数字化变电站的设计与实现

数字化变电站的设计与实现

1数字变电站的设备构成从最初的手动中断状态到“2km”，再到“4km”的转变，以及广泛使用的综合自动化。而随着科学技术的发展,综合自动化模式存在着控制效率不够高以及需要电缆较多等缺点,已逐渐不能满足电力系统发展的需要。随着智能化技术的发展,一种新的变电站控制理念开始为人们所了解,这就是数字化变电站。数字化变电站是指按照DL/T860标准分为站控层、间隔层、过程层构建,采用DL/T860数据建模和通信服务协议,过程层采用电子式互感器等具有数字化接口的智能一次设备,以网络通信平台为基础,实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享,可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。物理结构上,数字化变电站由3个层次构成,分别为站控层、间隔层、过程层,每层均由相应的设备及网络设备构成。站控层主要设备包括主机、操作员站、五防主机、远动装置、保信子站等设备,其主要功能是通过网络汇集全站的实时数据信息,不断刷新实时数据库,并定时将数据转入历史数据记录库;按需要将有关实时数据信息送往调度端;接受电网调度或控制中心的控制调节命令并下发到间隔层、过程层执行;具有全站操作闭锁控制功能和站内当地监控、人机联系功能;具有对间隔层、过程层二次设备的在线维护、参数修改等功能。间隔层主要设备包括各种保护装置、测控装置、故障录波装置、安全自动装置、电能表等,其主要功能是各个间隔过程层实时数据信息的汇总;完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、判别、发令;完成各个间隔及全站操作联闭锁以及同期功能的判别;执行数据的承上启下通信传输功能,同时完成与过程层及站控层的网络通信功能。过程层主要设备包括电子式互感器、合并单元、智能终端等,其主要功能是完成实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。随着数字化变电站的技术越来越完善,如何在实际施工中从现有的变电站改造成为数字化变电站,将是电力系统所必然面临的问题。2次设备更换问题对于常规、“两遥”以及“四遥”变电站,改造成数字化变电站难度不亚于全站综自改造。首先,对于现有的控制屏、继电器屏等的全部拆除是必要的。然后,监控后台按照数字化变电站的模式搭建,即需要先搭建基于DL/T860数据建模和通信服务协议的站控层网络。对于现有的保护装置,由于在实际工程中往往存在大量运行良好或者未达更换年限的保护装置,如果全部更换为数字化设备,投资太大,也不符合实际工程要求。于是将会出现部分更换部分未更换的情况。另外,完全的数字化保护测控设备需要一次互感器也能够配合更换,对于技改工程则更难以实现。我们可以采用过渡方案:(1)配合一次设备技改工程,对于到了运行年限的一次设备,如果该间隔的二次保护装置也已经到了运行年限或者接近运行年限,那么可以将电流互感器更换为光互感器,保护装置也相应配合更换为数字化要求的保护装置,并配备数字化测控装置。(2)如果一次设备不更换,而二次设备已经到了运行年限,那么可以将二次设备更换为数字化保护装置,但是仍使用保护装置上面的硬接点接线。据向现有的数字化继保厂家了解,现阶段的数字化保护装置是可以实现如此接线方式的。另外,对于常规模拟量的采集,可以通过加装模-数转换功能的合并器,将模拟量的信号转变为光信号来实现。而对于常规一次设备的断路器、隔离开关、接地开关等设备,则可以通过安装智能操作箱的方式来实现。(3)对于一二次设备均未能更换的间隔,那么就只能通过加装规约转换器的方式来实现和监控系统的通讯了。但是由于常规站、“两遥”、“四遥”站原来并无测控装置,在进行数字化改造时,如果碰上一二次设备均未能更换的情况,那么对于现有的继保设备,可以采用硬接点的方式接入测控装置,从而实现遥信量的采集。对于模拟量,则仍需安装合并器来实现转换。(4)对于负荷大的地区,在实际施工时往往不能全站停电来施工。如何较好地协调好工程实施进度,这里有几点建议:首先,建立好监控后台是必要的。在建设好监控后台后,可以先将现有直流系统分段接入,这样站内仅会短时停电。然后,再按照间隔分开停电施工。其中,间隔层的交换机网络是首先要建立好的。(5)在建立监控后台前,切记一定要先建设好二次安全防护系统,这样才能实现监控后台和调度端的通信。3次安全防护系统对于综合自动化变电站,改造的方案其实基本和上述相同。不同点在于现有的综合自动化变电站往往已经配备了二次安全防护系统,直流系统也多数已经配备有足够的馈线数。在实际工程当中,可以考虑尽可能将一次互感器更换为电子式互感器,从而可以实现更完全的数字化。对于未能更换的二次设备,则仍需通过规约转换器的方式来接入监控系统。4继保室的面积对于上述的施工方案,在实际实施中往往都存在各种困难。其中最大的问题多数集中在屏位布置上。实际工程中,有不少变电站限于征地的问题,往往占地面积小,继保室的面积不大。对于常规、“两遥”、“四遥”等变电站,因为多是有人值班站,工程实施时如果继保室不够位置可以在监控室加建屏位实现。但是对于综自站,特别是GIS的综自站,经常会出现加装屏位位置不够的问题。数字化后,可以不需要那么多的屏位,但是,由于保护测控装置的下放也需要在一次场地中有足够位置安装,所以实际工程中多数会采取布置在继保室,采用光缆连