110kV智能变电站技术研究

110kV智能变电站技术研究

(南京国电南自电网自动化有限公司南京210000)

摘要:对于我国的智能变电站的发展情况来说,虽然目前还处在一个起步阶段,但是对于传统的变电站的系统保护和一次性设备的自动控制带来了很大的调整,在未来,智能变电站必定是一个发展的趋势。这就需要将110kV变电站的技术更加的成熟,并且还需要不断的增加系统的兼容性和自动化综合能力,使得系统的稳定性更加优良并更好地突破现有的技术。

关键词:110KV;智能变电站;技术

一、关于智能变电站

变电站作为电网的接点,担负着连接网络、传送电能、分配负荷、电压变换/调整等功能。我国在建设常规变电站和数字化变电站方面积累了大量的成功经验,而智能化变电站是以数字化变电站作为基础、以设备智能化、信息标准化、控制智能化及互动技术为特征的新型变电站。

智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需求支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。与数字化变电站相同,智能变电站系统结构由站控层、间隔层、过程层三部分组成,其核心为一次设备智能化和二次设备网络化。智能变电站依托统一的支撑平台、统一的信息建模和智能高级应用,可以实现与调度中心、输变电系统、电网大用户、新能源及分布式电源、站内设备与资产维护管理、相邻常规/智能变电站的可靠连接,具有易拓展、易升级、易改造、易维护的特点,从而适应智能电网信息化、自动化、互动化的技术特征。

二、110kV智能变电站技术分析

1.智能高压设备

智能变电站的最主要的特点就是智能高压设备的应用,应用此设备的明显特点不仅可靠性高,而且不需要进行维护,同时这也是智能变电站最主要的技术。其中,智能高压设备主要由3部分组成,即高压设备、控制器、智能组件。高压设备和控制器借助智能组件完成连接,这样一来,就具有了多种功能,例如:测量控制、检测、保护等。技术特征表现在网络控制、状态检测等。

对于智能变电站的状态检修来说,高压设备状态检修大多数都是依靠人工检查、试验来完成的,比如:检查有无异常声音、绝缘试验、色谱检查等,将这些方法统称为人工检测方法或者是离线检测。然而,这些方法都存在一定的缺陷和漏洞。因此,在使用智能高压设备过程中,将离线检测转变为在线检测,及时掌握运行状态,如果出现系统故障,那么可以立即发出报警信号。

2.统一建模

在现有的变电站通信标准中,IEC61850规约体系最为完善。相对于基于报文结构的传统规约,IEC61850有明显的优势,如应用面向对象技术、采用数据对象统一建模、提出系统的分层结构、将映射的方法和具体网络独立、提供基于SCL的系统配置管理等。它是一个开放式的变电站自动化体系,避免了繁琐的协议转换,实现了来自不同厂家的IED之间的信息共享和良好互操作性,从而提高了系统的稳定性,避免了重复投资,降低了系统维护成本。

3.集中式保护测控装置的应用

集中式保护测控装置是按照实现每一段电压等级不同的母线上所有的设备的保护、测控功能设计而开发的;主变按照一个独立的间隔来配置一套集中式保护测控装置实现主变所有保护、测控功能。

该变电站有110kV线路两条,采用一台集中式保护实现;主变间隔配置1台集中式保护装置完成变压器所有的电气量保护(包括差动保护、高、中、低后备保护测控);35kV电压母线两段,每段母线上所有设备由一台集中式保护测控装置实现保护测控功能;10kV电压母线两段,每段母线上所有设备由一台集中式保护测控装置实现保护测控功能。鉴于检修方便,集中式保护测控装置冗余配置,组屏安装在主控室内。集中式保护测控装置采用模块化设计,每个间隔设备保护功能完全独立,所有保护功能完全按照成熟的保护原理及配置原则,装置电源模块采用冗余配置,保证装置电源可靠性。

4.IEEE1588网络对时的应用

智能变电站中数据的实时性对网络时钟的同步要求非常高。IEEE1588定义了一种用于分布式测量和控制系的精密时间协议,其网络对时精度可达亚μs级,是应用于IEC61850智能化变电站的理想对时方式,鉴于IEEE1588高精度的分布式网络对时特点,IEEE1588的交换机和以太网芯片有成熟的商业应用后,IEEE1588网络对时很好地解决了智能化变电站中对时问题。智能变电站间隔层、过程层采用IEEE1588网络对时,结合支持IEEE1588的交换机,实现IEEE1588对合并单元、保护装置的精确对时。整站不设置单独的对时网络,采用IEEE1588对时、GOOSE网、SV网三网合一的模式。该模式不仅节约了变电站建设的成本,也是在智能变电站技术的一种有益的尝试。

5.基于GOOSE报文共享程序化操作应用

GOOSE网替代了传统IED间硬接线的通信方式,为逻辑节点间通信提供了快速高效的方案。GOOSE报文不仅可传输状态信息、模拟量信息,还可传输时间同步信息,在实现网络化连接的同时极大地节省了二次电缆的敷设,降低了变电站建设和维护的成本。

程序化操作操作功能以间隔层设备为主体,间隔层集中式保护测控装置通过GOOSE网络对变电站间隔设备的运行状态切换实现了一键式智能操作。与传统的站控层分步操作相比,操作过程更加优化,操作步骤更加简练,使变电站倒闸操作更加安全快捷,有效避免了误操作,提高了电网运行的可靠性。具备直观的图形界面。减少人工参与是智能化的一个重要体现。

6.网络化备自投应用

本站改变了传统变电站备自投的模式,完全采用了网络化备自投,以实现备用电源之间的切换。网络化备自投是以网络化方式在GOOSE网络底层就地实现网络化备自投,直接利用过程层网络集中采集的各级母线电压、进线电流、相关开关刀闸位置等信息交互,结合当前运行方式,根据运行策略和当前的状态以及功能逻辑判别,使测控装置通过计算分析向过程层设备发送控制命令。与常规备自投装置相比,取消了专用的备自投装置及各保护之间的连接线,避免了各间隔信息的重复采集,网络化采集和传输减少了信息传输环节,提高了备自投动作的可靠性。

7.网络化低频低压减载装置的应用

此技术的应用,是把变电站母线运行的一切信息借助网络进行采集和处理,以便作出准确的判断,通过对信息的整合与减载利用网络再发送到间隔层设备中完成执行操作。和传统低周低压减载装置相比,能大大减少重复采集信息与定值分散整定的现象,这样一来,使装置动作既准确,又可减少整定校验工作任务。

三总结

智能变电站是电网建设和改造中转换和控制能源的核心平台,110kV智能变电站技术不仅能为电网运行的安全稳定提供数据基础,也为智能电网的高效和自愈提供了技术支持。

参考文献:

[1]吴罡,李琳,李翔等.110kV智能变电站设计方案初探[J].江苏电机工程,2011,30(2):31-35.

[2]程春晖.110kV智能变电站的设计方案研究[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(19).

[3]马悦,邹振宇.110kV智能变电站设计探讨[J].山东电力技术,2011,(3):12-16.

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