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新一代智能变电站二次监控设备集成方案研究

作者: 发布时间:2020-02-12 10:24:46 阅读: 588 次

摘  要:本文阐述了新一代智能变电站对于二次监控设备的技术要求,提出了目前常见的电气主接线形式下对于监控系统设备、电能计量设备、故障录波设备及PMU设备的集成方案,并对监控系统的功能延伸做了研究。根据对文章中提到的监控系统二次设备集成方案的比较给出了本文推荐的集成方式。

关键词:新一代智能变电站  二次设备集成  SMV  GOOSE

 


 

0 引言   

基于国内自2009年起开始积累的智能变电站设计、建设及运维经验,电网公司目前又推出了新一代智能变电站的概念,并开始推动相关的理论探索和工程试点。对于新一代的智能变电站,将会在目前已建成智能变电站的基础上进一步沿着设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化的方向前进[1],。本文拟根据电网公司提出的“十二五”智能变电站建设方案中关于设备集成整合的指导思想,基于调研和目前的硬件处理能力,对应用于新一代智能变电站的二次设备提出切实可行的方案。

1 二次设备集成整合分类

对于二次设备宏观上的集成整合(下称集成),本文提出“同类集成”和“横向整合”两个概念,“同类集成”,顾名思义,指的是同一类设备,如几个不同电气支路对应的测控装置(或保护装置)的集成;“横向整合”,指的是不同功能设备之间的集成整合,如继电保护和测控设备的整合、测控设备和PMU、计量设备之间的整合等。

2监控系统设备集成及功能延伸

在传统变电站中,监控系统的测控装置均配置模拟量采样的AI板卡、数字量采样的DI板卡及控制输出的AO、DO板卡,为保证可靠性和二次屏柜内合理的电缆密度,一般为各个电气单元分别配置的独立的测控装置,在目前的智能变电站中,尽管测控装置已将这些前置板卡的大部分功能下放给合并单元(MU)和智能终端(ST),测控装置本身仅作为数据处理单元使用,为测控装置的跨间隔集成提供了可能,但工程实际中仍然延续了传统变电站设计及运行的思维方式,绝大部分智能变电站工程中仍然采用测控与电气单元“一对一”的配置方式。根据处理器功能和价格基本沿摩尔定律变化的情况,本文认为新一代智能变电站可以基于测控装置硬件的数据处理能力,考虑“同类集成”,形成跨间隔或跨电压等级的测控。

2.1  3/2接线形式下测控设备的集成方案

由于测控设备一般采用网络采样、网络跳闸的方式与智能一次设备通信,故集成后的测控设备并不会增加光缆网络接线的复杂度,因此测控设备的集成具有天然的优势。按照电网公司2011版通用设计,对于采用3/2接线形式的变电站或电压等级,过程层GOOSE及SMV交换机按串组屏,这种组屏方式下,在近期试点的新一代智能变电站中可按照每串配置双套测控装置的方案,以取代目前按照每台断路器、每条线路及高抗分别配置单套测控装置的方式,本文之所以推荐配置双套测控装置,是为了解决单台测控装置故障或检修时对于整串的测量和控制问题;在远景的智能变电站中,也可考虑每两串或多串的测控设备相互集成,对于规模不大的变电站,甚至可根据测控设备的硬件条件,采用基于整个电压等级的测控。

2.2双母线接线形式下测控设备的集成方案

对于采用双母线接线(含双母线单、双分段接线)形式的220kV(330kV、110kV)电压等级,可按照整个电压等级配置双套测控装置考虑,对于采用双母线双分段接线形式的,也可采用I-III段母线及II-IV段母线分别配置双套测控装置的方案。根据文献2推荐的交换机配置方式,双母线接线形式按照电压等级配置过程层根交换机,各支路分别配置过程层分交换机,集成式测控装置可通过与过程层根交换机的互联实现与其管辖的全部支路的数据交互。

2.3 66kV及以下电压等级测控设备整合方案

66kV及以下电压等级的一次主接线常见于两种情况,一种是高电压等级变电站的低压侧,66kV(或35kV)侧主接线一般为每台主变带一段母线,每段母线下仅有站用变压器和电容器、电抗器等无功设备,母线间无相互联系,对于这种接线形式,由于每段母线所接的分支数一般不多,可按照每段母线配置一台综合装置,整合保护、测控、计量、录波等功能,并采用直采直跳的采样跳闸方式,为确保各项功能的独立性,采用独立的功能插件和CPU单元,仅电源、I/O等插件采用同一接口。此时的集成式设备已不局限于测控的功能,还包含了保护、计量、录波等功能,因此是本文节提及的“同类集成”及“横向整合”的统一体。

2.4监控系统与PMU系统的集成

PMU系统前置采集模块与测控装置采集的信息有相当部分重叠,信息处理的逻辑均相对单一,因此本文推荐在新一代智能变电站中,由测控装置集成PMU前置采集模块的功能,以减少站内的网络接线。PMU子站的数据收集、处理及与PMU主站的通信等功能可相应由监控系统实现,故PMU子站可以集成到监控系统内,作为监控系统的一个功能模块。

2.5监控系统功能延伸

新一代智能变电站信息共享程度将在目前智能变电站的基础上进一步提升,基于对全站信息的掌控,监控系统的功能可进一步延伸到自动装置和站域控制领域[3],目前预期能够较完善的实现简易母线差动保护、备用电源自动投入(简称备自投)等基于多间隔设备信息的综合决策。

(1)简易母线差动保护功能

简易母线差动保护用于连接多个支路的母线段的保护,用于解决主变低压侧后备保护动作时间较长导致的设备损坏问题,当主变低压侧母线故障时动作于瞬时跳开该母线连接的电源支路,目前的智能变电站一般采取配置独立的装置或在主变保护内部增加简易母差功能模块的方式实现该功能,本文认为,基于对象母线上各个支路保测装置GOOSE信息的共享性和交换机对于报文的优先级处理技术,可由该母线上各电源支路的保测装置分散实现简易母差保护功能。

(2) 站域备自投

站域备自投以网络化的方式在GOOSE网络底层就地实现,在新一代智能变电站中,可考虑由写入备自投逻辑的测控装置直接利用过程层网络集中采集的各级母线电压、进线电流、相关断路器、隔离开关位置等信息交互,结合当前的运行方式,根据运行策略和当前的状态以及功能逻辑判别,通过计算分析向过程层设备发送控制命令。

3 结论新!为您提供类似表述,查看示例用法:

(1)数据的网络化采集方式替代传统的硬接线采集,为监控系统测控装置的跨间隔集成创造了条件。

(2)集成的测控装置在数据采集时应基于计算采用合理传输速率的采样端口,跨间隔集成的测控装置应重点注意完善防误操作技术。

(3)新一代智能变电站条件下,监控系统的设备可以根据实际考虑集成传统上由独立系统完成的计量、PMU、录波等功能。

 

参考文献:

[1] 丁广鑫. 智能变电站建设技术[M]. 北京:中国电力出版社,2009.

[2] 刘振亚.电网公司输变电站工程通用设计[M]. 北京:中国电力出版社,2011.

[3] 姚成,黄国方,仲雅霓,等.基于站控层GOOSE的站域控制实现方案[J].电力系统自动化,2012,36(18):159-161.