220kV智能變電站設計與自動化系統(tǒng)分析研究

摘 要：近些年來，隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，智能變電站已成為電力系統(tǒng)的主要設備，通過先進、科學的智能技術，實現(xiàn)通信平臺網(wǎng)絡化，電站信息的數(shù)字化。智能變電站具備信息監(jiān)測與手機等功能，確保人們供電安全，促進經(jīng)濟快速發(fā)展。對于220kv的變電站而言，實現(xiàn)智能化、自動化運行，網(wǎng)絡通信作為系統(tǒng)功能發(fā)揮、運行可靠的重要保障，如果未認真研究智能化系統(tǒng)，進行可靠性分析，必然影響變電站運行，對電力系統(tǒng)發(fā)展造成嚴重阻礙。所以，對于智能變電站，開展自動化系統(tǒng)分析，是電力系統(tǒng)運行的重要前提。

關鍵詞：220kV 智能變電站 自動化系統(tǒng) 技術分析

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0107-01

1 智能變電站設計的特殊性

首先，電路回路接入。對于常規(guī)變電站而言，設計電流、電壓電路時，通常選擇次級對應方式進行接入，設置錄播與測控設備，通過各個設備、裝置，實現(xiàn)了交流采樣，通過A/D轉換器，對數(shù)字量進行處理、識別。使用雙重化保護裝置，通過互感器，產(chǎn)生二次繞組。若一次設備未達到設計次級數(shù)量，通過電流互感器，將同一次級繞組向不同保護裝置接入，利用串聯(lián)方式接入。而智能變電站，對一次系統(tǒng)開關量、模擬量，實現(xiàn)就地數(shù)字化，再通過光學互感器，實現(xiàn)光纖輸出，直接輸出數(shù)字信息，不產(chǎn)生電流開路、多點接地、電壓短路等問題。通過單元合并，對采集器信號進行采集，按照不同裝置，例如計量、測控、保護等裝置，組織、分配相關數(shù)字。然后通過不同回路，向二次設備傳輸不同熟悉信號，利用光纖多收信息、多發(fā)信號，進而提升現(xiàn)場接線穩(wěn)定性、安全性。所以，通過智能變電站，其電壓、電流等數(shù)字信息，由電流互感器出口開始計算，通過單元合并，實現(xiàn)數(shù)字采樣，在一個通道上，實現(xiàn)不同次級電壓量與電流量的同步發(fā)送。對于常規(guī)變電站而言，由A/D設備裝置轉換開始計算數(shù)據(jù)，在裝置內實現(xiàn)采樣，但一個次級無法與其他次級進行合并傳輸。對于智能化電流與電壓，與常規(guī)站回路比較，實現(xiàn)采樣更簡捷、更安全，且具備極強可操作性。

其次，新型二次接線方式及特點。對于常規(guī)變電站，回路、設備共同確定功能，使設備更具特定功能，而廠家定義了外部輸出、輸入等接口，利用已設定電纜回路，與各設備裝置鏈接，滿足變電站功能需求，而各方施工需按照設計圖紙執(zhí)行。對于智能變電站，對數(shù)字化技術進行優(yōu)化整合，實現(xiàn)了緊湊型功能、二次回路的設計。通過常規(guī)站，實現(xiàn)二次電纜的分散鏈接，確保二次回路的信息規(guī)范整合、數(shù)據(jù)集中分配。

對于常規(guī)線路設計，嚴格電纜裝置、接地屏蔽裝置、保護裝置等要求，必須考慮施工重點、二次設計因素。對于智能變電站，通過光纜實現(xiàn)信息傳輸，具有極強抗電磁干擾性能、帶寬較高等特點，防止電纜電磁兼容、交流誤碰、電壓接地等問題，防止出現(xiàn)繼電拒動、誤動行為，消除各類干擾源，利用控制電纜，實現(xiàn)二次設備耦合，進而保證保護裝置正確操作，降低設備損壞率。另外，在各層級之間，選擇相關數(shù)據(jù)傳輸，具有更高可靠性、穩(wěn)定性，進而確保設備的穩(wěn)定運行。

