数字化变电站背景材料文档格式.docx
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整个数字化变电站管理体系已经逐渐成熟。
远景智能一次设备已经基本发展成熟,在数字化变电站中全面应用,完全意义上的数字化变电站开始出现,基本掌握与之相适应的数字化变电站技术、管理系统。
(三)关键技术
1.数字化变电站体系研究
电网发展对数字化变电站的要求研究
数字化变电站及其架构研究
2.数字化一次设备应用研究
电子式互感器在数字化变电站中的应用研究
数字化高压电器在数字化变电站中的应用研究
一次设备在线监测
3.数字化变电站自动化系统研究
基于IEC61850标准的变电站自动化系统总体方案研究
数字化变电站继电保护技术研究
数字化变电站测控技术研究
数字化变电站故障录波技术研究
4.数字化变电站电能计量技术研究
5.数字化变电站安全可靠性研究
数字化变电站系统安全可靠性研究
数字化变电站信息安全及对策研究
6.数字化变电站相关技术标准、规范研究
数字化变电站相关认证、试验及验收标准研究
数字化变电站设计规范研究
数字化变电站运行及管理规范研究
数字化变电站典型设计制订
二、数字化变电站相关规程规范
(一)已有国家、行业、国际标准
IEC61850《变电站通信和网络系统》
IEC60044-7《电子式电压互感器》
IEC60044-8《电子式电流互感器》
IEC62063《电子及相关技术在高压开关设备和控制设备辅助回路中的应用》
IEC62271-3《基于IEC61850标准的高压断路器及其附件的数字接口》
IEEE1588《网络时间同步系统》
DL/T860《变电站通信和网络系统》
(二)需要研究编制的技术标准
序号
标准名称
简介
1
220kV~500kV数字化变电站电气设计技术规程
分为基本功能和选择性功能
对计量进行概述
光纤
考虑新建和改造
2
110kV数字化变电站电气设计技术规程
3
数字化变电站控制保护设备通用技术条件
接口性能指标(二次设备的通用技术条件)
4
数字化变电站智能汇控柜设计规范
户外智能终二次设备用的柜子
5
数字化变电站用交换机技术条件
交换机在变电站中的重要性凸现,含各层的交换机
6
IEC61850工程应用模型标准
模型需要统一,浙江省公司已有工程应用模型标准
7
智能终端装置的技术规范
现阶段智能终端装置的技术要求
8
合并单元的技术规范
电子式互感器用合并单元技术要求
9
数字化变电站电能量采集系统条件(电度表)
数字化变电站中电度表及其采集系统的管理和技术要求,营销系统
10
数字化变电站工程测试技术规范
是工程还是分设备的试验验收商,由系统集成商和中试所考虑改造和新建
11
数字化变电站二次设备实施规范
二次设备实施技术要求
12
二次设备1.电子式互感器的现场试验、验收的标准
13
二次设备2。
智能终端设备的现场试验、验收的标准
14
二次设备3。
数字化接口的控制保护设备的验收和试验的标准
15
数字化变电站设备运行维护检修规定
三、数字化变电站关键设备
(一)交换机
交换机在数字化变电站中的应用使用其重要性日益凸现,交换机的选型原则:
1)符合IEC61850-3;
2)支持IEEE1588(可选);
3)保证GOOSE报文传输零丢包;
4)保证网络实时性,支持优先级;
5)支持VLAN;
6)支持RSTP网络冗余;
7)带端口镜像功能;
8)支持组播管理;
9)支持SNTP;
10)宜通过KEMA认证。
目前通过KEMA测试的厂家有罗杰康、赫斯曼、GE,国内的东土以及MOXA。
国外交换机的价格较贵,国内的交换机价格相对便宜。
(二)智能终端产品
国内主流继电保护生产厂商都有智能终端产品在变电站中的应用业绩,其价格也相对较便宜。
国外如GE公司的BRICK产品也有类似智能终端的功能,但价格相对较高。
(三)电子互感器
国内外公司基于IEC61850标准、电子互感器应用的保护测控装置均已有产品,国内基于61850和电子式互感器的测控和保护装置与常规测控保护装置在价格上基本持平。
四、推荐工程实施方案
(一)数字化变电站系统设计原则
