摘 要：通過對中低壓變電站和變電站執(zhí)行標準的特點，實現(xiàn)了集中式變電站的保護裝置，設計出了集成式的數(shù)字變電站系統(tǒng)。建立了集成式數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的整個構架，實現(xiàn)了集成式中壓數(shù)字化變電站自動化的系統(tǒng)設計和應用，為集成式的數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)設計提供了可供參考的經(jīng)驗。

關鍵字：集成式 中低壓 數(shù)字化變電站 自動化系統(tǒng) 設計 應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0108-01

數(shù)字化變電站的自動化系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，實現(xiàn)了一次和二次設備信息的綜合利用，傳統(tǒng)的變電站難以負荷現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)的運行和管理模式，實現(xiàn)了集成式中低壓數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的設計以及應用。

1 集成式變電站的自動化系統(tǒng)

集成式的中低壓數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)以傳統(tǒng)的中低壓變電站特征為基礎，并將IEC 61850理念融入到傳統(tǒng)的中低壓變電站的自動化系統(tǒng)設計當中，IEC 61850理念在IEC61850-9-1標準的基礎上，并且利用通用事件網(wǎng)，來采集系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)，這樣配電網(wǎng)的跳閘功能就收到了保護，配電站耶同時建立了全站的集中保護和控制體系。這個數(shù)字化變電站通過分散保護建立了裝置的集成模式，達到了合并單元和智能操作箱的目的，而沒有使用數(shù)字變電站典型設備中常使用的合并單元、智能操作箱。不僅建立了傳統(tǒng)的控制單元和后臺連接體系，分散保護裝置還利用數(shù)據(jù)收集把對應的標準格式發(fā)送到集中裝置中。

2 實現(xiàn)過程層采樣

在現(xiàn)在的行業(yè)中，通常都是利用IEC 60044-7/8以及9-1的標準來進行單元合并，來實現(xiàn)采集數(shù)字化變電站過程的數(shù)據(jù)。合并單元將數(shù)據(jù)用點對點的形式發(fā)送到間隔層裝置，數(shù)字化變電站在目前建設的標準中也有過程層總線的方式，而和其他的標準相比不同的，就是這種方式的報文格式。

35 kV變電站中，大部分保護裝置將其安裝到開關柜上，由此能有效節(jié)約輸電線路中所使用的輸電纜線。而這個類型的中低壓變電站，若是使用合并單元采集過程當中的數(shù)據(jù)，將增加數(shù)字變電站的運行費用以及維護的費用。由此可針對自動化數(shù)字變電站的實際狀況，在保證了正常的測控功能的前提下，加入了相應的數(shù)字化變電站采樣數(shù)據(jù)的功能。在開關柜上保護了測控裝置的交流采樣板以電纜采集模擬量之后，所中斷的采樣值按照相應的標準，而后根據(jù)以太網(wǎng)發(fā)送到集中式的保護裝置中。并且現(xiàn)有分散保護測控裝置都有32點采樣模式，由此以這樣的標準也是每個周期為32點，能直接被集中式保護裝置所使用，并不需要進行額外的插值運算。

3 GOOSE

GOOSE通過IEC 61850標準中符合變電站自動化系統(tǒng)快速報文需求機制?？蓪OOSE應用到跳閘、合閘以及閉鎖等實時性要求較高的情況，GOOSE通信一般以以太網(wǎng)的組播技術為基礎，根據(jù)相應的規(guī)定了解到，GOOSE信號的通信延遲小于4 ms，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性以及可靠性，在GOOSE傳輸報文的同時不應進行回執(zhí)確認，而是使用順序重發(fā)的機制進行。同時GOOSE報文在

GOOSE報文在發(fā)送和接收端沒有經(jīng)過TCP/IP協(xié)議，而是直接將報文映射到數(shù)據(jù)鏈路層以及物理層，有效減少了報文傳輸?shù)难訒r，保證了傳輸?shù)膶崟r性。

當前，多數(shù)GOOSE廠家的實時裝置都由實時性操作系統(tǒng)保證的，例如VxWorks系統(tǒng)。可根據(jù)當前成熟的分散裝置系統(tǒng)進行開發(fā)，同時還應綜合考慮到數(shù)字信號處理器的實時性特征，一般采樣硬中斷能夠及時并且準確的啟動，例如32CPLH3uahu0NKor4Ihrkvxw==點采樣，在一個周期內(nèi)2個中斷之間的時間間隔為625/s。那么這樣的一個硬中斷能滿足系統(tǒng)的實時性要求。

4 集中式保護測控

數(shù)字換變電站自動化系統(tǒng)的設計以及應用過程當中，集中式的保護測控裝置有著十分重要的作用。集中式的保護裝置未對保護原理進行一定程度的改進，一個方面是沒有考慮到項目的實際狀況，另一個方面則是針對中低壓保護也沒有進行原理改進的必要。此外，集中式的保護方式受到了一定的條件限制，同時沒有采用工控機對所有間隔進行及時的處理，并且使用了多個CPU板并行處理完成了所有間隔的處理，同時也使用了多個CPU板并行處理實現(xiàn)對間隔的保護。每個CPU的空間僅僅限定在程序內(nèi)部，當前的系統(tǒng)也僅僅只能處理幾個間隔。雖然結果如此，當在實際的功能上，依舊實現(xiàn)了集成。也就是一個CPU板實現(xiàn)了多條線的跳閘控制以及多個間隔的保護。實際上也就是，將過程數(shù)據(jù)的獲取和跳閘的命令控制是通過以太網(wǎng)進行實現(xiàn)的。由此在很大程度上降低了數(shù)字化自動化變電站的構建以及系統(tǒng)維護的成本，同時也滿足了數(shù)字化變電站的相應要求。

數(shù)字換的集中式保護裝置是通過CPU板、電源板以及PowerPC板三個部分構成的。PowerPC板實際上也就是數(shù)據(jù)接收裝置，負責接收數(shù)字化變電站所收集的采樣數(shù)據(jù)。當前所設計開發(fā)的PowerPC板的最大接收范圍是16臺分散裝置的采樣數(shù)據(jù)。并將這16臺采樣數(shù)據(jù)進行整理組合之后以高速串行總線的發(fā)送方式，將所收集到的采樣數(shù)據(jù)發(fā)給總線板上的CPU板。各個CPU板根據(jù)其不同的需求獲得不同地址上的數(shù)據(jù)，這時候就實現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)采樣功能。集中式的裝置內(nèi)部是基于高速串行總線的方式發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，高速總線氛圍A、B兩個總線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，由此可發(fā)送出去較大長度的報文，從而有效提高了集中式保護裝置的性能。

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