實(shí)現了goose跳(合)閘、各間隔開(kāi)關(guān)量的采集及設備之間的互鎖。

2、220kv數字化變電站建設中的主要技術(shù)問(wèn)題

2.1 電流電壓回路的接入方式

常規綜自站的電流電壓回路，一般采用點(diǎn)對點(diǎn)接入的方式，用控制電纜將互感器二次側的電流電壓接入保護、測控裝置，在保護、測控裝置內實(shí)現交流采樣。220kv數字化變電站的光電互感器采用光纖輸出后，傳輸的不再是交流的電流、交流的電壓了，而是采樣后的數字編碼信息，對此而衍生的技術(shù)問(wèn)題有待研究。

2.2 220kv線(xiàn)路兩側縱聯(lián)電流差動(dòng)保護裝置的配合

220kv線(xiàn)路大多配置縱聯(lián)保護。其中，又以縱聯(lián)電流差動(dòng)保護為主。目前，建設220kv數字化變電站時(shí)，一般只在新建220kv變電站采用數字化設備。220kv線(xiàn)路對端的變電站擴建變電間隔時(shí)仍采用常規一次、二次設備，不采用數字化設備。否則，擴建間隔設備將無(wú)法接入現有母線(xiàn)保護、故障錄波器等公共二次設備，也無(wú)法使用已有的母線(xiàn)電壓互感器。

2.3 保護跳閘方式

對于220kv變電站經(jīng)常出現兩、三套保護裝置甚至更多套保護跳同一個(gè)斷路器的情況。常規綜自站只需將這多套保護至此斷路器的跳閘回路接到此斷路器的操作回路并聯(lián)起來(lái)，即可實(shí)現多套保護的分別跳閘，互不影響。對220kv數字化變電站來(lái)說(shuō)，保護裝置均為光纖方式跳閘，無(wú)法直接并聯(lián)起來(lái)。220kv數字化變電站保護跳閘回路采用光纖傳遞數字化的跳閘命令。

2.4 一次設備運行、單套保護檢修時(shí)如何實(shí)現隔離

由于220kv線(xiàn)路、母線(xiàn)、主變壓器等設備的重要性，均配置了雙重化的保護。220kv數字化變電站的保護跳閘輸出是通過(guò)光纖實(shí)現的，無(wú)法安裝硬壓板。因此，當一套保護因故障、更改定值等原因退出運行時(shí)，不能實(shí)現退運保護與運行的保護及其回路有效的隔離，并保持明顯的斷開(kāi)點(diǎn)。但如果不能與運行設備和回路保持有效的隔離，就會(huì )在一套保護裝置退出運行時(shí)被迫停運一次設備，220kv設備配置雙重化保護就失去了意義。

2.5 故障錄波的方式

常規綜自站故障錄波器的接入量主要是交流電流、交流電壓、斷路器位置、保護跳閘等，只需將對應的回路用控制電纜接入故障錄波器對應的位置，即可實(shí)現統一采樣、統一記錄。對220kv數字化變電站來(lái)說(shuō)，需用光纜將各互感器的合并器、智能終端、保護裝置等設備發(fā)出的數字量信息進(jìn)行記錄。由于采樣是由不同的設備分別完成的，如何對這些設備統一時(shí)鐘，以便于分析事故。

3、應注意的事項

從筆者搜集的工程建設和運行實(shí)踐的有關(guān)資料來(lái)看，發(fā)現220kv數字化變電站建設有以下幾個(gè)較為普遍的問(wèn)題需要引起注意：

3.1 不同廠(chǎng)家設備數字采樣和保護配合問(wèn)題

當前220kv數字化變電站所應用的設備由于國內外的不同廠(chǎng)家，盡管iec61850對數據的處理和傳輸作了相關(guān)規定，但是對標準的理解上各大廠(chǎng)家存在著(zhù)差異。從筆者進(jìn)行的動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗發(fā)現：國內外的一些主流制造廠(chǎng)家在互感器設備結構設計、內部處理等細節方面缺乏統一標準。這無(wú)疑會(huì )數字變電站的良好穩定運行帶來(lái)不利影響，這就要求我們在數字變電站建設的實(shí)際工程中事前做到統一，避免建成的系統在運行中出現不該有的麻煩。

3.2 goose信息校驗

從實(shí)踐來(lái)看，保護、測控等二次設備通過(guò)goose形式獲取采樣數據和發(fā)送跳閘控制命令，因此，沿襲采用傳統的方法是無(wú)法進(jìn)行檢測的。對于采樣數據的正確性和完整性如何進(jìn)行校驗?針對離線(xiàn)的情況下進(jìn)行裝置校驗、檢驗時(shí)內容如何規定?需要配置哪一些工具等?這些問(wèn)題應當作出明確的規定。

3.3 智能終端安全

在220kv數字變電站建設中斷路器智能終端是作為保護控制等二次設備延伸到一次設備現場(chǎng)的一個(gè)過(guò)渡方案。因此，充分考慮到室外各種惡劣氣候條件或其他外在環(huán)境影響下不誤動(dòng)，必須有相應的方案，以做到防潮、防高溫、防小動(dòng)物、防電磁干擾等方面的相應策略辦法。

3.4 線(xiàn)纜敷設及標識

在基于iec61850標準的220kv數字變電站建設中，由于一次設備數字化的應用，導致光纖的應用增加，而各設備之間的電纜聯(lián)系大幅度地減少。因此這就意味著(zhù)傳統電纜溝設計規模、敷設形式、標識規范等方面與當前數字變電站建設不相適應，如何針對數字變電站光纖的應用特點(diǎn)進(jìn)行設計、敷設和標識，在這一問(wèn)題上還有待探索與進(jìn)一步完善。

4、結語(yǔ)

綜上所述，變電站數字化的建設是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，這一過(guò)程將隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷變化。因此，必須不斷的總結經(jīng)驗，發(fā)現問(wèn)題，解決問(wèn)題。積極、持續地推進(jìn)變電站數字化、智能化建設，使電力為國家經(jīng)濟建設和人們生活質(zhì)量的提高提供強有力的保障。

參考文獻

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