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基于智能变电站综自系统的应用研究
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摘要:智能变电站是组成坚强智能电网的关键环节,从2011年国家电网全面推广智能化变电站可见其重要性。智能变电站的综合自动化系统是传统变电站自动化技术发展的延伸,是智能变电站在数字化变电站基础上,区别传统变电站的关键技术的集中表现。???????关键词:智能变电站;综合自动化系统;设备;技术
1智能变电站综合自动化概述智能变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维护成本,向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展,一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统,已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善智能变电站综合自动化系统,是电力系统发展的新的趋势。
2基于IEC61850的统一通信标准???????传统变电站和智能化变电站站内的设备都被划分为过程层、间隔层、站控层,同时智能站站内的网络被划分为站控层网络和过程层网络(即三层两网)。通过将站内各层网络的通信标准统一,使得不同厂家设备传输模式得到统一,从而实现系统的无缝连接、信息的共享和装置的互操作。在IEC61850通信标准下,智能化变电站具备了信息平台网络化、信息共享标准化的重要特征。
3系统结构目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言,大致存在以下几种结构:3.1分布式系统结构按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备,将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计,采用主从CPU系统工作方式,多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力,解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块之间采用网络技术或串行方式实现数据通信,选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题,提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护,局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构,较多地使用于中、低压变电站。3.2集中式系统结构集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口,集中采集变电站的模拟量和数量等信息,集中进行计算和处理,分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能,后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。3.3分层分布式结构按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元)的二层式分布控制系统结构。也可分为三层,即变电站层、通信层和间隔层。这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点:3.3.1可靠性提高。3.3.2可扩展性和开放性较高,利于工程的设计及应用。3.3.3站内二次设备所需的电缆大大减少,节约投资也简化了调试维护。
4过程层智能设备和技术:???????电子式互感器+合并单元、智能终端(合称智能组件)或者传统式互感器+合并单元、智能终端(合称智能组件)的配合,就地将互感器模拟量数字化,并将一次设备的状态等信息就地采集到智能组件中通过过程层网络或点对点方式传输数字光信号。这种模式大大减少了电缆的连接量,取代的是少量的光缆或光纤连接,同时将全站的信息整合为数字量,为全站信息以统一标准传送提供了基础。???????4.1?电子式互感器???????电子式互感器分为有源式和无源式两类,分类不同,但是与传统互感器相比,电子式互感器都具有绝缘性能优良、弱电信号输出安全、动作范围大、测量精度高等优点。但受环境影响较大,可靠性、稳定性较差,试验的标准和数据还有待完善等现实也不可忽视。所以现阶段电子式互感器还没有在智能站中大规模应用。???????4.2?合并单元???????合并单元的功能主要是将从电流互感器和电压互感器采集的模拟量通过时间同步技术进行同步,其同步过程包括装置间同步和装置内不同类型采样数据进行同步,并将模拟量转化成数字量,按照IEC61850的标准定义的SV模型(采样值传输模型)输出,供间隔层设备使用。???????4.3?智能终端???????智能终端可以接收开关量或模拟量的输入,提供开关量的输出,整合了传统断路器操作箱的功能。定义了基于IEC61850标准下的面向通用对象的变电站事件模型,即GOOSE模型。支持一次设备的状态量等信息按照GOOSE模型形式传输。同时,将二次设备发来的GOOSE命令执行,实现了
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