數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用研究

    周開顏，陳德洪

    (蘭州石化公司，甘肅蘭州730060)

摘要：研究了數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展、特點(diǎn)和目前狀況，分析了某110kv零號(hào)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，討論了數(shù)字化變電站技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

1引言

    變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)屬于電力系統(tǒng)的“二次部分”，是一個(gè)變電站設(shè)備管理的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，隨著通信技術(shù)迅速發(fā)展，變電站的“一次部分”和“二次部分”聯(lián)系日益緊密，衍生出“數(shù)字化變電站”的概念和技術(shù)。數(shù)字化變電站技術(shù)將日趨成熟，本文對(duì)數(shù)字化變電站技術(shù)在某變電站的實(shí)際應(yīng)用情況做一介紹。

2數(shù)字化變電站介紹

2．1數(shù)字化變電站的介紹

    1995年德國(guó)提出了電力系統(tǒng)iec61850標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)想并開始制定，iec61850是面向未來的變電站自動(dòng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是全世界關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的第一個(gè)完整的通信標(biāo)準(zhǔn)體系。我國(guó)電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)自2000年起，對(duì)iec61850進(jìn)行轉(zhuǎn)化，用近5年的時(shí)間，完成了iec61850到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)dl／t860的轉(zhuǎn)化。

  數(shù)字化變電站三個(gè)主要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合iec61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2-2數(shù)字化變電站的模型

2-2．1主要特征

    數(shù)字化變電站是以變電站一、二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，將物理設(shè)備虛擬化，對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，滿足安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的變電站。

2.2 2核心技術(shù)

    (1)基于iec61850標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通信技術(shù)

    符合iec61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)、智能化的一次設(shè)備(如電子式互感器、智能化開關(guān)等)、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備、自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，面向數(shù)字化電網(wǎng)的需求，數(shù)字化變電站技術(shù)還將涉及的內(nèi)容有：變電站之間、變電站與控制中心之間的信息交互技術(shù)，信息安全技術(shù)，廣域同步采樣技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、實(shí)時(shí)分析技術(shù)，以及一、二次系統(tǒng)的技術(shù)融合。

  (2)電子式互感器

  光電互感器是利用光學(xué)玻璃或光纖傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測(cè)量的新型互感器。它是光學(xué)電壓互感器(0vt)、光學(xué)電流互感器(oct)、組合式光學(xué)互感器等各種光學(xué)互感器的通稱。所利用的物理效應(yīng)也很多，如p0ckels效應(yīng)、kerr效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、farady磁光效應(yīng)、電熱效應(yīng)等類型。其中利用pockels效應(yīng)測(cè)量電壓，利用faradv效應(yīng)測(cè)量電流的方法最直接，且裝置******、精度高。因此應(yīng)用范圍****，研究力度也****，是****發(fā)展?jié)摿Φ臒o源光電互感器。

2 2.3典型方案

    數(shù)字化變電站實(shí)施方案一如圖1所示，數(shù)字化變電站實(shí)施方案二如圖2所示。

2．3數(shù)字化變電站的發(fā)展?fàn)顩r

    近年來國(guó)內(nèi)智能化一次設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量提升非常快，從一些試運(yùn)行站的近期反饋情況可以看出，智能化一次設(shè)備已經(jīng)從初期的不穩(wěn)定達(dá)到了基本滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的水平。工業(yè)以太網(wǎng)是隨著微機(jī)保護(hù)開始應(yīng)用于電力系統(tǒng)的，更是成為近幾年的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主流通信方式。在大量的工程實(shí)踐證明站控層與間隔層之間的以太網(wǎng)通信的可靠性不存在任何問題。而間隔層與過程層的通信對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性提出了更高的要求，但通過近兩年的研究與實(shí)踐，這一難點(diǎn)問題也已經(jīng)解決。

    2006年以來，相繼有采用iec61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站投入運(yùn)行，從110kv到500kv，從單一廠家到多家集成，國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)字化變電站工程實(shí)踐的探索正在向縱深發(fā)展。

    目前我國(guó)投運(yùn)的數(shù)字化變電站均以iec61850為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解、執(zhí)行方面還需進(jìn)一步統(tǒng)一規(guī)范。

3采用數(shù)字化變電站技術(shù)的某公司0變電站實(shí)例分析

3．1系統(tǒng)架構(gòu)

    0#變電站是某石化公司110kv電壓等級(jí)的中央變電站之一，該變電站主要結(jié)構(gòu)為：

    ①110kv系統(tǒng)：進(jìn)線2回，母線3段、主變3臺(tái)，備用