淺析110kV變電站的數(shù)字化改造

楊學(xué)藝

（龍勝各族自治縣水利電業(yè)有限公司 廣西桂林 541799）

淺析110kV變電站的數(shù)字化改造

楊學(xué)藝

（龍勝各族自治縣水利電業(yè)有限公司 廣西桂林 541799）

本文主要分析了變電站數(shù)字化改造技術(shù)以及其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有針對(duì)性的對(duì)110kV里排變電站進(jìn)行敘述，進(jìn)一步探討數(shù)字化改造實(shí)施方案情況，同時(shí)還詳細(xì)的描述其他內(nèi)容，為后期的110kV變電站的數(shù)字化改造研究提供一定的參考。

110kV變電站；數(shù)字化改造

1 電站數(shù)字化改造方案分析

1.1 數(shù)字化變電站有利方面

1.1.1 使用電子式互感器

電子式互感器信號(hào)采集原理跟常規(guī)形式的互感器采集原理存在明顯的不同。電子式互感器信號(hào)不會(huì)受到磁飽和的影響。就地采集電子式互感器信號(hào)之后就選取使用光纖通信數(shù)字化傳輸?shù)姆绞剑梢匀〉梅浅ｏ@著的采集精度，以及取得非常高的可靠性?；ジ衅饕酝庖蛩厥遣粫?huì)干擾到計(jì)量系統(tǒng)的采集精度，同時(shí)還可以從根本上滿足計(jì)量系統(tǒng)對(duì)于精度所提出來(lái)的要求。

1.1.2 使用光纜通信

一般情況下，都是選擇使用光纜的基礎(chǔ)上使用數(shù)字通信方式完成站內(nèi)一次設(shè)備的電量、開(kāi)關(guān)等信號(hào)的傳輸。該方式可以促使使用的信號(hào)電纜大大減少，同時(shí)還可以有效的防止電纜影響到信號(hào)的傳輸。

1.1.3 實(shí)現(xiàn)站內(nèi)統(tǒng)一通信

選取使用統(tǒng)一的規(guī)定完成站內(nèi)二次設(shè)備的通信，有利于二次設(shè)備的功能集成的實(shí)現(xiàn)，有利于二次設(shè)備的功能集成設(shè)備集中以及設(shè)備間互操作等。

1.2 選擇合適的數(shù)字化方案

選取里排變電站數(shù)字化改造工程來(lái)說(shuō)，工程建設(shè)始終遵循著以下三點(diǎn)原則：①經(jīng)濟(jì)實(shí)用；②技術(shù)先進(jìn)；③成熟可靠，這也是這項(xiàng)工程建設(shè)最為首要的目標(biāo)之一。嚴(yán)格按照現(xiàn)階段的技術(shù)發(fā)展情況來(lái)完成全數(shù)字化方案的有效選取：也就是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的全面開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)電子式互感器以及數(shù)字化過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，促使其層設(shè)備接口跟一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效的智能化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信以及全站二次設(shè)備組網(wǎng)等，詳細(xì)包括以下幾個(gè)方面：①全站設(shè)備需要嚴(yán)格按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)完成統(tǒng)一的建模，于邏輯結(jié)構(gòu)方面來(lái)劃分，分為三層，第一層為“過(guò)程層”、第二是“間隔層”、第三是“站控層。②選取使用電子式的互感器，也就是在主變壓器以及各電壓等級(jí)部位使用電子式的互感器。③選取使用智能的單元，促使其實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)智能化。④全站設(shè)備按站控層網(wǎng)絡(luò)以及過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需要從根本上實(shí)現(xiàn)通信。對(duì)于過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，那么就需要由以下兩個(gè)部分構(gòu)成：采樣值通信、GOOSE通信。

1.3 110kV變電站全數(shù)字化改造方案分析

1.3.1 一次改造系統(tǒng)

①互感器：110kV、主變各側(cè)選取使用電子式的互感器，其主要以光通信信號(hào)形式完成輸出。其中35kV以及10kV則選取使用電子式的互感器，但是在實(shí)際工作中，實(shí)質(zhì)為小電壓模擬輸出方式。其跟本間隔合并單元兩者之間是連接的關(guān)系，同時(shí)，該合并單元主要完成光通信的信號(hào)輸出。②開(kāi)關(guān)：不需要更換室外斷路器本體，選取開(kāi)關(guān)智能單元裝置，將其作為代理設(shè)備，促使一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步智能化。在實(shí)際工作中，智能單元在使用光纖的基礎(chǔ)上完成信號(hào)的輸入以及信號(hào)的輸出。

1.3.2 二次改造系統(tǒng)

站內(nèi)間隔層，需要根據(jù)實(shí)際需要更換保護(hù)測(cè)控裝置、消弧線圈控制裝置、電能表計(jì)控制裝置、直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置等，想要有效實(shí)現(xiàn)，那么就需要滿足IEC61850通信的裝置標(biāo)準(zhǔn)需要。站內(nèi)站控層設(shè)備那么就需要按照實(shí)際情況選擇是使用站控層后臺(tái)還是通信管理機(jī)，兩者均需要支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 設(shè)備組網(wǎng)通信方案分析