根据目前数字化变电站应用的实际情况,以及数字化技术发展的成熟程度,数字化变电站系统设计原则如下:
1.监控系统采用开放式分层分布式系统,计算机监控系统体系面向对象而不是面向功能,整合二次控制、保护、测量设备。
2.全站二次系统采用IEC61850通信标准,通信介质采用电缆或光纤。
3.为保证变电站的可靠运行,对有双重化要求的保护,其对应的CT、PT采样器、智能终端以及网络配置需按双重化配置。
4.可采用数字信号输出的电子式互感器,简化二次模拟量采集设备的结构。
5.信息共享采集的唯一性,所有保护故障信息、远动信息不重复采集。
保护信息子站支持IEC61850标准,接入监控网收集各保护装置的信息,并通过调度数据网接入调度保护信息管理系统。
6.配置支持IEC61850标准的故障录波器。
故障录波器单独组网接入保护信息子站。
(二)数字化变电站设计原则性方案
1.采用智能终端、保护GOOSE跳闸,不采用电子式互感器
采用常规一次设备和智能终端以及符合IEC61850标准的智能二次设备结合的模式;
监控、保护跳合闸命令的输出、保护间动作信息的交互由网络完成,通过GOOSE报文实现间隔层联闭锁和保护跳合闸功能。
联闭锁信号可MMS网中传输,也可以在GOOSE网中传输。
建议在500kV、220kV枢纽变电站中应用。
2.采用电子互感器、合并单元、智能终端、保护GOOSE跳闸
采用为较为完整的数字化变电站方案,采用常规开关设备和智能终端将开关、闸刀数字化,采用电子式互感器和合并单元输出数字信号给保护测控、电度表,采用符合IEC61850标准的智能二次设备;
建议在终端500kV变电站、220kV非枢纽变电站和110kV及以下变电站使用。
五、数字化变电站试点总体情况
(一)浙江兰溪500千伏变电站
采用常规一次设备加基于IEC61850标准的智能二次设备模式。
一是采用基于IEC61850标准的监控系统,保护、测控、远动等设备支持IEC61850标准。
二是采用网络化GOOSE跳合闸机制,GOOSE网按电压等级划分,物理独立。
三是常规电气设备加智能终端,屋外就地布置方式,过程层应用IEC61850标准。
目前,已完成该试点工程设计、设备采购、安装接线,正在进行现场调试。
1.研究形成IEC61850工程应用模型。
依托工程规范各制造商IEC61850设备模型,研究形成“IEC61850工程应用模型”(Q/GDW-11-152-2009),减少不一致性,保证设备互操作性,提升通用互换性,提高可维护性。
2.研究制定数字化变电站GOOSE检修方法。
根据GOOSE基于网络传输,采用多播报文方式发送报文,不同于常规保护跳合闸、断路器位置等实时信号硬接线的特点,研究形成GOOSE检修方法。
GOOSE接收端将GOOSE报文中检修位与自身装置检修压板状态进行比较,两者一致时,报文中数据作为有效信号处理或者动作。
3.完成500kV变电站全站IEC61850保护系统级动模试验。
依托兰溪变、海宁变工程,进行了首次500kV变电站IEC61850全站保护系统级整体性动模试验。
国内主流继电保护厂家的61套IEC61850继电保护装置参与了验证试验。
试验证明各保护装置性能指标满足相关技术标准和工程应用要求,通过智能终端采用GOOSE跳合闸的机制可行。
4.研究提出数字化变电站智能装置GOOSE虚端子配置方法。
根据GOOSE基于网络传输,通过数字信号实现各智能装置信息交互、跳合闸出口,不存在原有传统一一对应接点、端子、接线的特点,提出智能装置虚端子、虚端子逻辑连线以及GOOSE配置表等概念,形成了智能装置GOOSE配置的设计方法,提出了“虚端子”概念,将基于网络传输的GOOSE数字信号以虚端子、虚端子逻辑连线和GOOSE配置表的形式表达,直观反映智能装置开入、开出,继电保护GOOSE配合,以及出口逻辑等。
提高了安全可靠水平,提高了施工、调试的效率。
(二)四川绵阳东220千伏变电站
采用电子式互感器加基于IEC61850标准的智能二次设备模式。
一是基于IEC61850标准构建全站监控系统数字化网络。
二是间隔层和过程层设备组建GOOSE网络,采用网络化GOOSE跳合闸机制,GOOSE网按电压等级划分,物理独立。
三是采用电子式互感器,电流电压信号数字化采集。
