1. 4 监控系统

白洋淀数字化变电站监控系统按数字化、无人值班变电站设计,采用南京南瑞继保电气有限公司生产的PCS 9700 型监控系统,整站网络建立在IEC 61850 标准的基础上,按分层分布式来实现整站数字化及变电站内智能电气设备间的信息共享与互操作性。

按照IEC61850 标准,白洋淀数字化变电站从网络通信角度可分为站控层、间隔层和过程层。站控层包括监控主机、操作员工作站、维护工程师站等,其主要功能是为变电站提供运行、管理、工程配置的界面,并记录变电站内所有相关信息;RCS9698H 为远动机,即将变电站内信息应用标准远动规约和远动通道,实现变电站信息向监控中心远传,并实现监控中心远方控制;远动机与后台系统之间相互独立,互不影响。所有站控层设备均采用100 M 工业以太网,并按照IEC 61850 通信规范进行系统建模及信息传输。

间隔层主要包括PCS 900 系列保护装置、PCS 9000 系列测控装置以及其他智能设备。针对采用GIS 开关设备的变电站,将保护、测控装置下放至GIS 控制柜,节省了传统方式下一次开关设备到保护控制二次设备间的大量电缆,间隔层设备对站控层采用以太网通信方式。

过程层是一次设备与二次设备的结合面,过程层的主要设备是提供了数字接口的电子式互感器、合并单元和智能单元。

此外, 变电站内其他辅助设备包括RCS9794A 通信装置, 其功能是将站内不支持IEC61850 的智能设备(如UPS、直流屏等) 转换为符合IEC 61850 标准及使RCS 9785 系列GPS 对时设备实现变电站内统一对时。

2 数字化变电站建设中的关键技术

2. 1 电子式互感器的二次饱和

电子式互感器具有抗饱和、过载能力强等优点,其远端模块A/ D 转换输出是有范围的,当超出其最大输出值后会出现削顶现象,互感器输出为平顶波,将使差电流中出现谐波分量,有可能导致差动保护的不正确动作[2 ] 。在电子式互感器额定一次电流的选择上应考虑二次饱和对保护装置的影响,但是其饱和性质和常规互感器不相同,此时仍然有电流输出,因此应对差动保护的原理和算法进行研究,使其适应电子互感器要求,充分发挥电子互感器的抗饱和性,优化电子式互感器额定电流的选择。

2. 2 统一设备模型的建立

目前,数字化变电站设备均按照IEC 61850 标准建模,设备间实现互联互操作,但实际应用中各设备厂家对标准中自定义部分理解不完全相同,仍然存在部分差异,需要对设备的模型进行统一,采用面向对象的建模技术,将保护设备、主机均作为逻辑接点,相互扮演客户的角色,对其各类操作作为控制数据组,电流、电压等信息作为数据对象。任何一个客户可通过抽象通信服务接口(ACSI) 和服务器通信访问对方的数据对象。建议制定地区的设备模型标准,以保证地区内设备模型的一致性。

2. 3 GOOSE 网络的设计

GOOSE 服务的应用使数字化变电站和常规变电站有很大的区别,光缆取代了常规电缆, GOOSE报文取代了常规的电气量接点,因此通信环节是数字化变电站自动化系统的关键。在GOOSE 网络的设计中需考虑以下问题:

a. 在保证网络安全的前提下,尽可能优化网络结构,减少交换机的使用数量。

b. 对网络数据流量进行计算分析,特别是过程层网络合一后,应针对不同的网络流量确定交换机端口的带宽。

c. 常规的端子排制图方式已经不能清楚的表示GOOSE 信息的逻辑关系,重点应在装置间开关量信息的逻辑关系和GOOSE 报文的定义上,需要统一设计的表达方式,制定统一的标准[3 4 ] 。

2. 4 通信记录与分析系统

数字化变电站是利用数据传输网络,使变电站保护、测量和控制数据得到充分利用,实现高度的信息共享,其功能实现取决于变电站智能电子设备之间网络通信的实时性和可靠性。数字化变电站中应当设置通信记录与分析系统,包括专用的通信记录仪[5 ] 及分析管理机。通信记录仪主要用于详细记录网络上的报文(如规约报文、网络报文和GOOSE 报文等) 信息,实现检索、排序、分类等基本数据统计功能,以及针对IEC 61850 标准的高级报文分析功能。

3 结束语

白洋淀220 kV 数字化变电站采用IEC 61850标准下的网络体系结构,实现了过程设备间的数据共享、数据互通和即插即用。间隔层装置通过过程总线获取过程层设备GOOSE 信息,实现过程层设备控制互锁及互操作功能,提高了供电可靠性,减少了调试、配置、运行、维护等成本。随着数字化变电站运行经验的积累,成熟的数字化变电站取代常规自动化变电站将成为必然的趋势。

参考文献:

[ 1 ] 高翔,张沛超. 数字化变电站的主要特征和关键技术[J ] . 电网技术,2006 ,30 (23) :67 72.

[ 2 ] 李九虎,郑玉平,古世东,等. 电子式互感器在数字化变电站的应用[J ] . 电力系统自动化,2007 ,31 (7) :94 98.

[ 3 ] 孙一民,李延新,黎强. 分阶段实现数字化变电站系统的工程方案[J ] . 电力系统自动化,2007 ,31 (5) ,90 93.

[ 4 ] 宋丽君,王若醒,狄军峰,等. GOOSE机制分析、实现及其在数字化变电站中的应用[J ]. 电力系统保护与控制,2009 ,37(14) :31 35.

[5] 辛建波,黄瑶. 数字化变电站建设中需要注意的几个问题[J ]. 江西电力,2007 ,31(3) :37 39.