摘 要:IEC61850協議體系標準實現是未來數字化電力自動化系統的發展方向,是數字化變電站系統實現的基礎。本方案采用GE公司過程層設備與數字監控保護和北京德威特力通系統控制技術有限公司自主研發的監控、通訊軟件系統,在110kV變電站進行了數字化應用。本項目產品必將在由傳統自動化系統向數字化系統轉化方面發揮巨大作用,同時適用于傳統自動化系統改造項目,為未來全面實現數字化變電站系統奠定技術基礎。
國際IEC委員會在充分考慮上述變電站自動化系統的功能和要求,特別是互操作性要求的基礎上,制定了變電站內通信網絡與系統的通信標準體系IEC61850標準。它采用分層分布式體系、面向對象的建模技術,使得數據對象的自描述成為可能,為不同廠商的IED實現互操作和系統無縫集成提供了有效的途徑。該標準的制定及其內容已超出變電站自動化系統的范圍,將會擴展到其他工業控制領域,成為基于通用網絡通信平臺的工業控制的國際標準。當前,國內外電力設備生產商都在圍繞IEC61850開展研究和應用工作,并提出IEC61850的發展方向是實現“即插即用”,在工業控制通信上最終實現“一個世界、一種技術、一個標準”。
變電站綜合自動化10kV系統配置如圖2。
2.4網絡層
站控層網絡為以太網,網絡拓撲結構為星型,網絡傳輸速率為10/100Mb/s,通訊介質為光纖。它負責站控層各個設備、系統之間和來自間隔層的全部數據的傳輸和各種訪問請求。其網絡協議符合國際標準先進的IEC61850,具有良好的開放性。站控層網絡按雙光纖以太網環網配置、規模滿足工程遠期要求。
網絡各級配備IEC61850網關設備對電站自動化系統中電度表、直流屏等微機接口設備,進行信息抽取和數據整合,實現電力信息的匯總、轉換和管理。
3.8事件處理機制
系統含有完善的事件記錄服務機制,任何對數據庫的訪問、通訊數據的事件傳送、現場采集數據的變化報警、網絡通訊狀態等均產生相應的帶時間戳的事件,并可被歷史記錄,用戶可以訪問和查詢這些記錄。特別對SOE事件,嚴格按電力系統的相關規定處理,事件的存儲、分類、查詢及讀取十分方便。
4方案特點
4.1IEC61850保護配置特點
采用先進的過程層設備,實現數字化采樣和數字化微機保護。作為典型110kV電站僅需3面屏就可完成,對未來110kV電站自動化系統的全數字化實現及電站自動化升級改造具有重要的參考價值。裝置間GOOSE閉鎖功能的實現使全站總體運行的安全性及可靠性提升到較高的水平。
4.2站內通訊系統的高兼容性、高可靠性和接口的多樣化
作為無人值守自動化的要求,采用嵌入計算機、觸摸屏完成各下游配電室就地監控、數據集中和信息遠傳功能。達到系統配置高可靠性和配置最優。計算機結構采用工業級無風扇、全密封,上架式19”的1U結構,嵌入式安裝于主保護監控屏上。
4.3與站外通訊接口
該功能由安裝于主保護監控屏上嵌入計算機采用豐富的通訊接口來完成,采用以太網方式,按指定通訊規約,將電站運行信息與遠方信息系統互聯通訊。
4.4本項目的實現在國內達到以下幾個技術領域的創新成果:
第一個以完整數字化IEC61850-9-2實現的變電站過層應用項目
第一個110kV變電站實際實現站內GOOSE功能應用
5未來展望
隨著電子式互感器及智能化開關設備技術的發展,使得一次設備與二次設備可通過光纖以太網交換信息。電子式互感器具有體積小、無鐵芯、因此無飽和現象,且線性度好,可輸出信號直接與IEC接口。智能開關除了具有開關設備的基本功能,還具有數字化接口、在線監視、智能控制等一系列的高智能化功能。未來變電站IEC61580的模式如圖5所示。
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圖5未來IEC61850模式
6總結
IEC61850協議體系標準實現是未來電力自動化系統的發展方向,是數字化變電站系統實現的重要而基本的內容。國家電力公司已將IEC61850標準的推廣和應用作為近年重大應用項目列入國家電力發展規劃中。
數字化變電站應用中面臨新老自動化系統交替、互聯共存的現實問題,在電力自動化系統基于IEC61850通信標準化、通信協議轉換方面進行研究和應用,能促進電力自動化的標準化發展,帶來巨大的經濟效益。緩解長期困擾電力自動化系統用戶和設備制造商的系統設備聯接和系統聯網問題。將來能適應國際電力自動化系統通信技術的發展,及時提高電力自動化系統通信協議體系對“IEC61850標準”的適應性。“IEC61850標準”全面在我國電力行業推廣實施會有一個過程,但它對推進變電站數字化的發展將產生重大而長遠的影響。
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