四是常规开关加智能终端,屋外就地布置方式,过程层应用IEC61850标准。
目前,已完成该试点工程初步设计,准备开展设备采购、施工图设计。
1.研究形成电子式互感器和合并单元标准接口规范。
针对不同厂商合并单元与电子互感器接口标准不统一现状,研究提出了基于IEC61850标准的合并单元信息模型、采样值传输模型、服务映射模型,规范了合并单元对外信息交换服务的信息模型接口和过程,规范了合并单元与电子式互感器的接口方式,实现不同厂商合并单元和电子式互感器接口互联、互通及互操作。
2.完成电子式互感器选型和电气配电装置选型研究。
分析对比电磁原理和光学原理电子式互感器绝缘性能、电磁干扰、温度循环误差试验、采集与转换单元可靠性等相关指标差异,以及国内外主流产品制造和工程应用情况,提出试点工程采用光学原理电子式电流互感器,同时,为与罗氏线圈原理电子式电流互感器相比较,试点工程部分采用有源型非常规电流互感器。
提出采用与隔离开关集成的组合式电子式电流电压互感器,形成数字化变电站配电装置设计方案。
3.开展基于电子互感器和IEC61850标准的光纤差动保护交换信息标准化研究。
针对IEC61850标准未规范站间保护交换信息标准、光纤纵差保护要求选择同型号等制约数字化变电站建设现状,研究分析光纤差动保护交换信息内容、采样数据同步方法、光纤通道配置及线路码型和速率等,提出数字化变电站线路光纤纵差保护装置交换信息标准化模型,规范保护装置光接口编码、信息帧格式、采样数据同步方案。
4.研究形成数字化站电气二次设计完整表达方案。
结合数字化变电站各智能装置采用网络传输数字信号,实现信息交互、跳合闸等,不同于传统一一对应硬接线的特点,研究形成表达直观的全站网络、数字信息、二次回路原理和接口、二次安装图表达方式和要求,满足数字化变电站设计、施工、调试、运行各阶段要求。
5.研究制定智能单元端子箱技术要求及检验方法。
依据国内主流智能单元对温度、湿度等环境要求,研制了智能端子箱大气环境试验装置。
并利用该装置,针对不同型式端子箱,开展低温、高温、日照强度、雨淋、凝露试验等,检验其环境参数调控能力。
形成智能单元端子箱技术要求、“智能单元端子箱检验规范”和“智能单元端子箱现场验收办法”。
(三)江西泰和220千伏变电站
采用电子式互感器加基于IEC61850标准的智能二次设备模式。
三是采用电子式互感器,实现电流、电压信号数字化采集。
六、具体意见和建议
(一)梳理数字化变电站相关技术标准
根据数字化变电站设计建设、设备制造、交接试验、安装调试等需要,梳理已有国家、行业、国际标准,研究分析提出需研究编制的数字化变电站相关技术标准建议。
(二)研究提出过程层GOOSE组网原则和技术要求
根据不同电压等级、不同类型变电站重要性和可靠性要求,结合国内外GOOSE网交换机制造和工程应用情况,经深入调研、多方案技术经济比较,按不同电压等级、不同类型变电站,研究提出过程层GOOSE组网原则和技术要求。
(三)进一步开展数字化变电站关键技术研究工作
在试点工程经验和成果、有关规程规范基础上,通过深入调研、多方案技术经济比较,深入开展监控和保护模型、电子式互感器选择、智能单元现场安装要求、合并器功能及接口、线路纵差保护接口标准化、电能计量装置技术要求、数字化网络拓扑结构及网络配置、数字信息在设计文件中的表达方式、电气一次配电装置型式、数字化变电站土建构筑物等关键技术研究,形成指导设计、制造、交接试验等的数字化变电站标准化成果,或提出相关意见和建议。
(四)研究形成数字化变电站基于IEC61850标准的工程实施方案
在试点工程经验和成果基础上,总结数字化变电站关键技术(IEC61850应用、电子式互感器及智能高压电器、数字化变电站继电保护测控技术与装置、数字化变电站电能计量技术、数字化变电站安全可靠性)应用情况和发展趋势,按近期、中期、远景三个阶段分别提出数字化变电站工程实施方案,内容包括站控层、间隔层、过程层通信,网络结构,就地智能单元、电子式互感器、智能高压电器的应用,以及配电装置、电缆沟设置等。
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