光纖配線表在智能變電站中的應用

張巖坡,周雪青,劉海鋒,尚 柳,渠紅濤,石瑞平

(1.國網河北省電力公司檢修分公司,石家莊 050071;2.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021; 3.石家莊信息工程職業學院,石家莊 050035)

光纖配線表在智能變電站中的應用

張巖坡1,周雪青2,劉海鋒1,尚 柳1,渠紅濤1,石瑞平3

(1.國網河北省電力公司檢修分公司,石家莊 050071;2.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021; 3.石家莊信息工程職業學院,石家莊 050035)

介紹智能變電站過程層網絡的光纖連接關系,針對過程層網絡查找光纖鏈路問題時存在的諸多困難,提出在過程層網絡使用光纖配線表和T型光纖標簽,從配線表的制作維護和標簽應用方面進行分析,借助這兩者能對光纖鏈路問題迅速定位,認為配線表及標簽應用可有效避免光纖重復插拔,提高光纖使用壽命。

智能變電站;光纖配線表;過程層網絡;光纖標簽;斷鏈

智能變電站是由智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建,建立在IEC 61850體系基礎上,能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。智能變電站介于過程層和間隔層間的過程層網絡光纖的連接關系較為復雜。在智能變電站基建時期的調試驗收、投運后的運行維護、斷鏈故障后的缺陷消除以及日后的保護改造,都將面對繁多的光纖插拔工作。在成百上千的光纖中準確找到問題光纖,對繼電保護專業人員來說也絕非易事,光纖的頻繁插拔,將嚴重影響光纖的使用壽命。

500 k V智能變電站中的光纖眾多,數以千計。當光纖出現折損、光纖頭損壞等問題時,即使監控能報出斷鏈故障,但是想要準確快速找到問題光纖,對繼電保護專業人員來說,也是一個巨大的挑戰。因此,問題光纖的精準定位是智能變電站二次系統穩定運行的重要前提。

1 智能變電站過程層網絡

智能變電站的“三層兩網”指過程層、間隔層、站控層、過程層網絡和站控層網絡,比常規變電站增加了過程層網絡及設備,用于實現信息共享以及間隔層設備與一次設備之間的連接。

過程層主要面向一次設備,完成保護、控制等功能,主要包括過程設備、過程層網絡和間隔層設備的部分功能。其中,過程層設備主要包括合并單元和智能單元;間隔層設備包括保護、測控、計量和錄波裝置等。過程層網絡相當于常規變電站的二次電纜回路。除直采直跳回路外,過程層網絡都通過過程層交換機將間隔層設備和過程層設備相連,來傳輸采樣值和開關量輸入輸出信息等[6],如圖1所示。

圖1 過程層信息傳輸示意

以河北省南部電網某500 k V智能變電站為例,500 k V采用二分之三接線,第一串一次設備為整串。其中,5011斷路器和5012斷路器之間為出線M,5012斷路器和5013斷路器之間為2號主變壓器。根據智能變電站各電壓等級的繼電保護和與之相關設備及網絡的配置原則,除保護裝置采用直采直跳外,SV和GOOSE統一采用網絡方式進行傳輸。以下重點分析研究5011斷路器保護測控過程層網絡,其過程層SV網絡連接圖,見圖2。

圖2 500 k V過程層SV網絡連接示意

圖2中,過程層SV網絡采用了星形結構,每個間隔的過程層設備都是通過本間隔的網絡交換機與間隔層設備進行數據交換,各間隔的數據匯總到中心交換機并傳遞到故障錄波及網絡分析系統。過程層GOOSE網絡與過程層SV網絡類似,也采用星型結構,兩者都反映了二次系統各智能設備通過網絡交換數據的物理連接[7]。

光纖二次回路標識標簽管理不善將會給專業人員帶來諸多不便:智能變電站基建驗收時,通過插拔每根光纖來驗證后臺監控中的斷鏈信號,工作量巨大,工作效率極低;斷鏈缺陷處理時,不能準確定位問題光纖,導致光纖頻繁插拔,可能制造新的缺陷;保護檢驗、保護改造、間隔擴建時,誤動誤碰連接正常運行的光纖,導致保護誤動拒動等電網事故的發生。光纖標識標簽的管理問題亟待解決,光纖配線表的使用可降低光纖的頻繁插拔,提高工作效率。

2 光纖配線表的制作及維護

2.1 光纖配線表的制作

2套500 k V斷路器保護裝置、斷路器測控裝置以及A、B套光纖熔接盒一起組屏。第一串斷路器即5011、5012、5013斷路器的SV組網交換機和GOOSE組網交換機一起組屏。