嚴(yán)格按照全站信號(hào)數(shù)字化的傳輸標(biāo)準(zhǔn)得到：工程全部的設(shè)均需要按照實(shí)際情況具備通信接口，同時(shí)通信接口還需要從根本上支持IEC61850規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字化變電站通信一般情況下會(huì)被劃分為站控層網(wǎng)絡(luò)以及過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)兩種。在實(shí)際工作中，因?yàn)榇嬖诰W(wǎng)絡(luò)傳輸速率等方面的限制，還難以從根本上實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)合一通信形式，同時(shí)在變電站控制中是因?yàn)椴蓸又狄约伴_(kāi)關(guān)信號(hào)等信號(hào)所以變得非常的重要。在實(shí)現(xiàn)工程的過(guò)程中一般會(huì)選擇使用分網(wǎng)傳輸方式，過(guò)程層跟間隔層兩者之間的信號(hào)傳輸則主要有以下幾個(gè)方面：①采樣值；②一次設(shè)備狀態(tài)信號(hào)；③控制。但是在實(shí)際工作中，采樣值具有較大的傳輸數(shù)據(jù)量。目前已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)實(shí)話說(shuō)很難從根本上滿足多點(diǎn)設(shè)備組網(wǎng)提出的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)還要滿足IEC61850-9-1協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信不組網(wǎng)形式。所以，我們可以得到，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)通信主要由以下兩個(gè)部分構(gòu)成：①一次設(shè)備狀態(tài)；②控制信號(hào)組網(wǎng)，所以，采樣值的傳輸形式為“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”形式。站控層跟間隔層間所形成的通信，不僅僅是包括通信規(guī)約，該類型的傳輸信號(hào)相比常規(guī)形式的站區(qū)傳輸信號(hào)來(lái)說(shuō)差別不是很大。

1.3.4 其他

如果存在不支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的間隔層設(shè)備類型，那么就需要針對(duì)規(guī)約的實(shí)際情況完成單元接入站控層通信網(wǎng)絡(luò)的有效轉(zhuǎn)換。在站內(nèi)的其他設(shè)備或者是系統(tǒng)需要第一時(shí)間完成功能方面的集成，促使目前已經(jīng)存在的設(shè)備數(shù)量進(jìn)一步減少。詳細(xì)的110kV變電站數(shù)字化改造方案如圖1。

圖1 110kV變電站數(shù)字化改造方案

2 110kV變電站的數(shù)字化改造實(shí)施方案

2.1 110kV部分分析

選取使用電子式的互感器，進(jìn)而使用光纖接入室內(nèi)的間隔合并器，同時(shí)還要有效的使用電壓合并器。一般情況下，間隔合并器主要是從電壓合并器方面取得相應(yīng)的電壓信號(hào)。間隔合并器在使用“點(diǎn)到點(diǎn)”方式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)接入間隔層的保護(hù)測(cè)控一體化裝置的安裝，同時(shí)還要完成電子式電能表計(jì)的安裝。與此同時(shí)還要完成就地智能單元的安裝，在上述的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備的數(shù)字化控制。

2.2 主變部分分析

選取使用電子式的互感器。在使用光纖的基礎(chǔ)上完成室內(nèi)主變差動(dòng)以及后備合并器的介入。一般情況下，后備合并器電壓信號(hào)之取自各側(cè)電壓合并器位置；不僅如此，分別接入差動(dòng)以及合并器后備合并器所需要的差動(dòng)以及后備保護(hù)測(cè)控一體化裝置，同時(shí)還要完成電子式的電能表計(jì)的安裝。完成就地智能單元的安裝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各側(cè)開(kāi)關(guān)以及主變本體等一次設(shè)備的數(shù)字化控制，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)其信號(hào)的傳輸，完成GOOSE專用網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示）的主變本體信號(hào)以及主變本體溫度的接入，在實(shí)現(xiàn)GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕A(chǔ)上完成差動(dòng)保護(hù)裝置的有效接入。

圖2 GOOSE專用網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.3 變電站網(wǎng)絡(luò)通信分析

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的正確選擇，對(duì)于變電站內(nèi)通信的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)因?yàn)槭艿娇偩€型網(wǎng)絡(luò)以及環(huán)型網(wǎng)絡(luò)可靠性、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)成本等很多個(gè)因素的影響。其產(chǎn)生的效果難以比上星型網(wǎng)絡(luò)。就目前來(lái)說(shuō)，站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)不出意外均會(huì)選擇使用星型網(wǎng)絡(luò)。對(duì)其過(guò)程層進(jìn)行分析得到，就使用采樣值部分“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”方案。但是，對(duì)于過(guò)程層的開(kāi)關(guān)信號(hào)，一般會(huì)選擇使用GOOSE專網(wǎng)來(lái)完成。在實(shí)際工作中，如果是110kV的開(kāi)關(guān)信號(hào)以及110kV的主變部分的開(kāi)關(guān)信號(hào)等，那么就需要選擇使用GOOSE網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成。實(shí)際工作者，GOOSE專網(wǎng)的使用，需要滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外還要配置專用的GOOSE交換機(jī)，因?yàn)椋瑢Ｓ肎OOSE交換機(jī)最顯著的特征就是具有非常強(qiáng)的科學(xué)性以及可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

在完成110kV變電站的數(shù)字化改造之后，我們?cè)敿?xì)的掌握了數(shù)字化變電站改造相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)、調(diào)試手段以及試驗(yàn)方法。積累非常豐富的改造經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)的傳統(tǒng)變電站數(shù)字化改造提供了相應(yīng)的借鑒。可以在未來(lái)促使各個(gè)廠家實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能方面的不斷完善，性能方面的不斷完善等，不僅如此，還可以促使改造設(shè)計(jì)、改造實(shí)施以及改造維護(hù)的成本實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低，從而在變電站領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)應(yīng)用的有效推進(jìn)。對(duì)于未來(lái)的后續(xù)變電站改造工程來(lái)說(shuō)可以發(fā)揮非常顯著的積極作用以及示范作用。

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TM76

A

1004-7344（2016）06-0085-02

2016-1-28

楊學(xué)藝（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事110kV，35kV變電站及輸電線路工程設(shè)計(jì)，施工管理等方面研究。