數(shù)字化變電站二次設(shè)備配置方式探討論文
摘要：隨著技術(shù)的進(jìn)步，變電站一次設(shè)備逐漸向數(shù)字化的方向發(fā)展。這對(duì)二次設(shè)備提出了新的挑戰(zhàn)。在一次設(shè)備數(shù)字化的基礎(chǔ)上，二次設(shè)備的配置將更加多樣化。本文將描述數(shù)字化變電站可能的幾種二次設(shè)備配置方式，并從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、設(shè)備管理方式等方面探討各種配置方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站;變電站二次配置;變電站保護(hù)配置;變電站二次網(wǎng)絡(luò)
從國(guó)際國(guó)內(nèi)的情況看，數(shù)字化PT/CT及智能化一次設(shè)備開始大量應(yīng)用于各個(gè)電壓等級(jí)的變電站，使變電站的二次布線有了革命性的變化。采用電磁型PT/CT的傳統(tǒng)變電站，一次系統(tǒng)的信號(hào)采用電纜以模擬量的方式傳送到控制室，控制室的二次設(shè)備必須具備自己的采樣回路才能獲取需要的數(shù)據(jù);而采用數(shù)字化的PT/CT及智能化一次設(shè)備的數(shù)字化變電站，其一次系統(tǒng)的信號(hào)通過光纜以數(shù)字量的方式送到控制室，控制室的二次設(shè)備只需要具備通信功能即可獲取需要的數(shù)據(jù)，節(jié)省了電纜投資，提高了采樣性能，增強(qiáng)了二次系統(tǒng)的可靠性。本文將在傳統(tǒng)的二次設(shè)備配置的基礎(chǔ)上，提出幾種新的二次設(shè)備配置的方法，并探討各種配置方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
一、變電站二次設(shè)備的傳統(tǒng)配置方式
因二次設(shè)備的采樣數(shù)據(jù)不能共享，故所有二次設(shè)備都有自己的采樣回路，獲得的采樣數(shù)據(jù)只能自己使用，導(dǎo)致一二次設(shè)備之間有大量的電纜連線，為設(shè)備的調(diào)試及施工帶來了大量的查線工作，同時(shí)二次系統(tǒng)的配置形成了目前的各個(gè)二次系統(tǒng)之間互不聯(lián)系的局面。在傳統(tǒng)變電站中，一般的配置情況為：
(一)高壓部分(110KV及以上電壓等級(jí))采用每個(gè)對(duì)象分別配置一套保護(hù)裝置及一套測(cè)控裝置的模式。保護(hù)裝置具有該間隔需要的所有保護(hù)功能，如距離、零序、差動(dòng)、過流等。測(cè)控裝置測(cè)量該間隔的電壓、電流、相角、功率、頻率等，同時(shí)具有控制功能。
(二)低壓部分采用保護(hù)測(cè)控一體化的方式，即每個(gè)對(duì)象配置一臺(tái)裝置，該裝置具有測(cè)量、控制和保護(hù)的功能。
(三)各個(gè)電壓等級(jí)的母線分別配置母線差動(dòng)保護(hù)裝置，有幾種電壓等級(jí)就需要幾臺(tái)母線差動(dòng)保護(hù)裝置，高壓斷路器需配置斷路器保護(hù)裝置。有一些母聯(lián)還需配置母聯(lián)保護(hù)裝置。
二、數(shù)字化變電站過程層組網(wǎng)方式
國(guó)內(nèi)目前在建的數(shù)字化變電站中，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的數(shù)字化，但二次設(shè)備依然按照傳統(tǒng)變電站的方式配置，沒有充分發(fā)揮數(shù)字化變電站經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)潔及可靠的優(yōu)勢(shì)，主要原因是目前的數(shù)字化變電站中一次設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸用的最多的還是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式，造成數(shù)據(jù)共享還只能在有限的范圍內(nèi)，無法做到全站共享的方式c”。很多數(shù)字化變電站中的`過程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還相對(duì)保守，主要采用PT/CT的遠(yuǎn)端模塊將數(shù)據(jù)傳送給控制室中的合并單元，由合并單元分成多路光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳給保護(hù)、測(cè)控以及其他設(shè)備。
該模式符合目前國(guó)內(nèi)對(duì)保護(hù)測(cè)控設(shè)計(jì)的基本思路，即采用最安全的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模式，最大限度減少數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，同時(shí)避免了采用以太網(wǎng)傳輸時(shí)數(shù)據(jù)過分依賴以太網(wǎng)設(shè)備的問題。
但隨著技術(shù)的進(jìn)步，以太網(wǎng)設(shè)備可靠性穩(wěn)定性大幅度提高，可采用以太網(wǎng)共享數(shù)據(jù)的模
