35 kV數(shù)字化變電站設計方案探討
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對于10 kV饋線系統(tǒng)(含進線、變壓器、電動機、母聯(lián)等)，有兩種配置方式，第一種是分散安裝模式，在每條10 kV饋線上配置一臺綜合饋線保護裝置，提供過流和速斷保護，其他保護功能包括電壓和頻率保護、斷路器失靈保護等。測控方面的功能包括重合閘、故障測距、斷路器操作次數(shù)及開斷電流統(tǒng)計、同期檢測、事件及故障錄波、各種電量及需量的測量功能，10 kV饋線保護安裝在相應的饋線開關柜上。第二種方式是組屏方式安裝模式，在10 kV每段母線處各配置一臺多饋線保護裝置，一臺這樣的保護可同時為5條10 kV饋線提供監(jiān)控保護功能，并為母聯(lián)提供保護，這里選用后一種安裝方式，多饋線保護通過組屏安裝在35 kV主控室或10 kV配電室，10 kV I，Ⅱ兩段母線只需兩臺多饋線保護裝置即可為各饋線，變壓器及母聯(lián)提供保護，這兩套保護各組一個屏。
變電站層配置主備兩個遠動主機和主備兩個后臺監(jiān)控主機以及工程師站、人機工作站等設備，整個系統(tǒng)共組五個屏放在主控室。
為了使得變電站可以兼容部分不支持IEC61850的智能設備(如UPS、直流屏、消弧系統(tǒng)，電度表等)，所以方案中設置了單獨的IEC61850通信管理機、對時設備等輔助設備，其功能是將這些智能設備轉換成符合IEC61850規(guī)范，同時實現(xiàn)統(tǒng)一對時。
3．2 變電站網(wǎng)絡組網(wǎng)
3．2．1 過程層網(wǎng)絡
過程層上最大的數(shù)據(jù)流出現(xiàn)在電子式互感器和保護、測控之間的采樣值傳輸過程中，采樣值傳輸有很高的實時性要求。此外，保護、測控裝置之間的互鎖、保護和智能開關之間的跳合閘命令也有很高的實時性和可靠性要求。因此，過程層通信的實時性和可靠性是最為關鍵的問題。
過程層組網(wǎng)有四種方案，分別為面向間隔原則，面向位置原則，單一總線原則和面向功能原則。其中面向間隔組網(wǎng)方案結構清晰，易于維護，互操作性甚至互換性既可在IED層面獲得，也可在間隔層面獲得。在IEC61850實施初期，由于缺乏足夠的互操作性實踐經(jīng)驗，該方案使間隔層的互操作性更容易得到保證，所以在本設計中采用此方案組網(wǎng)，并采用100MB光纖冗余的過程總線環(huán)網(wǎng)，保證采樣值報文和跳閘GOOSE報文傳輸?shù)膶崟r性、可靠性，具體構建如下：
35 kV部分和10 kV部分各為一間隔進行組網(wǎng)，這兩部分的ECT／EVT從一次側采集到電流／電壓信號后，分別接入本間隔內設置的合并單元中，合并單元采用IEC61850-9-2標準對采樣值進行處理，處理后的采樣信息經(jīng)過本間隔內的一臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機接入過程層環(huán)網(wǎng)中，這樣，采樣值信息就可以在過程層環(huán)網(wǎng)上被共享，傳至保護和測控設備里。智能開關設備如同合并單元一樣，經(jīng)本間隔內的一臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機接入過程層環(huán)網(wǎng)中，傳至保護和測控設備中，合并單元及智能開關設備分別接入這兩臺交換機中，這樣的話，同一間隔內的兩臺交換機可達到網(wǎng)絡冗余功能，如果有其中一臺交換機故障也不會影響過程層重要數(shù)據(jù)的傳輸安全。
3．2．2 變電站層網(wǎng)絡
變電站站級網(wǎng)絡主要處理間隔層之間IED的通信，同時要與后臺人機工作站、工程師站進行信息交換，并通過遠動裝置與各級調度進行雙向信息交換，變電站網(wǎng)絡也可以通過網(wǎng)絡設備直接接入電力數(shù)據(jù)網(wǎng)。
由于間隔層設備之間以及間隔層和變電站層之間需要共享電壓、電流值及狀態(tài)信號，而且間隔層IED數(shù)量較多，數(shù)據(jù)傳輸量大，為避免出現(xiàn)網(wǎng)絡堵塞，保證通信可靠性，變電站層網(wǎng)絡采用1 000 MB雙光纖交換式以太環(huán)網(wǎng)結構，來保證帶寬和可靠性。間隔層為支持IEC61850標準的數(shù)字式智能電子設備保護、控制、測量，集中組屏安裝。分別有#1主變屏，#2主變屏，35 kV兩條進線、母聯(lián)屏，兩面10 kV饋線保護屏，每一單元為一獨立網(wǎng)絡單位，相互之間可以交換信息，基于IEC61850標準規(guī)范與環(huán)網(wǎng)總線相連，與其他各單元、主站和調度系統(tǒng)進行交換信息。后臺控制室通過變電站網(wǎng)絡向保護和測控裝置下達控制命令，GPS裝置也通過變電站網(wǎng)絡向全站統(tǒng)一授時，另外，遠動系統(tǒng)也由變電站層網(wǎng)絡經(jīng)路由器與外部電力調度網(wǎng)絡相連。根據(jù)以上對35 kV數(shù)字化變電站過程層和變電站層的組網(wǎng)分析，具體網(wǎng)絡構建如圖2所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/157712.htm
4 電氣設備設備配置
4．1 電流／電壓互感器及合并單元
如前文所講，電子式電流／電壓互感器分為有源和無源兩種，由于有源互感器簡單可靠，穩(wěn)定性較好，國內外已經(jīng)進入商業(yè)運行的以有源互感器居多，光學互感器在超高壓系統(tǒng)中優(yōu)勢較大，但還處在不斷改進過程中。因此在目前的技術條件下，35 kV變電站各電壓等級的互感器選用有源互感器。具體選擇配置方案如下：
在35 kV#1，#2進線部分各選擇一對帶有一個保護級和一個測量級輸出的電子式電流互感器；在35 kVI，Ⅱ段饋線部分各選擇一對帶有一個保護級和一個測量級輸出的電子式電流互感器；在35 kV I，Ⅱ段母線處設置帶有一個保護級(測量)和一個用于零序電壓的電子式電壓互感器；35 kV母聯(lián)部分選擇一個帶有一個保護級和一個測量級輸出的電子式電流互感器。
在10 kV I，Ⅱ段母線進線部分各選擇有一個保護級和一個測量級的電子式電流互感器；在10 kV I，Ⅱ段母線的每條饋線部分同樣選擇有一個保護級和一個測量級的電子式電流互感器；在10 kV I，Ⅱ段母線部分各選擇一個有一個保護級(測量)和一個用于零序電壓的電子式電壓互感器；10 kV母聯(lián)部分選擇一個帶有一個保護級和一個測量級輸出的電子式電流互感器。
合并單元負責將有源互感器采集的35 kV和10 kV線路上電流，電壓信號經(jīng)IEC61850-9-2標準經(jīng)光纖以太網(wǎng)傳輸至過程總線所需保護，具體配置方案如下：
在35 kV I，Ⅱ段母線處各設備一臺合并單元，采集35 kV#1，#2進線和出線部分的三相線路保護和測量電流值，同時采集35 kV I，Ⅱ段母線的單相線路電壓值和零序電壓值，其中35 kVⅡ段母線處的合并單元也負責采集35 kV母聯(lián)部分電流值。
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