智能變電站自動化系統分析

楊樹興*

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智能變電站自動化系統分析

楊樹興*

（內蒙古電力（集團）有限責任公司烏海電業局，內蒙古烏海，016000）

為優化智能變電站自動化系統的可靠性,遵循通信網絡系統可靠性分析的基本思路,采用可靠性框圖分析方法分析計算了影響自動化系統網絡可靠性的關鍵因素,并著重從網絡拓撲結構選型、系統的冗余配置方案、網絡的管理與維護等方面,提出自動化系統網絡可靠性優化策略,以指導和優化系統設計。

智能；變電站；自動化；系統

1 智能變電站設計的特殊性

首先，電路回路接入。對于常規變電站而言，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，實現了交流采樣，通過A/D轉換器，對數字量進行處理、識別。使用雙重化保護裝置，通過互感器，產生二次繞組。若一次設備未達到設計次級數量，通過電流互感器，將同一次級繞組向不同保護裝置接入，利用串聯方式接入。而智能變電站，對一次系統開關量、模擬量，實現就地數字化，再通過光學互感器，實現光纖輸出，直接輸出數字信息，不產生電流開路、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、多發信號，進而提升現場接線穩定性、安全性。所以，通過智能變電站，其電壓、電流等數字信息，由電流互感器出口開始計算，通過單元合并，實現數字采樣，在一個通道上，實現不同次級電壓量與電流量的同步發送。對于常規變電站而言，由A/D設備裝置轉換開始計算數據，在裝置內實現采樣，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，與常規站回路比較，實現采樣更簡捷、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行。對于智能變電站，對數字化技術進行優化整合，實現了緊湊型功能、二次回路的設計。通過常規站，實現二次電纜的分散鏈接，確保二次回路的信息規范整合、數據集中分配。對于常規線路設計，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，防止出現繼電拒動、誤動行為，消除各類干擾源，利用控制電纜，實現二次設備耦合，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，選擇相關數據傳輸，具有更高可靠性、穩定性，進而確保設備的穩定運行。第三，虛端子、虛回路運用。對于常規變電站而言，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，使二次系統設計不再使用。由于硬電纜回路被取消，可生產虛回路體系，實現網絡信息共享。根據IEC61850標準，明確定義了GOOSE、采樣值傳輸的兩種抽象模型。通過GOOSE模型，為變電站提供快速傳輸數據，確保遙信量、跳閘命令、合閘命令的傳輸。IEC61850標準作為虛回路基礎，具有網絡工程實施、回路表達方式，利用系列工具軟件、網絡自動配置，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，實現全站信號關聯，為GOOSE參數訂閱、數據采樣提供充足信息。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、數據表達。而系統高度集成、設計融合，使全站模型文件向廠商導入數據，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，屬于網絡傳遞變量，和傳統屏柜相比，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，標注各邏輯節點數據屬性與名稱，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110kV智能終端，RPIT/ProtInGGIO為數據集屬性。訂閱裝置欄：110kv保護裝置為裝置名稱，而PI2/CKGOINGGIO1＄ST＄SPCSO6＄stVal為數據集屬性。采取這種數據顯示方式，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系圖組網，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的可靠性分析

首先，對于智能變電站而言，其自動化系統是否可靠，需對自動化系統可靠性進行分析。在系統具體運作過程中，可滿足電力用戶的通信需求。需評價系統可靠性，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，評估網絡基本元素安全性、可靠性。另外，通過全面功能，以降級功能可靠度、效能指標，評價系統安全性、可靠性，按照系統拓撲結構，對系統可靠性、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，正常壽命處于II區。若故障率處于I區或III區時，故障率較高，主要由于設備生產時間延長，機械設備逐漸老化所致。

3 結束語

綜上所述，隨著智能變電站的推廣和應用，新的規程規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。

[1] 朱林, 陳金富, 段獻忠. 數字化變電站冗余體系結構的改進及其可靠性和經濟性評估[J]. 電工技術學報, 2009, (10).

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[5] 謝志迅, 鄧素碧, 臧德揚. 數字化變電站通信網絡冗余技術[J]. 電力自動化設備, 2011, (09).

[6] 徐立子. 變電站自動化系統的可靠性分析[J]. 電網技術, 2002, (08).

Intelligent Substation Automation System Analysis

YANG Shuxing*

(Wuhai Electric Power Bureau, Inner Mongolia Electric Power (Group) Co., Ltd., Inner Mongolia Wuhai, 016000, China)

In order to optimize the reliability of intelligent substation automation system and follow the basic idea of the reliability analysis of communication network system, reliability block diagram analysis method was used to analyze and calculate the key factors affecting the reliability of the automation system network, and the selection of network topology structure was emphasized. The system's redundancy configuration scheme, network management and maintenance, etc., proposes an automation system network reliability optimization strategy to guide and optimize the system design.

intelligence; substation; automation; system

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.087

TM762

A

1672-9129(2018)01-0205-02

楊樹興. 智能變電站自動化系統分析[J]. 數碼設計, 2018, 7(1): 203-204.

YANG Shuxing. Intelligent Substation Automation System Analysis[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 203-204.

2017-12-15；

2018-01-22。

楊樹興（1974-）男，內蒙古烏海市人，內蒙廣播電視大學，本科，研究方向：信息技術的發展對現代電力管理的影響。E-mail: ysx139816@163.com