該模式為一次設(shè)備的數(shù)據(jù)直接上網(wǎng)，各個(gè)間隔單獨(dú)組網(wǎng)，每個(gè)間隔的網(wǎng)絡(luò)通過路由器互連。這種組網(wǎng)方式下，只需單個(gè)間隔數(shù)據(jù)的保護(hù)測(cè)控設(shè)備，可通過間隔層交換機(jī)獲取數(shù)據(jù)，對(duì)于需要多個(gè)間隔數(shù)據(jù)的保護(hù)測(cè)控設(shè)備(如母差保護(hù))，則可通過路由器獲取全站的數(shù)據(jù)。這種模式組網(wǎng)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)隔離方便，較好平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷能，可有效分散網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不穩(wěn)定造成數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
三、變電站二次設(shè)備配置方式革新的條件
隨著一次設(shè)備的數(shù)字化及以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使一次設(shè)備將其信號(hào)通過以太網(wǎng)傳送到控制室成為可能。一次設(shè)備的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)為二次設(shè)備共享，可大大簡(jiǎn)化二次設(shè)備的設(shè)計(jì)及二次系統(tǒng)的布線。IEC61850的全面推廣，為不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享提供了依據(jù)及可行的方法。斷路器及開關(guān)刀閘能通過網(wǎng)絡(luò)接收命令并執(zhí)行，并通過網(wǎng)絡(luò)將自己的狀態(tài)及執(zhí)行結(jié)果送給控制方，這些智能化的一次設(shè)備使二次設(shè)備可以擺脫傳統(tǒng)思維模式的束縛而重新設(shè)計(jì)及配置。這些條件的具備，為二次系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)提供了可靠的保障。同時(shí)也需要在電力系統(tǒng)管理模式上進(jìn)行革新，以適用全新的數(shù)字化變電站的建設(shè)及運(yùn)行管理。
四、幾種數(shù)字化變電站二次設(shè)備配置方案
在數(shù)字化變電站中，二次設(shè)備不需要采樣回路，只需要配置網(wǎng)卡就可獲得所需的數(shù)據(jù)，使二次設(shè)備向小型化、智能化及高集成化方向發(fā)展a多種傳統(tǒng)二次設(shè)備的功能集成在單臺(tái)二次設(shè)備中成為可能，將大大減少設(shè)備投入成本。根據(jù)數(shù)字化變電站的特點(diǎn)，本文總結(jié)了以下4種數(shù)字化變電站二次設(shè)備配置方式，敘述如下：
(一)按傳統(tǒng)方式配置二次設(shè)備
這種配置方式在上文已經(jīng)敘述，這里不再贅述。傳統(tǒng)配置方式是在傳統(tǒng)變電站模式下發(fā)展起來的，目前各項(xiàng)運(yùn)行管理方法也是基于該模式發(fā)展起來的。因此在數(shù)字化變電站中采用這種配置方式后，目前運(yùn)行管理方法不用做任何改變即可適用。這種配置方式?jīng)]有充分利用數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢(shì)，配置顯得復(fù)雜且經(jīng)濟(jì)性不好。
(二)按對(duì)象配置方式
該模式采用保護(hù)測(cè)控一體化的方式，每個(gè)對(duì)象不再分別配置保護(hù)和測(cè)控，而只需配置一套裝置，該裝置完成該對(duì)象的所有保護(hù)及測(cè)控功能。這樣在裝置內(nèi)部可以共享一些計(jì)算數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了二次系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。這種配置方式將自動(dòng)化專業(yè)和保護(hù)專業(yè)合二為一，故必須改變目前運(yùn)行管理過程中存在的按專業(yè)設(shè)置部門的方式，否則在運(yùn)行管理上將出現(xiàn)盲點(diǎn)。
五、結(jié)語(yǔ)
目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字化變電站建設(shè)中，絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)方式配置二次設(shè)備，避免了管理方式的改變。但采用傳統(tǒng)方式配置數(shù)字化變電站的二次設(shè)備，不能充分發(fā)揮數(shù)字還變電站簡(jiǎn)化二次設(shè)計(jì)及節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。集中式配置方式因風(fēng)險(xiǎn)過于集中，在目前的技術(shù)及環(huán)境下很難執(zhí)行。采用按對(duì)象配置和按功能配置的方式能極大的簡(jiǎn)化變電站二次系統(tǒng)，且較好的分散設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。但采用新的配置方式缺乏運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。為改變二次設(shè)備配置方式，必須對(duì)目前的運(yùn)行管理方式進(jìn)行創(chuàng)新，否則很難適用新的數(shù)字化變電站二次設(shè)備。
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