摘 要：按照南方電網(wǎng)公司變電運行智能化、二次系統(tǒng)一體化建設步伐，不斷提升電網(wǎng)的智能化水平的要求，我局先后在我局220 kV灣塘變、110 kV衛(wèi)城變等多個變電站進行常規(guī)變電站升級改造數(shù)字化變電站的工作。本文對變電站進行數(shù)字化升級改造的可行性、必要性、優(yōu)越性等進行了簡單闡述。并在分析了數(shù)字化變電站組網(wǎng)方案后，對常規(guī)變電站數(shù)字化升級改造的技術途徑、組網(wǎng)方案、設備性能要求等進行了詳細分析研究。

關鍵詞：變電站 數(shù)字化 IEC61850標準 升級改造

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0094-01

數(shù)字化變電站是國際電工組織公認的變電站自動化發(fā)展的主要方向，也是我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設規(guī)劃中的一個重要組成部分。數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站相比，具有信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化標準，實現(xiàn)了不同智能IED電子設備間數(shù)據(jù)信息的實時共享和操作。其通信模型集成統(tǒng)一，信號傳輸實時準確，大大降低變電站的綜合運行維護費用。故，對常規(guī)變電站進行數(shù)字化改造的技術要點進行研究分析，就顯得非常有工程實踐意義。

1 數(shù)字化變電站組網(wǎng)方案

常規(guī)變電站按照IEC61860變電站標準的要求，基于完整的三層（站控層、間隔層、過程層）兩網(wǎng)（站控層網(wǎng)、過程層網(wǎng)）結(jié)構型進行全數(shù)字化改造。由于數(shù)字化變電站其數(shù)字信息通信網(wǎng)絡集成化程度較高，IED設備間數(shù)據(jù)的傳遞與共享在很大程度上依賴網(wǎng)絡通訊規(guī)約的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。為了確保數(shù)字化變電站網(wǎng)絡通信的實時可靠性，站控層與間隔層間的網(wǎng)絡組網(wǎng)方式應按照冗余以太網(wǎng)架構進行組網(wǎng)，且其數(shù)據(jù)傳輸速率應不低于100 Mbps。整個數(shù)字化變電站網(wǎng)絡宜采用雙星型結(jié)構，并采取雙網(wǎng)雙工通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸，提高網(wǎng)絡冗余度，實現(xiàn)網(wǎng)絡無縫切換，確保站控層各種監(jiān)控工作站、五防工作站、遠動工作站、服務器數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)信息的實時可靠通信。站控層與間隔層網(wǎng)絡主要傳輸MMS和GOOSE兩類信號。過程層與間隔層間數(shù)據(jù)信息通信網(wǎng)絡主要采用GOOSE和SV兩類信號進行傳輸，通過GOOSE信號網(wǎng)絡的雙網(wǎng)雙工運行方式，確保同IED設備間數(shù)據(jù)信息資源的無縫通信共享。如220 kV灣塘變電站共有220kV、110 kV、10 kV三個電壓等級，其站控層采用雙網(wǎng)星形結(jié)構的組網(wǎng)模式，而間隔層分別以220 kV和110 kV兩個部分的測控、保護、故障記錄等IED設備裝置進行子網(wǎng)組建，經(jīng)GOOSE A網(wǎng)和GOOSE B網(wǎng)接入到站控層中。

2 常規(guī)變電站數(shù)字化升級改造技術要點

數(shù)字化變電站是由智能化一次設備和網(wǎng)絡化二次設備分層構建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設備間信息共享和互操作的新型現(xiàn)代化變電站。

2.1 基于IEC61850標準進行統(tǒng)一集成建模

建立基于IEC61850標準的集成統(tǒng)一通信網(wǎng)絡，是常規(guī)變電站進行數(shù)字化升級改造的重要保障基礎。各種支持IEC61850 標準的IED電子設備將取代非IEC61850通信規(guī)約的產(chǎn)品，進而實現(xiàn)間隔層中不同IED設備間數(shù)據(jù)信息資源的實時享。站控層中，通過支持IEC61850標準的后臺軟件、實現(xiàn)各類監(jiān)控工作站與間隔層各IED智能設備統(tǒng)一通信，進而建立滿足IEC61850標準的變電站綜合自動化系統(tǒng)，確保變電站安全可靠的運行。

2.2 設備操控的智能自動化功能實現(xiàn)

對于常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中的過程層設備，如斷路器、隔離刀閘等一次設備暫不具備數(shù)字化輸出功能。因此，在進行變電站數(shù)字化升級改造過程中，需對其進行數(shù)字化接口改造，采用就地安裝智能操作箱，對設備相關數(shù)據(jù)信息數(shù)字化處理并經(jīng)過GOOSE數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與間隔層中測控、保護等電子設備進行通信。從而實現(xiàn)斷路器、隔離刀閘等過程層開關設備的就地智能化處理，確保與相關二次設備的實時通訊和控制，進而實現(xiàn)一次設備的智能化操控。

2.3 數(shù)據(jù)采集合并單元實現(xiàn)模擬量分散采樣

數(shù)字化變電站采用電子式互感器（ECT、EVT）采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。而由于待改造常規(guī)變電站系統(tǒng)中采用傳統(tǒng)互感器，其模擬量無法直接接入數(shù)字化系統(tǒng)，需對常規(guī)變電站互感器進行升級改造。采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后接入基于IEC61850標準的MU合并單元，對常規(guī)互感器所采集的模擬量進行采樣，并實時轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字信號，且嚴格按照IEC61850-9-1或IEC61850-9-2標準要求輸出并送往間隔層中相關的二次測保設備中，完成對應數(shù)據(jù)信息的實時采集。當然，也可以采用直接更換為電子式互感器的方式來進行改造。

2.4 數(shù)據(jù)信息及測控命令的集中式處理

集中分散式結(jié)構是變電站數(shù)字化升級改造的主要網(wǎng)絡架構，采用支持IEC61850標準的站控層軟、硬件設備構成整個數(shù)字化變電站的運算分析核心，并通過滿足IEC61850標準的網(wǎng)絡通信與間隔層IED設備、過程層MU合并單元等進行實時數(shù)據(jù)信息通信共享。變電站系統(tǒng)中的220 kV、110 kV高壓進出線、主變等可通過支持IEC61850通信規(guī)約標準的測控、保護裝置集中組屏布置、而對于35 kV及以下的中低壓單元，采用室內(nèi)、外開關柜就地分布裝設方式，采集開關柜中的相關數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)與站控層相關功能單元的實時通信，構成完善的基于IEC61850標準的數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)。

2.6 信息的安全性

由于數(shù)據(jù)信息通信的安全可靠性直接關系到整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全運行可靠性，因此，在變電站數(shù)字化升級改造過程中，必須考慮二次系統(tǒng)的安全防護問題。系統(tǒng)應滿足《變電站二次系統(tǒng)安全防護方案》的要求，實現(xiàn)二次系統(tǒng)的安全分區(qū)。確保數(shù)字化變電站系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

3 結(jié)語

常規(guī)變電站的數(shù)字化升級改造過程中，在滿足IEC61850標準的基礎上，要充分利用變電站現(xiàn)有的一次設備和二次系統(tǒng)，提高升級改造經(jīng)濟效益。根據(jù)IEC61850等國家規(guī)范標準要求，結(jié)合變電站實際情況，采取合適有效的數(shù)字化升級改造網(wǎng)絡架構和數(shù)據(jù)通信模式，使常規(guī)變電站平滑穩(wěn)定、安全可靠的向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能自動化變電站過渡，就顯得非常有工程實踐應用意義，具有非常大的研究價值。

參考文獻

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