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          35 kV數(shù)字化變電站設計方案探討

          作者: 時間:2009-12-23 來源:網(wǎng)絡 收藏

          在10 I,Ⅱ段母線處各設備一臺合并單元,采集10 I,Ⅱ段母線的進線和10條饋線部分的三相線路保護和測量電流值,同時采集10 I,Ⅱ段母線的單相線路電壓值和零序電壓值,其中10 kVⅡ段母線處的合并單元也負責采集10 kV母聯(lián)部分電流值。
          4.2 智能斷路器
          中,智能開關設備的研究和現(xiàn)場應用相對滯后一步。因此在目前的技術條件下,可供選擇的智能開關設備不是很多,目前主要的還是一些國外廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品,國內(nèi)的廠家也已經(jīng)在開發(fā)適用于各種電壓等級的智能開關設備,其中35 kV和10 kV的智能開關柜已經(jīng)開始試用。
          本方案中,35 kV和10 kV智能開關設備選用智能化的成套開關柜,配備智能保護(控制)裝置,這種裝置應具有自動采集交流量和監(jiān)視斷路器狀態(tài)等功能,并以IEC61850標準與站內(nèi)其他IED進行。另一種方案是采用常規(guī)的開關柜,再在開關柜上加裝基于IEC61850標準的保護、測控一體化裝置及智能操作箱來實現(xiàn)智能開關柜的功能。
          4.3 交換機
          以太網(wǎng)交換機在過程層的主要網(wǎng)絡部件,由于過程層所處的惡劣電磁環(huán)境,以及采樣值和GOOSE信息對實時性的要求,方案中選擇工業(yè)以太網(wǎng)交換機。
          這種工業(yè)以太網(wǎng)交換機應滿足IEC61850-3中環(huán)境對設備的要求,較普通交換機更加堅固,可安裝在標準DIN導軌上,并有冗余電源供電,接插件采用牢固的DB-9結構或者更加堅固的具有IP67防護等級的M-12接口,用以滿足苛刻的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境,可以抵抗震動,腐蝕和電磁干擾,大大提高了設備和網(wǎng)絡的可靠性。交換機采用雙全工交換模式,支持IEEE802.1q(虛擬局域網(wǎng))和IEEE802.1p(優(yōu)先級標簽)這兩個與網(wǎng)絡通信服務質(zhì)量密切相關的協(xié)議。其中,IEEE802.1q定義了基于端口的虛擬局域網(wǎng)(VLAN),IEEE802.1p定義了報文傳輸優(yōu)先級,后者對于過程總線上采樣值報文和跳閘GOOSE報文的實時傳輸十分重要,因為當過程總線上數(shù)據(jù)通信負荷較大時,通過給采樣值報文和跳閘GOOSE報文置上高優(yōu)先級標簽,可以保證這兩類報文會在交換機內(nèi)優(yōu)先轉發(fā)出去。
          在網(wǎng)絡結構上,工業(yè)以太網(wǎng)交換機利用光纖雙環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡架構和環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議,光纖網(wǎng)絡具有很高的抗干擾性,環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議相對于標準以太網(wǎng)的STP(生成樹協(xié)議)及RSTP(快速生成樹協(xié)議)的斷路恢復時間有了明顯提高,如業(yè)界領先的工業(yè)交換機制造商MOXA公司的專有環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議MOXA Turbo Ring協(xié)議,能夠在環(huán)網(wǎng)線路出現(xiàn)故障時在20 ms內(nèi)切換到備份路徑,保持通訊的不間斷運行,大大提高了網(wǎng)絡的可恢復性。并可根據(jù)需要靈活選配光端口和電端口的數(shù)目。
          此外,由于合并單元、保護設備和開關控制器所傳輸信息的重要性,它們均應直接和交換機端口相連,即保證各自享有獨立的帶寬。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/157712.htm


          5 建設過渡方案
          目前,國內(nèi)變電站系統(tǒng)的應用和實施尚處于起步階段,尤其是非常規(guī)互感器還需攻克一些技術難題,國內(nèi)滿足要求、可推廣應用的智能一次設備太少;就交換機和嵌入式智能裝置而言,在過程層應用1 000 MB以太網(wǎng)的技術還不成熟;諸如此類問題決定了數(shù)字化變電站的推廣不可能一步到位,必須根據(jù)各地實際情況分階段按不同的工程方案實施。
          第一階段:變電站自動化系統(tǒng)在變電站層和間隔層真正實現(xiàn)IEC 61850,實現(xiàn)不同廠家IED之間的互聯(lián)和互操作;而過程層設備采用常規(guī)設備,間隔層設備采用傳統(tǒng)的點對點硬接線聯(lián)結方式接入常規(guī)互感器和斷路器;目前很多已投運的數(shù)字化變電站采用的都是這種方案。
          第二階段:在不改變現(xiàn)有常規(guī)一次設備的基礎上,通過在一次設備本體或附近加裝模擬式輸入合并單元和智能控制單元完成過程層設備的智能化;間隔層設備全部取消了模擬輸入、開入和開出,僅通過通信按照IEC61850-9-1/2與合并單元、按照GOOSE與智能控制單元連接;間隔層、過程層間完全通過數(shù)字化連接,取消了大量點對點硬接線連接。這種方案是比較主流的。
          第三階段:變電站層和間隔層、過程層全部實現(xiàn)數(shù)字化。過程層設備采用非常規(guī)互感器和智能一次設備,過程層的測量、監(jiān)視和控制全部實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化,采用1 000 MB雙環(huán)型網(wǎng)絡架構,變電站總線和過程總線合二為一,最大限度地實現(xiàn)了信息共享和系統(tǒng)集成,是今后數(shù)字化變電站的最終發(fā)展方向。但由于非常規(guī)互感器、智能斷路器及其他智能一次設備目前仍有大量的技術問題未解決,因此這種方案在目前的實際工程應用中基本處于示范性探索階段。


          6 結 語
          數(shù)字化變電站是未來變電站自動化發(fā)展的方向,本文首先介紹了數(shù)字化變電站的關鍵技術,并基于IEC61850標準,了35 kV數(shù)字化變電站模型,內(nèi)容包括系統(tǒng)主接線,變電站網(wǎng)絡,IED及電氣設備的配置等。從目前國內(nèi)外高壓電氣設備和二次設備(IED)的發(fā)展情況和運行經(jīng)驗來看,數(shù)字化變電站的建設還需要一個比較長久的過程,可以走先改造,再建新站,先部分數(shù)字化,再完全數(shù)字化的道路,對此,本文最后提出了建設基于IEC61850數(shù)字化變電站的過渡方案。


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