綜合自動化變電站數字化升級改造要點探討

摘 要：按照南方電網公司變電運行智能化、二次系統一體化建設步伐，不斷提升電網的智能化水平的要求，我局先后在我局220 kV灣塘變、110 kV衛城變等多個變電站進行常規變電站升級改造數字化變電站的工作。本文對變電站進行數字化升級改造的可行性、必要性、優越性等進行了簡單闡述。并在分析了數字化變電站組網方案后，對常規變電站數字化升級改造的技術途徑、組網方案、設備性能要求等進行了詳細分析研究。

關鍵詞：變電站 數字化 IEC61850標準 升級改造

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0094-01

數字化變電站是國際電工組織公認的變電站自動化發展的主要方向，也是我國智能電網系統建設規劃中的一個重要組成部分。數字化變電站與常規變電站相比，具有信息數據的統一化標準，實現了不同智能IED電子設備間數據信息的實時共享和操作。其通信模型集成統一，信號傳輸實時準確，大大降低變電站的綜合運行維護費用。故，對常規變電站進行數字化改造的技術要點進行研究分析，就顯得非常有工程實踐意義。

1 數字化變電站組網方案

常規變電站按照IEC61860變電站標準的要求，基于完整的三層（站控層、間隔層、過程層）兩網（站控層網、過程層網）結構型進行全數字化改造。由于數字化變電站其數字信息通信網絡集成化程度較高，IED設備間數據的傳遞與共享在很大程度上依賴網絡通訊規約的統一轉換。為了確保數字化變電站網絡通信的實時可靠性，站控層與間隔層間的網絡組網方式應按照冗余以太網架構進行組網，且其數據傳輸速率應不低于100 Mbps。整個數字化變電站網絡宜采用雙星型結構，并采取雙網雙工通信方式進行數據傳輸，提高網絡冗余度，實現網絡無縫切換，確保站控層各種監控工作站、五防工作站、遠動工作站、服務器數據庫間數據信息的實時可靠通信。站控層與間隔層網絡主要傳輸MMS和GOOSE兩類信號。過程層與間隔層間數據信息通信網絡主要采用GOOSE和SV兩類信號進行傳輸，通過GOOSE信號網絡的雙網雙工運行方式，確保同IED設備間數據信息資源的無縫通信共享。如220 kV灣塘變電站共有220kV、110 kV、10 kV三個電壓等級，其站控層采用雙網星形結構的組網模式，而間隔層分別以220 kV和110 kV兩個部分的測控、保護、故障記錄等IED設備裝置進行子網組建，經GOOSE A網和GOOSE B網接入到站控層中。

2 常規變電站數字化升級改造技術要點

數字化變電站是由智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建，建立在IEC61850通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的新型現代化變電站。

2.1 基于IEC61850標準進行統一集成建模

建立基于IEC61850標準的集成統一通信網絡，是常規變電站進行數字化升級改造的重要保障基礎。各種支持IEC61850 標準的IED電子設備將取代非IEC61850通信規約的產品，進而實現間隔層中不同IED設備間數據信息資源的實時享。站控層中，通過支持IEC61850標準的后臺軟件、實現各類監控工作站與間隔層各IED智能設備統一通信，進而建立滿足IEC61850標準的變電站綜合自動化系統，確保變電站安全可靠的運行。

2.2 設備操控的智能自動化功能實現

對于常規變電站自動化系統中的過程層設備，如斷路器、隔離刀閘等一次設備暫不具備數字化輸出功能。因此，在進行變電站數字化升級改造過程中，需對其進行數字化接口改造，采用就地安裝智能操作箱，對設備相關數據信息數字化處理并經過GOOSE數據通信網與間隔層中測控、保護等電子設備進行通信。從而實現斷路器、隔離刀閘等過程層開關設備的就地智能化處理，確保與相關二次設備的實時通訊和控制，進而實現一次設備的智能化操控。

2.3 數據采集合并單元實現模擬量分散采樣

數字化變電站采用電子式互感器（ECT、EVT）采集現場數據信息。而由于待改造常規變電站系統中采用傳統互感器，其模擬量無法直接接入數字化系統，需對常規變電站互感器進行升級改造。采用模數轉換模塊轉換后接入基于IEC61850標準的MU合并單元，對常規互感器所采集的模擬量進行采樣，并實時轉換成對應的數字信號，且嚴格按照IEC61850-9-1或IEC61850-9-2標準要求輸出并送往間隔層中相關的二次測保設備中，完成對應數據信息的實時采集。當然，也可以采用直接更換為電子式互感器的方式來進行改造。

2.4 數據信息及測控命令的集中式處理

集中分散式結構是變電站數字化升級改造的主要網絡架構，采用支持IEC61850標準的站控層軟、硬件設備構成整個數字化變電站的運算分析核心，并通過滿足IEC61850標準的網絡通信與間隔層IED設備、過程層MU合并單元等進行實時數據信息通信共享。變電站系統中的220 kV、110 kV高壓進出線、主變等可通過支持IEC61850通信規約標準的測控、保護裝置集中組屏布置、而對于35 kV及以下的中低壓單元，采用室內、外開關柜就地分布裝設方式，采集開關柜中的相關數據信息，實現與站控層相關功能單元的實時通信，構成完善的基于IEC61850標準的數字化變電站自動化系統。

2.6 信息的安全性

由于數據信息通信的安全可靠性直接關系到整個網絡系統的安全運行可靠性，因此，在變電站數字化升級改造過程中，必須考慮二次系統的安全防護問題。系統應滿足《變電站二次系統安全防護方案》的要求，實現二次系統的安全分區。確保數字化變電站系統安全穩定的運行。

3 結語

常規變電站的數字化升級改造過程中，在滿足IEC61850標準的基礎上，要充分利用變電站現有的一次設備和二次系統，提高升級改造經濟效益。根據IEC61850等國家規范標準要求，結合變電站實際情況，采取合適有效的數字化升級改造網絡架構和數據通信模式，使常規變電站平滑穩定、安全可靠的向數字化、網絡化、智能自動化變電站過渡，就顯得非常有工程實踐應用意義，具有非常大的研究價值。

參考文獻

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