數字化變電站二次設備配置方式探討論文
摘要：隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，變電站一次設備逐漸向數字化的方向發(fā)展。這對二次設備提出了新的挑戰。在一次設備數字化的基礎上，二次設備的配置將更加多樣化。本文將描述數字化變電站可能的幾種二次設備配置方式，并從經(jīng)濟性、可靠性、設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：數字化變電站;變電站二次配置;變電站保護配置;變電站二次網(wǎng)絡(luò )
從國際國內的情況看，數字化PT/CT及智能化一次設備開(kāi)始大量應用于各個(gè)電壓等級的變電站，使變電站的二次布線(xiàn)有了革命性的變化。采用電磁型PT/CT的傳統變電站，一次系統的信號采用電纜以模擬量的方式傳送到控制室，控制室的二次設備必須具備自己的采樣回路才能獲取需要的數據;而采用數字化的PT/CT及智能化一次設備的數字化變電站，其一次系統的信號通過(guò)光纜以數字量的方式送到控制室，控制室的二次設備只需要具備通信功能即可獲取需要的數據，節省了電纜投資，提高了采樣性能，增強了二次系統的可靠性。本文將在傳統的二次設備配置的基礎上，提出幾種新的二次設備配置的方法，并探討各種配置方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
一、變電站二次設備的傳統配置方式
因二次設備的采樣數據不能共享，故所有二次設備都有自己的采樣回路，獲得的采樣數據只能自己使用，導致一二次設備之間有大量的電纜連線(xiàn)，為設備的調試及施工帶來(lái)了大量的查線(xiàn)工作，同時(shí)二次系統的配置形成了目前的各個(gè)二次系統之間互不聯(lián)系的局面。在傳統變電站中，一般的配置情況為：
(一)高壓部分(110KV及以上電壓等級)采用每個(gè)對象分別配置一套保護裝置及一套測控裝置的模式。保護裝置具有該間隔需要的所有保護功能，如距離、零序、差動(dòng)、過(guò)流等。測控裝置測量該間隔的電壓、電流、相角、功率、頻率等，同時(shí)具有控制功能。
(二)低壓部分采用保護測控一體化的方式，即每個(gè)對象配置一臺裝置，該裝置具有測量、控制和保護的功能。
(三)各個(gè)電壓等級的母線(xiàn)分別配置母線(xiàn)差動(dòng)保護裝置，有幾種電壓等級就需要幾臺母線(xiàn)差動(dòng)保護裝置，高壓斷路器需配置斷路器保護裝置。有一些母聯(lián)還需配置母聯(lián)保護裝置。
二、數字化變電站過(guò)程層組網(wǎng)方式
國內目前在建的數字化變電站中，雖然已經(jīng)實(shí)現一次設備的數字化，但二次設備依然按照傳統變電站的方式配置，沒(méi)有充分發(fā)揮數字化變電站經(jīng)濟、簡(jiǎn)潔及可靠的優(yōu)勢，主要原因是目前的數字化變電站中一次設備的數據傳輸用的最多的還是點(diǎn)對點(diǎn)傳輸方式，造成數據共享還只能在有限的范圍內，無(wú)法做到全站共享的方式c”。很多數字化變電站中的`過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )結構還相對保守，主要采用PT/CT的遠端模塊將數據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)對點(diǎn)傳給保護、測控以及其他設備。
該模式符合目前國內對保護測控設計的基本思路，即采用最安全的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式，最大限度減少數據傳輸延時(shí)，同時(shí)避免了采用以太網(wǎng)傳輸時(shí)數據過(guò)分依賴(lài)以太網(wǎng)設備的問(wèn)題。
但隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，以太網(wǎng)設備可靠性穩定性大幅度提高，可采用以太網(wǎng)共享數據的模
該模式為一次設備的數據直接上網(wǎng)，各個(gè)間隔單獨組網(wǎng)，每個(gè)間隔的網(wǎng)絡(luò )通過(guò)路由器互連。這種組網(wǎng)方式下，只需單個(gè)間隔數據的保護測控設備，可通過(guò)間隔層交換機獲取數據，對于需要多個(gè)間隔數據的保護測控設備(如母差保護)，則可通過(guò)路由器獲取全站的數據。這種模式組網(wǎng)簡(jiǎn)單，數據隔離方便，較好平衡網(wǎng)絡(luò )負荷能，可有效分散網(wǎng)絡(luò )設備不穩定造成數據丟失的風(fēng)險。
三、變電站二次設備配置方式革新的條件
隨著(zhù)一次設備的數字化及以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使一次設備將其信號通過(guò)以太網(wǎng)傳送到控制室成為可能。一次設備的數據通過(guò)以太網(wǎng)為二次設備共享，可大大簡(jiǎn)化二次設備的設計及二次系統的布線(xiàn)。IEC61850的全面推廣，為不同設備之間的數據共享提供了依據及可行的方法。斷路器及開(kāi)關(guān)刀閘能通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接收命令并執行，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將自己的狀態(tài)及執行結果送給控制方，這些智能化的一次設備使二次設備可以擺脫傳統思維模式的束縛而重新設計及配置。這些條件的具備，為二次系統重新設計提供了可靠的保障。同時(shí)也需要在電力系統管理模式上進(jìn)行革新，以適用全新的數字化變電站的建設及運行管理。
四、幾種數字化變電站二次設備配置方案
在數字化變電站中，二次設備不需要采樣回路，只需要配置網(wǎng)卡就可獲得所需的數據，使二次設備向小型化、智能化及高集成化方向發(fā)展a多種傳統二次設備的功能集成在單臺二次設備中成為可能，將大大減少設備投入成本。根據數字化變電站的特點(diǎn)，本文總結了以下4種數字化變電站二次設備配置方式，敘述如下：
(一)按傳統方式配置二次設備
這種配置方式在上文已經(jīng)敘述，這里不再贅述。傳統配置方式是在傳統變電站模式下發(fā)展起來(lái)的，目前各項運行管理方法也是基于該模式發(fā)展起來(lái)的。因此在數字化變電站中采用這種配置方式后，目前運行管理方法不用做任何改變即可適用。這種配置方式?jīng)]有充分利用數字化變電站數據共享的優(yōu)勢，配置顯得復雜且經(jīng)濟性不好。
(二)按對象配置方式
該模式采用保護測控一體化的方式，每個(gè)對象不再分別配置保護和測控，而只需配置一套裝置，該裝置完成該對象的所有保護及測控功能。這樣在裝置內部可以共享一些計算數據，簡(jiǎn)化了二次系統的復雜度，提高了系統的經(jīng)濟性。這種配置方式將自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)和保護專(zhuān)業(yè)合二為一，故必須改變目前運行管理過(guò)程中存在的按專(zhuān)業(yè)設置部門(mén)的方式，否則在運行管理上將出現盲點(diǎn)。
五、結語(yǔ)
目前國內的數字化變電站建設中，絕大多數采用傳統方式配置二次設備，避免了管理方式的改變。但采用傳統方式配置數字化變電站的二次設備，不能充分發(fā)揮數字還變電站簡(jiǎn)化二次設計及節約成本的優(yōu)勢。集中式配置方式因風(fēng)險過(guò)于集中，在目前的技術(shù)及環(huán)境下很難執行。采用按對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，且較好的分散設備風(fēng)險。但采用新的配置方式缺乏運行管理經(jīng)驗。為改變二次設備配置方式，必須對目前的運行管理方式進(jìn)行創(chuàng )新，否則很難適用新的數字化變電站二次設備。
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