电力人要与时俱进 智能变电站这个技术你需要了解

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发表于 : 2016-9-5 08:50:00 最新回复:2016-09-05 08:50:00
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来源:电力工程技术微信公众号  作者:杨天宝

 

:一、智能变电站概念

采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站采用了多种新技术,其整个二次系统的整体架构、配置及与一次系统的连接方式与传统变电站相比均有较大变化智能传感技术采用智能传感器实现一次设备的灵活控制信息。

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共享技术:采用基于IEC61850标准的信息交互模型实现二次设备间的信息高度共享和互操作网络传输技术构成网络化二次回路实现采样值的网络化传输数字采样技术采用电子式互感器实现电压电流信号的。

数字化采集同步技术:采用B码、秒脉冲或IEEEl588网络对时方式实现采样值同步。

二、智能化变电站的构建

1、从变电站层次结构上来看

从变电站层次结构上来看,智能化变电站由站控层,间隔层,过程层组成。

站控层设备:监控主机,工程师站等。

间隔层设备:保护装置,测控装置等。

过程层设备:光CT/PT,合并单元,智能开关等。

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2、从使用设备上来看

从使用设备来看,构建一个完整的智能化变电站需要以下三个部分:

1)智能化的一次设备

一次设备从信号继电器到控制回路,全部采用微处理器(智能开关)和光电技术(无源光CT)设计。同时用于数字量信号传输的网络取代传统的电缆导线连接。换言之,变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路及常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光/电网络代替。

2)网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备,为实现继电保护、防误闭锁、测量控制、故障录波、电压无功控制、同期操作等功能,需要在各功能装置之间建立一一对应的电缆或是网线的连接。而在二次设备的设计完全符合国际电工组织IEC61850规约的情况下,各个IED(智能电子设备IntelligentElectronicDevice)之间的连接全部采用高速的网络通信,这种网络链路取代了传统变电所中装置设备之间的电缆连接。网络链路与电缆回路的区别不仅在于传输介质、传输形式的不同,区别于电缆回路模式下各个装置之间的联络是点对点的电缆连接,智能化变电站中的各IED之间并无直接的物理联系,而是通过交换机来实现数据统一收集和发送。即各IED发送的数据由其所连接的交换机传输到整个网络上进行共享,同时通过其所连接的交换机接收其他IED在网络上共享的数据。这样所有二次电缆实际上都可以取消,同时许多常规的功能装置在这里变成了逻辑功能模块。

3)自动化的监控管理系统

在变电站全面实现智能化后,我们可以进而在监控系统中加入智能分析软件,根据当前所内设备的运行状态,为由“定期检修”向“状态检修”的转变提供技术基础。

同时“程序化操作”等实用技术在智能化变电站中也有更好的推广空间。

4)从使用服务上来看

从使用服务来看,一个完整的智能化变电站由以下三部分服务支撑:

(1)MMS

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MMS:ManufacturingMessageSpecification(ISO9506)制造报文规范。

该标准起源于80年代的通用汽车公司所制定的报文制造规范。在智能化变电站中,MMS技术主要被用在自动化网络报文的传输。

(2)GOOSE

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GOOSE:GenericObjectOrientedSubstationEvents通用面向变电站事件对象。

该服务主要应用于智能化变电站中过程层与间隔层设备之间的通信传输,简单的来说就是替代了这些设备间的控制、信号电缆的功能。

(3)SMV

SMV:SampledMeasuredValue采样测量值。

该服务主要应用于智能化变电站中间隔层设备与过程层间的单向电流、电压采样值传输。

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三、智能变电站二次技术

1、数据采集设备

对于采用电子式互感器的智能变电站,互感器是实现智能变电站信息采集的基础,测量的准确性、实时性可靠性是智能变电站安全高效和优质运行的关键技术。数据采集传感准确化、信号传输光纤化、信号输出数字化是智能变电站对电子式互感器的基本要求。有源型电子式互感器的关键技术要求:最大限度降低由于绕制工艺、浇铸、一次导线位置、一次电流磁场耦合干扰及温度等造成的计量误差;有源电子式电流互感器采用空心线圈感应高压侧信号,所以必需给高压侧供电,因此供电可靠性问题必须解决。

无源型电子式互感器的关键技术要求:有效解决温度、震动等因素对光学折射效应的影响,确保其长期工作的稳定性

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合并单元的关键技术要求:合并单元将多个互感器采集单元输出的数据进行同步合并处理,为二次系统提供时间同步的电流和电压数据,是将电子式互感器与变电站二次系统连接起来的关键环节,要满足二次系统对输出数据的同步性、实时性、均匀性等方面的要求。

2、智能变电站信息交互网络

站控层设备:监控主机,工程师站等。

间隔层设备:保护装置,测控装置等。

过程层设备:光CT/PT,合并单元,智能开关等。

四、智能变电站继电保护设备

智能变电站技术为继电保护技术带来很大的发展电子式互感器的采用为继电保护技术中长期难于解决的一些问题提供了新的途径,如电磁式电流互感器饱和引起的差动保护区外误动、变压器励磁涌流与故障电流的识别、瞬时值差动保护技术的应用及其他继电保护新技术发展应用。智能变电站依靠高速、可靠、开放的通信网络技术,实现变电站过程层的网络化。解决了传统变电站电缆二次接线复杂、抗干扰能力差、系统扩展性差等缺点,实现信息共享。

五、智能变电站故障记录及辅助设备

针对智能变电站信息数字化及网络化特点的故障录波设备、分析记录设备及其他辅助设备在智能变电站运行维护中必不可少;能够适用于数字化网络的故障录波器;能够准确进行网络信息分析记录的在线监视仪器;能够满足数字化保护测试功能的保护测试仪

1、智能变电站能实现很好的低碳环保效果

在智能变电站中,传统的电缆接线不再被工程所应用,取而代之的是光纤电缆,在各类电子设备中大量使用了高集成度且功耗低的电子元件,此外,传统的充油式互感器也没有逃脱被淘汰的命运,电子式互感器将其取而代之。不管是各种设备还是接线手段的改善,都有效的减少了能源的消耗和浪费,不但降低了成本,也切实的降低了变电站内部的电磁、辐射等污染对人们和环境形成的伤害,在很大程度上提高了环境的质量,实现了变电站性能的优化,使之对环境保护的能力更加显著。

2、智能变电站具有良好的交互性

智能变电站的工作特性和负担的职责,使其必须具有良好的交互性。它负责的电网运行的数据统计工作,就要求他必须具有向电网回馈安全可靠、准确细致的信息功能。智能变电站在实现信息的采集和分析功能之后,不但可以将这些信息在内部共享,还可以将其和网内更复杂、高级的系统之间进行良好的互动。智能电网的互动性确保了电网的安全、稳定运行。

3、智能变电站可靠性特点

客户对电能的基本要求之一就是可靠性,智能变电站具有高度的可靠性,在满足了客户需求的同时,也实现了电网的高质量运行。因为变电站是一个系统的存在,容易出现牵一发动全身的现象,所以变电站自身和内部的所有设施都具有高度的可靠性,这样的特性也就要求变电站需要具有检测、管理故障的功能,只有具有该功能才可以有效地预防变电站故障的出现,并在故障出现之后能够快速的对其进行处理,使变电站中的工作状况始终保持在最佳状态。

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