第三，虛端子、虛回路運用。對于常規(guī)變電站而言，利用直流接點、電壓信號、交流信號等，通過硬電纜，傳輸相關模擬信號。而智能變電站，利用直觀感知，消除電纜接線硬件回路，使二次系統(tǒng)設計不再使用。由于硬電纜回路被取消，可生產(chǎn)虛回路體系，實現(xiàn)網(wǎng)絡信息共享。根據(jù)IEC61850標準，明確定義了GOOSE、采樣值傳輸?shù)膬煞N抽象模型。通過GOOSE模型，為變電站提供快速傳輸數(shù)據(jù)，確保遙信量、跳閘命令、合閘命令的傳輸。IEC 61850標準作為虛回路基礎，具有網(wǎng)絡工程實施、回路表達方式，利用系列工具軟件、網(wǎng)絡自動配置，使智能變電站的回路檢驗、運用問題得以解決。

同時，對于IEC 61850標準而言，構建虛回路體系，滿足建模基本要求，需確保各邏輯接點的輸出信號、輸入信號，在SCD文件中，實現(xiàn)全站信號關聯(lián)，為GOOSE參數(shù)訂閱、數(shù)據(jù)采樣提供充足信息。保證這些信息之后，通過SCD文件，將二次圖紙作為變電站的設計條件、數(shù)據(jù)表達。而系統(tǒng)高度集成、設計融合，使全站模型文件向廠商導入數(shù)據(jù)，減少為對照圖紙，人為輸入信息的差錯率、重復率。對于采樣值傳輸與GOOSE兩種模型的輸出信號，屬于網(wǎng)絡傳遞變量，和傳統(tǒng)屏柜相比，端子具有對應關系，而邏輯連接點就是虛端子，通常采取CAD文件表達虛端子圖。在具體運用中，采取EXECL表達表達采樣值傳輸與GOOSE兩種模型，標注各邏輯節(jié)點數(shù)據(jù)屬性與名稱，確定裝置名稱、虛端子標號。以序號11為例，信息欄內容為：GIS信號為信息類別，跳閘動作為發(fā)送裝置信息，而接收信息委跳閘動作，信息傳輸采取點對點方式，信息裝置欄顯示為110 kV 智能終端，RPIT/ProtInGGIO為數(shù)據(jù)集屬性。訂閱裝置欄：110kv保護裝置為裝置名稱，而PI2/CKGOINGGIO1$ST$SPCSO6$stVal為數(shù)據(jù)集屬性。采取這種數(shù)據(jù)顯示方式，若按照原有設計圖紙，增加了二次施工調試難度。而智能變電站是以間隔設計為基礎，通過間隔設計一套圖紙，利用二次設備進行聯(lián)系圖組網(wǎng)，對GOOSE示意圖、虛端子表、過程圖信息進行表達，提高檢修人員、調試人員、整合人員的圖紙易懂性，主要為背板接線圖與屏后接線圖。

2 220kV智能變電站中自動化系統(tǒng)的可靠性分析

首先，對于智能變電站而言，其自動化系統(tǒng)是否可靠，需對自動化系統(tǒng)可靠性進行分析。在系統(tǒng)具體運作過程中，可滿足電力用戶的通信需求。需評價系統(tǒng)可靠性，評價、分析的基本思路為：以平均無障礙時間、平均障礙時間參數(shù)，評估網(wǎng)絡基本元素安全性、可靠性。另外，通過全面功能，以降級功能可靠度、效能指標，評價系統(tǒng)安全性、可靠性，按照系統(tǒng)拓撲結構，對系統(tǒng)可靠性、安全性進行評估與分析。

其次，智能變電站的可靠度、智能組件、模型分析等，主要為電子器件，通常屬于典型性組件，顯示故障率曲線。隨著時間變化，故障率也隨之改變。若故障率屬于常數(shù)，正常壽命處于II區(qū)。若故障率處于I區(qū)或III區(qū)時，故障率較高，主要由于設備生產(chǎn)時間延長，機械設備逐漸老化所致。

3 結語

綜上所述，隨著智能變電站的推廣和應用，新的規(guī)程規(guī)范需要更好地完善和補充，同時也需要大力推進智能變電站的電氣二次典型設計工作。

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