110kv智能變電站組網(wǎng)方案的探討

趙莉

(北京四方繼保工程技術(shù)有限公司,北京 100085)

110kv智能變電站組網(wǎng)方案的探討

趙莉

(北京四方繼保工程技術(shù)有限公司,北京 100085)

利用全站信息數(shù)字化、信息資源共享化以及通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，智能變電站可以自動(dòng)地控制全站信息，并進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。以下對(duì)智能變電站的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)智能變電站的組網(wǎng)方案加以探討。

110kv智能變電站 IEC 61850 組網(wǎng)方案

根據(jù)《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》中的描述，智能變電站自動(dòng)化包括一體化監(jiān)控系統(tǒng)和輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及輔助設(shè)備等。其中最為核心的部分是一體化監(jiān)控系統(tǒng)，這關(guān)系到智能變電站能否安全有效的投入使用。110kv智能變電站組網(wǎng)與設(shè)備的實(shí)時(shí)控制以及一次設(shè)備傳輸有關(guān)，構(gòu)建合理的組網(wǎng)方案有利于變電站更加穩(wěn)定高效地運(yùn)行。

1 智能變電站的特點(diǎn)

為了保證傳輸變電站的安全性和節(jié)能性，智能變電站對(duì)先進(jìn)技術(shù)以及低碳環(huán)保材料加以利用。利用全站信息數(shù)字化、信息資源共享化以及通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，智能變電站可以自動(dòng)地控制全站信息，并進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。智能變電站將智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備相互關(guān)聯(lián)，同時(shí)不忽略自動(dòng)化運(yùn)行，使變電站能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)變電的功能。就其作用而言，智能變電站能保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，也能在遭受外力破壞的情況下對(duì)信息泄露進(jìn)行防治，減少國(guó)家電力的損失。在智能電路中應(yīng)用自動(dòng)運(yùn)行的傳感設(shè)備，能夠預(yù)測(cè)并處理局部損壞情況，降低電力系統(tǒng)的損失。

2 智能變電站所做的改變

2.1 信息傳輸

智能變電站利用光纖替換電纜，達(dá)到對(duì)相關(guān)信息傳輸進(jìn)行保護(hù)的作用。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)替換電纜在自動(dòng)化信息傳輸中實(shí)現(xiàn)信息共享。

2.2 通信標(biāo)準(zhǔn)

從目前來(lái)看，智能變電站擯棄了早期的通信規(guī)約IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)，而改用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。其中IEC61850通信協(xié)議對(duì)傳統(tǒng)采樣值和實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)量予以支持，并且其互操作性較高，能夠?qū)Ω呒?jí)應(yīng)用予以支持。IEC 61850系列是新變電站自動(dòng)化方式，并對(duì)通信行為與相關(guān)要求進(jìn)行規(guī)范，對(duì)工程、維護(hù)、運(yùn)行等有著影響。

2.3 端子連接

對(duì)于智能變電站而言，在一次設(shè)備和二次設(shè)備之間利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，并放棄使用常規(guī)變電站物理端子，而改用虛端子。此外，智能變電站還利用邏輯連接對(duì)物理連接進(jìn)行替換，目的是減少二次接線的復(fù)雜度和數(shù)量。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的站控層組網(wǎng)架構(gòu)

3.1 網(wǎng)絡(luò)安全區(qū)劃分

在智能變電站的二次設(shè)備中，包括站控層、間隔層、過(guò)程層這三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。依照相關(guān)管理規(guī)定的要求，站控層有四個(gè)安全區(qū)。對(duì)安全I(xiàn)區(qū)而言，對(duì)主機(jī)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)其進(jìn)行分析然后展示，在服務(wù)器中存入數(shù)據(jù)。在I區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)中，在與調(diào)度中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)利用直采直送來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)安全I(xiàn)I區(qū)而言，運(yùn)用服務(wù)器與輸變電設(shè)備對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和輔助，對(duì)電源、消防以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的信息進(jìn)行采集，并分析這些數(shù)據(jù)然后進(jìn)行可視化展示，在服務(wù)器中存入數(shù)據(jù)。在II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)中，在對(duì)II區(qū)數(shù)據(jù)和模型這類信息獲取時(shí)要通過(guò)防火墻，同時(shí)與調(diào)度中心交互信息，可以查詢信息和遠(yuǎn)程瀏覽。而對(duì)于III區(qū)和IV的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)而言，應(yīng)該利用正反向隔離裝置向其發(fā)布信息，并通過(guò)其將這些信息傳輸給其他主站系統(tǒng)。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的站控層組網(wǎng)架構(gòu)

