110kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邢丁丹 馬飛

摘要：我國電力行業(yè)最近幾年隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展而發(fā)展迅速，為我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推廣和普及，智能變電站得到了飛速發(fā)展和推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)變電站相比，110kV智能變電站站內(nèi)二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)試、驗(yàn)收等各環(huán)節(jié)有了很大的不同，表現(xiàn)出越來越多的信息技術(shù)特征。由于110kV智能變電站系統(tǒng)配置環(huán)節(jié)多、流程復(fù)雜，甚至存在大量重復(fù)配置的信息，學(xué)習(xí)成本高;個(gè)別配置錯(cuò)誤調(diào)試時(shí)不易暴露，系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)定位困難，甚至?xí)瓜到y(tǒng)帶病運(yùn)行，增加了檢修人員排查問題的成本。因此，簡化配置，降低對(duì)相關(guān)人員的技術(shù)要求，規(guī)范配置方法，標(biāo)準(zhǔn)化配置流程成為智能變電站越來越迫切的現(xiàn)實(shí)需求。在110kV智能變電站體系架構(gòu)之下，配置流程、配置工具、配置文件管理等方面的課題研究均獲得了良好的進(jìn)展，但目前的研究主要集中在SCD文件上，對(duì)整個(gè)110kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的配置考慮不多。

關(guān)鍵詞：110kV智能變電站;電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

高新技術(shù)的快速發(fā)展建設(shè)我國各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，很多先進(jìn)技術(shù)融入到各行業(yè)的發(fā)展中，助其自身更為快速。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力的場(chǎng)所，是發(fā)電廠和用戶聯(lián)系的中間環(huán)節(jié)。在高速發(fā)展的智能電網(wǎng)中，110kV智能變電站的發(fā)展也非常關(guān)鍵。

1 應(yīng)用支持類

110kV智能變電站數(shù)據(jù)服務(wù)器模塊：該模塊負(fù)責(zé)處理存儲(chǔ)原始報(bào)文及錄波信息，通過和應(yīng)用服務(wù)器模塊的交互，用來響應(yīng)與原始報(bào)文及錄波信息相關(guān)的用戶請(qǐng)求。該模塊通過軟件中間件，和其它模塊完成信息交互。應(yīng)用服務(wù)器模塊：該模塊和用戶界面應(yīng)用交互，主要用來響應(yīng)用戶請(qǐng)求并上傳模擬控制及收集處理類模塊傳來的報(bào)警及系統(tǒng)事件。該模塊對(duì)上提供一個(gè)開放的，基于Spring架構(gòu)的HTTPinvoker接口，用來支持和用戶界面的各類應(yīng)用之間的交互;對(duì)下通過軟件中間件和數(shù)據(jù)服務(wù)器模塊及模擬控制及收集處理類模塊交互。應(yīng)用服務(wù)器也有數(shù)據(jù)服務(wù)器的接入能力，用來記錄、查詢各類事件及告警數(shù)據(jù)。

2 基礎(chǔ)通用方面

為解決早期智能變電站網(wǎng)絡(luò)交叉重復(fù)、設(shè)備多、占用屏柜多、建設(shè)成本高和運(yùn)維復(fù)雜等弊端，新一代110kV智能變電站在設(shè)計(jì)上更注重二次系統(tǒng)的融合，將原來由獨(dú)立計(jì)量表計(jì)承擔(dān)的考核計(jì)量功能并入測(cè)控裝置及多合一裝置，使計(jì)量、保護(hù)、測(cè)控不同業(yè)務(wù)間共享變電站網(wǎng)絡(luò)資源，簡化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由此也帶來了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的諸多問題。有必要將此類設(shè)備的計(jì)量功能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，使計(jì)量模塊與其他專業(yè)模塊實(shí)施物理隔離，防止相互干擾。110kV智能變電站數(shù)字化計(jì)量設(shè)備是數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)的重要組成部分，也是智能變電站過程層的基礎(chǔ)，其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響用電信息采集系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性，影響計(jì)量準(zhǔn)確性。以數(shù)字化計(jì)量設(shè)備數(shù)字化電能表為例，數(shù)字化電能表的計(jì)量方式、原理結(jié)構(gòu)等與傳統(tǒng)模擬量輸入電能表有著本質(zhì)區(qū)別，目前數(shù)字化電能表不同廠家對(duì)通信規(guī)約的理解各不相同，電能表外觀、型式各異，非常不利于數(shù)字化電能表的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。設(shè)備是否符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不同廠家之間理解差異，均會(huì)對(duì)系統(tǒng)集成與調(diào)試帶來困難，但目前尚無完善的數(shù)字化計(jì)量裝置通信規(guī)約測(cè)試方法與工具，無法保證數(shù)字化計(jì)量設(shè)備無縫接入變電站智能化系統(tǒng)。數(shù)字化計(jì)量技術(shù)作為新興計(jì)量技術(shù)，國內(nèi)設(shè)備廠商對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，建立了從數(shù)字量到模擬量的溯源比較鏈，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字量向模擬量的溯源。經(jīng)過幾年的發(fā)展，數(shù)字化計(jì)量技術(shù)已經(jīng)克服了很多設(shè)備本身引起的計(jì)量不準(zhǔn)確問題。盡管110kV智能變電站數(shù)字化計(jì)量設(shè)備自身準(zhǔn)確性問題已經(jīng)明顯改善，但仍然存在由于計(jì)量整體回路導(dǎo)致的變電站母線不平衡、站內(nèi)不平衡，以及配電網(wǎng)數(shù)字化計(jì)量技術(shù)實(shí)用化程度不高等問題。造成這些問題的原因，已經(jīng)不僅僅是設(shè)備準(zhǔn)確性的問題，需要從檢測(cè)、設(shè)備型式功能、系統(tǒng)仿真檢測(cè)等多方面進(jìn)行考慮，對(duì)數(shù)字化計(jì)量設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

