數字化在企業電力系統中的應用模式與前景分析

河南天冠企業集團有限公司 田山林

數字化在企業電力系統中的應用模式與前景分析

河南天冠企業集團有限公司 田山林

隨著數字化在國家電力系統的應用及推廣,作為國家智能電網戰略發展目標重要組成部分,以及企業自身對電力系統供應與維護的高需求,數字化在企業電力系統的應用成為趨勢。而作為企業必須要考慮電力系統數字化模式的應用對自身發展的實用性、安全性、可靠性、經濟性。本文將在數字化變電站在企業電力系統中的應用模式與前景上進行淺要的分析。

數字化變電站電力系統光電通信自動化保護

電力工業是支撐國民經濟和社會發展的重要基礎性產業和公用事業。隨著光電技術、通信技術和智能設備的發展,極大地推動了數字化在電力系統中的應用。而企業電力系統數字化的實現,除了提高自身電力運行安全和維護效率的同時,也給企業帶來了良好的效益,為自身的高速發展提供了堅強而有力的支撐。數字化在企業電力系統的應用與模式研究也越加受到重視。本文對企業電力系統傳統模式進行介紹,數字化模式進行分析,總結了數字化應用模式的一些特點,對企業變電站數字化應用前景進行了探討。

一、傳統模式應用情況

20世紀90年代以來變電站綜合自動化技術的發展對于電力系統運行技術的提高起到了十分積極的作用,改變了電力系統自動控制的能力和可靠性,但在實現技術方案上還是維持著常規變電站自動化系統原有的功能和邏輯關系,在工作方式上多數還是各自獨立運行,形成了各種信息孤島現象。數據交互方面由于規約的限制,不同廠家的設備之間不能互相通信,不能共享資源,裝置的冗余配置并不能實現信息的充分應用。涉及到不同廠家產品同時應用時,系統的聯調時間長,系統的穩定性較差,對維護及運行帶來極大的不便。整個系統仍然存在大量的二次電纜,因二次電纜可靠性問題引起的設備故障率事件時有發生。

二、數字化應用模式

企業電力系統數字化應用模式可以采用分層采集、集中控制的架構體系,對變電站系統模型、二次功能模型進行描述,對應用與通信技術進行分層處理,將模擬量、開關量的信息采集和信息的計算、邏輯判斷分層實現。各智能電氣設備的模擬量、開關量信息就地采集,數字化處理后通過光纖網絡送往保護測控裝置;保護測控裝置安裝于主控室,綜合全站信息實現保護、測控、自動裝置功能,各功能相對獨立、分時運行,即保證了保護功能的選擇性、快速性、安全性、可靠性,又保證了測量、計量功能的高精度要求。整個系統從信息的采集、傳輸、處理和輸出等過程均實現數字化,實現了與智能一次設備無縫接口,同時兼容傳統的一次設備,可用于部分或全部采用智能一次設備的變電站。在確保現有電網“安全性”、“可靠性”、“經濟性”的基礎上采用最新的實用技術來實現整個企業電力系統的數字化。

三、數字化模式的主要特點

1.實用性

實現了變電站內各種智能設備的互操作,各種信息的有機整合,提高系統的集成化度和信息應用的效率,以交換式以太網技術和光纜為媒介的信息通信模式將有效地實現整個變電站自動化系統的運行監視,實現二次系統定期檢修向狀態檢修模式的過渡,對于常規變電站自動化系統的工程實施、運行、檢修、更新模式帶來巨大的變化,減輕維護工作,提高維護效率,同時能提高系統的安全運行水平。

測控智能終端既可直接采集智能設備,也保留了接入傳統的一次設備的接口,以兼容傳統的一次設備,這樣對于企業就可以根據自身的需求進行建設投入,升級改造也可方便實現。

2.安全性

信息安全性。各層內部的信息交換采用嚴格的CRC校驗措施,防止由于數據傳輸錯誤導致的裝置誤動作;交換服務器對來自間隔層的網絡控制報文進行分析,過濾任何未經授權的網絡訪問,硬件實現的網絡防火墻既保證安全又不影響系統實時性。

設備安全性。間隔設備采用虛擬存儲管理和嚴格的存儲隔離技術,應用程序和配置文件分類存放、互不影響;間隔設備對各種保護、測控功能的配置、定值、變量、程序等存儲空間配備完善的自檢措施,當內存出錯時做出相應的保護處理;過程層設備在與間隔層保護裝置的通信中斷后,可以提供后備保護等功能;過程層合并單元實時監測模擬量、開入量、開出量、和狀態信息,一旦發生電源失電、通訊中斷等故障立刻報警。

3.可靠性

過程層通信網絡全部采用光纖介質,無電磁兼容問題;站控層、間隔層通信采用雙以太網,自動平衡網絡負載;雙重化的間隔層的變電站集成保護測控裝置通過雙重化的GOOSE網絡、SMV采集網與過程層的合并單元相連。實現功能及網絡的冗余,保證任何單一故障不引起重要功能的損失。過程層設備在與間隔層保護裝置的通信中斷后也可自動啟用就地保護,實現第三重保護;所有裝置無需外加抗干擾措施,其電磁兼容性能均可達到IEC61000-4標準規定的最高等級;過程層的合并單元設備的工作溫度均達到-40℃～85℃,滿足戶外工作的要求。

4.經濟性

數字化應用可以大大減少二次電纜,減少投資;維護和運行也更加有效,減少用于維護和檢修的部分費用;測控智能終端既可直接采集智能設備,也保留了接入傳統的一次設備的接口,以兼容傳統的一次設備,應用靈活,升級改造也不需投入大量資金;數字化變電站由于全站數據共享模式,可以減少部分專用裝置和設備的投入,實現網絡化保護功能,降低設備投入成本。如網絡化的母線保護及備自投功能。

四、結論

從以上分析探討可以得出以下結論,數字化模式在企業電力系統的應用實現了全系統智能設備的互操作,和全站信息數據的共享,提高了運行和維護的效率,加強了系統的安全可靠性,也從經濟上給企業用于電力供應方面減少了大量資金的投入,為企業的快速發展提供了堅強可靠的支持。數字化模式將非常廣泛地應用于企業電力系統建設中。通過工程應用實踐,各廠家發現問題和積累經驗,以促進了數字化的大力應用。未來對數字化的應用還需要進行更深的研究。

[1]高翔.數字化變電站應用技術.中國電力出版社

[2]劉振亞.智能電網技術.中國電力出版社

[3]高翔,周健,周紅,等.IEC61850標準在南橋變電站監控系統中應用[J].電力系統自動化

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