對(duì)主-子交換機(jī)級(jí)聯(lián)方式加以利用，兩臺(tái)智能電子設(shè)備之間的傳輸路由在4個(gè)交換機(jī)之間。在考慮間隔數(shù)量的前提下才能對(duì)交換機(jī)進(jìn)行合理配置，且在交換機(jī)間配備備用端口。在間隔數(shù)量不多的情況下，應(yīng)該對(duì)繼電器中的室主交換機(jī)進(jìn)行取消，在主控室主交換機(jī)中接入室子交換機(jī)。

4 110kv智能變電站組網(wǎng)方案

4.1 MMS+SV+GOOSE三網(wǎng)合一

使SV、GOOSE和MMS端口合一，其中在交換機(jī)級(jí)聯(lián)口不配置SV，在交換機(jī)為MMS配置PVID=102，并根據(jù)過(guò)程層連線需求在交換機(jī)上完成靜態(tài)組播配置。GOOSE通用面向?qū)ο笫录?，SMV單播采樣值服務(wù)，MMS人工制造報(bào)文。SV、GOOSE、MMS實(shí)行“三網(wǎng)合一”，能夠確?？刂粕系目煽?，并對(duì)智能站的二次通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。且對(duì)站域保護(hù)控制、一體化測(cè)控裝置就行了研發(fā)，是的保護(hù)性能提高，保護(hù)控制策略得到優(yōu)化。站域保護(hù)采用直采網(wǎng)跳方案。裝置接人3回110kV進(jìn)線ECVT、1個(gè)110kV分段ECT、3臺(tái)主變高壓側(cè)ECVT和6個(gè)主變低壓側(cè)分支ECVT,共計(jì)l3個(gè)SV直采口。同時(shí)具備1個(gè)GOOSE組網(wǎng)口對(duì)于雙套配置的1 10kV主變高低壓側(cè)智能組件,僅第一套智能組件接入站域保護(hù)裝置。

4.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖+過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)+站控層網(wǎng)絡(luò)

這種方式能夠?qū)χ辈芍碧M(jìn)行保護(hù)，采用插值之后進(jìn)行同步，保護(hù)設(shè)備十分可靠，在保護(hù)設(shè)備中不利來(lái)交換機(jī)。SVGOOSE和MMS分網(wǎng)傳輸，交換機(jī)的負(fù)載不大。但是卻存在投資大和系統(tǒng)復(fù)雜的不足之處。此外保護(hù)功能不高，自動(dòng)化功能較高。對(duì)于該組網(wǎng)方案我們可以這樣進(jìn)行改善：SV和GOOSE共網(wǎng)，減少風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不依賴網(wǎng)絡(luò)，使投資減少并且變電站復(fù)雜性降低。SV和GOOSE共光纖并單元，并在智能終端化光纖中減少50%過(guò)程層的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖。對(duì)SV和GOOSE分時(shí)傳輸技術(shù)加以利用，避免插值再采樣同步誤差的現(xiàn)象發(fā)生。

4.3 無(wú)過(guò)程網(wǎng)

利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖在過(guò)程層設(shè)備和間隔層設(shè)備之間傳輸信息，其中間隔層設(shè)備依靠站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換，并利用間隔層設(shè)備對(duì)報(bào)文傳輸進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣做可以降低投資，使站控層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)最簡(jiǎn)化。

4.4 全網(wǎng)絡(luò)方式

三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)符合IEC61850通信協(xié)議的要求，滿足信息共享，使過(guò)程層SV與GOOSE共網(wǎng)。在組網(wǎng)過(guò)程中由于使用較少的光纖，因此功能分布更加靈活。但其也存在著一些缺點(diǎn)，比如：交換機(jī)和對(duì)時(shí)系統(tǒng)被保護(hù)功能和單元件故障可能護(hù)功能大大依賴，出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)大范圍保護(hù)退出。

5 結(jié)語(yǔ)

就目前形勢(shì)來(lái)看，智能化變電站更適合發(fā)展要求。其中選擇合適的組網(wǎng)方案對(duì)于智能變電站來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。因此本文就智能變電站和傳統(tǒng)變電站進(jìn)行了比較，并對(duì)智能變電站的特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，同時(shí)分析了各類組網(wǎng)方案，希望可以給智能變電站的建設(shè)提供參考。

[1]李瑞生,李燕斌,周逢全.智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則[J].繼電器,2010,38(21)：24-27.

[2]常康,薛峰,楊衛(wèi)東.中國(guó)智能電網(wǎng)基本特征及技術(shù)進(jìn)展評(píng)述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2009,33(17)：10-15.