3 110kV智能變電站運(yùn)檢一體化管控

針對(duì)110kV智能變電站運(yùn)檢一體化管控，即是將110kV智能變電站的運(yùn)維管理和檢修控制，集中在一起管理控制智能變電站，降低智能變電站的運(yùn)維管理和檢修控制成本。在110kV智能變電站運(yùn)檢一體化管控過程中，需要綜合運(yùn)用前人研究出的智能變電站運(yùn)維和檢查的管理和控制手段，針對(duì)智能變電站運(yùn)檢一體化管控，綜合上述章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計(jì)的智能變電站運(yùn)檢一體化管控平臺(tái)構(gòu)架圖，分為監(jiān)控平臺(tái)、基礎(chǔ)平臺(tái)、數(shù)據(jù)平臺(tái)三個(gè)部分。在110kV智能變電站監(jiān)控平臺(tái)中，運(yùn)檢一體化主要管控的是智能變電站數(shù)據(jù)采集和巡視，對(duì)智能變電站數(shù)據(jù)信息的采集。基礎(chǔ)平臺(tái)是對(duì)智能變電站的智能運(yùn)維管理，幫助110kV智能變電站運(yùn)檢管控人員運(yùn)檢管控智能變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)平臺(tái)整理智能變電站數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)核對(duì)智能變電站設(shè)備變化狀態(tài)，減輕110kV智能變電站運(yùn)檢管控人員負(fù)擔(dān)。為了保證110kV智能變電站運(yùn)檢一體化管控平臺(tái)，在運(yùn)行過程中的可靠性，充分考慮智能變電站備調(diào)機(jī)制，確保智能變電站在平臺(tái)主要運(yùn)行機(jī)制存在問題時(shí)可以及時(shí)接替主要運(yùn)行機(jī)制，避免智能變電站運(yùn)檢一體化管控出現(xiàn)問題，導(dǎo)致110kV智能變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)不及時(shí)，從而出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。

4 智能變電站配置需求

1.監(jiān)控系統(tǒng)配置，110kV智能變電站的監(jiān)控系統(tǒng)，通過解析SCD文件形成初步的二次設(shè)備數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上對(duì)四遙數(shù)據(jù)的其他應(yīng)用屬性（取反、偏移量、系數(shù)、告警方案、鈴聲、統(tǒng)計(jì)功能等）進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行復(fù)合信號(hào)的編輯;繪制主接線圖，對(duì)一次設(shè)備拓?fù)溥M(jìn)行層次建模（變電站、電壓等級(jí)、間隔、設(shè)備），建立監(jiān)控畫面的圖元和二次測(cè)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系;最后對(duì)高級(jí)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)置。2.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置，110kV智能變電站的遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，首先也應(yīng)導(dǎo)入SCD文件，形成二次設(shè)備數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需求對(duì)四遙點(diǎn)的屬性進(jìn)行設(shè)置;接下來配置信道的通信參數(shù)，設(shè)置規(guī)約參數(shù);根據(jù)主站需求生成復(fù)合邏輯信號(hào)（比如事故總信號(hào)）;最后配置遠(yuǎn)傳的四遙點(diǎn)表。3.其他配置，110kV智能變電站測(cè)控裝置在SCD文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)閉鎖邏輯的配置。保信子站等保護(hù)管理系統(tǒng)先導(dǎo)入SCD文件，再完成與保護(hù)功能相關(guān)的配置。

5 智能斷路器與電子式互感器的設(shè)置

1.高壓斷路器是變電站中最常見的一種設(shè)備，不論常規(guī)站還是智能站都離不開高壓斷路器。該設(shè)備的運(yùn)行工況直接影響到變電站的故障切除與線路運(yùn)行的恢復(fù)。2.電子式互感器作為智能變電站革命性的設(shè)備，近年來應(yīng)用較廣。其變革性體現(xiàn)在合并單元輸出數(shù)字信號(hào)，保護(hù)用小互感器逐漸退出歷史舞臺(tái);PMU相量測(cè)量單元被WAMS合并;110kV智能變電站電能計(jì)量裝置改為全數(shù)字式，軟件功能可以實(shí)現(xiàn)電能在線計(jì)量。

結(jié)語

智能變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的優(yōu)勢(shì)在于它的一次電氣設(shè)備智能化，這不僅是設(shè)備的“物物相連”，更是模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化的過程。建立在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上的信息傳遞技術(shù)，使得設(shè)備之間的聯(lián)系更緊密，監(jiān)控更便捷，預(yù)判更準(zhǔn)確。

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