集成式中低壓數字化變電站自動化系統設計及應用

摘 要：通過對中低壓變電站和變電站執行標準的特點，實現了集中式變電站的保護裝置，設計出了集成式的數字變電站系統。建立了集成式數字化變電站自動化系統的整個構架，實現了集成式中壓數字化變電站自動化的系統設計和應用，為集成式的數字化變電站自動化系統設計提供了可供參考的經驗。

關鍵字：集成式 中低壓 數字化變電站 自動化系統 設計 應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0108-01

數字化變電站的自動化系統取代了傳統的變電站二次系統，實現了一次和二次設備信息的綜合利用，傳統的變電站難以負荷現代化的電力系統的運行和管理模式，實現了集成式中低壓數字化變電站自動化系統的設計以及應用。

1 集成式變電站的自動化系統

集成式的中低壓數字化變電站自動化系統以傳統的中低壓變電站特征為基礎，并將IEC 61850理念融入到傳統的中低壓變電站的自動化系統設計當中，IEC 61850理念在IEC61850-9-1標準的基礎上，并且利用通用事件網，來采集系統內數據，這樣配電網的跳閘功能就收到了保護，配電站耶同時建立了全站的集中保護和控制體系。這個數字化變電站通過分散保護建立了裝置的集成模式，達到了合并單元和智能操作箱的目的，而沒有使用數字變電站典型設備中常使用的合并單元、智能操作箱。不僅建立了傳統的控制單元和后臺連接體系，分散保護裝置還利用數據收集把對應的標準格式發送到集中裝置中。

2 實現過程層采樣

在現在的行業中，通常都是利用IEC 60044-7/8以及9-1的標準來進行單元合并，來實現采集數字化變電站過程的數據。合并單元將數據用點對點的形式發送到間隔層裝置，數字化變電站在目前建設的標準中也有過程層總線的方式，而和其他的標準相比不同的，就是這種方式的報文格式。

35 kV變電站中，大部分保護裝置將其安裝到開關柜上，由此能有效節約輸電線路中所使用的輸電纜線。而這個類型的中低壓變電站，若是使用合并單元采集過程當中的數據，將增加數字變電站的運行費用以及維護的費用。由此可針對自動化數字變電站的實際狀況，在保證了正常的測控功能的前提下，加入了相應的數字化變電站采樣數據的功能。在開關柜上保護了測控裝置的交流采樣板以電纜采集模擬量之后，所中斷的采樣值按照相應的標準，而后根據以太網發送到集中式的保護裝置中。并且現有分散保護測控裝置都有32點采樣模式，由此以這樣的標準也是每個周期為32點，能直接被集中式保護裝置所使用，并不需要進行額外的插值運算。

3 GOOSE

GOOSE通過IEC 61850標準中符合變電站自動化系統快速報文需求機制。可將GOOSE應用到跳閘、合閘以及閉鎖等實時性要求較高的情況，GOOSE通信一般以以太網的組播技術為基礎，根據相應的規定了解到，GOOSE信號的通信延遲小于4 ms，為了保證數據傳輸的實時性以及可靠性，在GOOSE傳輸報文的同時不應進行回執確認，而是使用順序重發的機制進行。同時GOOSE報文在

GOOSE報文在發送和接收端沒有經過TCP/IP協議，而是直接將報文映射到數據鏈路層以及物理層，有效減少了報文傳輸的延時，保證了傳輸的實時性。

當前，多數GOOSE廠家的實時裝置都由實時性操作系統保證的，例如VxWorks系統。可根據當前成熟的分散裝置系統進行開發，同時還應綜合考慮到數字信號處理器的實時性特征，一般采樣硬中斷能夠及時并且準確的啟動，例如32CPLH3uahu0NKor4Ihrkvxw==點采樣，在一個周期內2個中斷之間的時間間隔為625/s。那么這樣的一個硬中斷能滿足系統的實時性要求。

4 集中式保護測控

數字換變電站自動化系統的設計以及應用過程當中，集中式的保護測控裝置有著十分重要的作用。集中式的保護裝置未對保護原理進行一定程度的改進，一個方面是沒有考慮到項目的實際狀況，另一個方面則是針對中低壓保護也沒有進行原理改進的必要。此外，集中式的保護方式受到了一定的條件限制，同時沒有采用工控機對所有間隔進行及時的處理，并且使用了多個CPU板并行處理完成了所有間隔的處理，同時也使用了多個CPU板并行處理實現對間隔的保護。每個CPU的空間僅僅限定在程序內部，當前的系統也僅僅只能處理幾個間隔。雖然結果如此，當在實際的功能上，依舊實現了集成。也就是一個CPU板實現了多條線的跳閘控制以及多個間隔的保護。實際上也就是，將過程數據的獲取和跳閘的命令控制是通過以太網進行實現的。由此在很大程度上降低了數字化自動化變電站的構建以及系統維護的成本，同時也滿足了數字化變電站的相應要求。

數字換的集中式保護裝置是通過CPU板、電源板以及PowerPC板三個部分構成的。PowerPC板實際上也就是數據接收裝置，負責接收數字化變電站所收集的采樣數據。當前所設計開發的PowerPC板的最大接收范圍是16臺分散裝置的采樣數據。并將這16臺采樣數據進行整理組合之后以高速串行總線的發送方式，將所收集到的采樣數據發給總線板上的CPU板。各個CPU板根據其不同的需求獲得不同地址上的數據，這時候就實現了傳統意義上的數據采樣功能。集中式的裝置內部是基于高速串行總線的方式發送采樣數據，高速總線氛圍A、B兩個總線方式發送數據，由此可發送出去較大長度的報文，從而有效提高了集中式保護裝置的性能。

參考文獻

[1]樊陳，黎山平，高春雷，等.集成式中低壓數字化變電站自動化系統設計[J].電力系統自動化，2010（13）.

[2]王璐，王步華，宋麗君，等.基于IEC61850的數字化變電站的研究與應用[J].電力系統保護與控制，2008（24）.

[3]司正，王晉，盛本云，等.數字化變電站自動化系統方案探討[J].繼電器.2007（22）.

[4]孫衛衛，王文忠，楊明玉.簡論數字化變電站自動化對保護的影響[J].硅谷.2011（6）.