制作光纖配線表之前,首先應清楚光纖的屏位之間、屏內裝置之間連接。

對5011斷路器保護來說,屏位之間包括智能控制柜與斷路器保護屏光纖熔接盒之間、斷路器保護屏與M線線路保護之間、斷路器保護屏與Ι母母線保護之間、斷路器保護屏與第一串交換機屏之間等。屏內裝置之間包括斷路器保護屏光纖熔接盒與斷路器保護裝置之間、保護屏光纖熔接盒和測控裝置之間等。斷路器保護的聯系圖可以清晰的了解光纖連接關系,以A套斷路器保護為例,如圖3所示。

圖3 A套斷路器保護聯系示意

光纖配線表的制作需要提供光纖的3個要素:光纖起點、終點、功能及連接方式。其中,光纖的起點和終點包括屏位、裝置和光口。結合斷路器保護聯系圖,可制作出斷路器保護屏測控和A套保護裝置的光纖配線表,如表1所示。

表1 5011斷路器保護測控屏光纖配線表

光纖的起點屏位本屏是指5011斷路器保護測控屏,起點裝置分別為測控裝置NS3560、斷路器A套保護裝置NSR321,起點光口對應裝置上插件光口;光纖的終點屏位分別對應第一串交換機屏的SV、GOOSE交換機以及起點屏位的熔接盒;光纖的功能描述了此根光纖的是用來“組網”還是用來“直采直跳”,光纖的連接方式描述了此根光纖是尾纜連接還是本屏跳線。整合以上三要素可以制成光纖配線表。

根據光纖配線表,可以清晰的掌握所有光纖的“來龍去脈”,結合后臺斷鏈報文能準確快速的定位問題光纖,為智能變電站的基建調試、運行維護和保護擴建提供極大的便利。

2.2 光纖配線表的維護

光纖配線表制作完成后,應該分別張貼在保護屏柜和智能組件柜內的柜門上,以方便專業技術人員的使用。另外,電子版的光纖配線表應作為設備臺賬的組成部分保存。當有間隔擴建或者保護改造時,應同步新增或更新光纖配線表。

2.3 T型光纖標簽的應用

根據光纖配線表,可以制作出光纖的T型標簽,貼在光纖的末尾。例如,對照表1中測控裝置NS3560的第二行,可以制作測控裝置“SV組網收”這根光纖的T型標簽,如圖4所示。

圖4 T型光纖標簽圖

圖4中,T型標簽也包含了光纖的起點、終點、功能及連接方式。T型標簽和表1的光纖配線表是相互補充、相互驗證的關系,兩者的相互配合將大大提高問題光纖定位的速度。

例如,當后臺監控報“5011斷路器測控NS3560裝置SV組網斷鏈”故障時,可以根據光纖配線表的功能,確定是5011斷路器保護測控屏光纖配線表測控裝置的第二行。確定這根光纖后,與此裝置插件光纖末尾的T型標簽對比無誤后,可準確定位問題光纖。

3 結束語

數以千計的光纖連接構成了智能變電站的過程層網絡,問題光纖的精準定位就成了智能變電站二次系統穩定運行的重要前提。該文提出使用光纖配線表和T型標簽來管理光纖的標識標簽,讓繼電保護專業人員面對眾多的光纖可以有章可循,使定位問題光纖的工作事半功倍,從而為電網完全穩定運行奠定基礎。

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本文責任編輯:靳書海

Application of Optical Fiber Wiring Table in Smart Substation

Zhang Yanpo1,Zhou Xueqing2,Liu Haifeng,Shang Liu1,Qu Hongtao1,Shi Ruiping3
(1.State Grid Hebei Electric Power Maintenance Company,Shijiazhuang 050071,China; 2.Satae Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China; 3.Shi Jiazhang Information Engineering Vocational College,Shi Jiazhuang 050035,China)

This paper introduces the optical fiber connection relations of smart substation process layer network,points out many difficulties when looking for fiber link problems,then puts forward using fiber wiring table and T fiber label in the process layer network.With the help of the two above,it can quickly locate problems of optical fiber link,effectively avoiding fiber repeated plug and improving the service life of the optical fiber.

smart substation;optical fiber wiring table;process layer network;optical fiber label;chain scission

TM63

:B

張巖坡(1986-),男,工程師,主要從事變電站繼電保護方面的工作。