参考智能变电站关键技术应用研究毕设

参考智能变电站关键技术应用研究毕设内容摘要：

交互和信息共享，形成纵 向贯通、横向互通的电网信息支撑平台，并提供以此为基础的多种业务应用。 (尤其要强调 ) (6)采用更加高速 (快速以太网 )和更加经济的技术手段。 传输变电站内外信息。 包括与变电站。 相关电源。 负荷及线路的信息。 掌握整个电网的状态。 (7)将高级调度中心的部分功能下放到智能变电站实现。 智能变电站系统管理好站内网络数据的同时可以根据运行需求，以更高的频率来储存数据。 实现基于实时数据仓库的数据挖掘，完成智能电网所要求的高级分析和优化功能。 (8)智能变电站 (Smart Substation )建设需要采用先进的理念重新设计 新建变电站。 也需要采用先进的技术改造现有变电站，以便远程监测临界和非临界运营数据。 分析和处理大量实时数据。 将断路器、变压器、变电站的环境因素等数据进行综合分析。 并与相临变电站互通信息。 标准化 由于大规模集成电路技术强劲的发展，导致了先进的、快速的、功能强的微型处理器的出现，变电站自动化系统得到了飞速发展，逐渐成为了变电站的重要组成部分。 而通讯协议是实现保护装置、自动化装置、监控系统信息传输的基础，寻求一种具备互操作性、高效的通讯协议，是变电站自动化、标准化的目标 [8]。 90 年代以来，国际电 工委员会第 57 委员会（ IEC TC57）陆续制定了 IEC 608705 系列传输规约，用于满足电力系统及其他公用事业的需要。 为了在兼容设备之间达到互换的目的，根据各种应用情况下的不同要求制定一系列配套标准，智能变电站关键技术应用研究 13 分别是 60870510 10 103 传输规约。 其中 608705103 规约仅用于保护设备（间隔单元）与变电站内控制系统的信息交换。 2020 年， IEC TC57 技术委员会正式发布了更具广泛适应性、且功能强大的变电站通信协议 IEC61850 标准，该标准不仅适用于变电站内各个设 备之间、设备与控制系统间的通信，将来可扩展到变电站与远方控制中心间的通信，更具开放性和灵活性。 智能变电站和常规变电站在站内通信协议上的主要差别是分别采用了IEC61850 标准和 608705103 传输规约，两者应用范围差别较大，本文只对站内通信协议进行分析比较，便于对 IEC61850 标准有有更清晰的认识和理解，在今后变电站建设中更好的推广和应用。 下面主要讲述 IEC61850 标准： IEC 61850 标准定义了变电站内智能电子设备之间的通信和相关的系统要求，对变电站内自动化系统做出了全面详细的 规范和描述。 IEC61850 标准采用了开放的协议并支持设备自我描述，面向对象的建模技术，具有强大的可扩展性。 IEC 61850 标准分为系统部分（ IEC61850 4）、配置部分 (IEC618506)数据模型、通信服务及映射部分 (IEC61850 9)、测试部分 (IEC6185010)四大类，包括十部分内容。 IEC618501 概论 IEC618502 术语 IEC618503 总体要求 IEC618504 系统和项目管理 IEC618505 功能通信要求和 装置模型 IEC618506 变电站中智能电子设备通信配置描述语言 IEC618507 变电站和馈线设备的基本通信结构，是变电站之间协调工作和通信的体系描述。 IEC618507 共包括 4 个部分： (1)IEC6185071 原理和模型 (2)IEC6185072 抽象通信服务接口 (ACSI) (3)IEC6185073 公共数据类 (4)IEC6185074 兼容逻辑节点类和数据类 IEC6185081 特殊通信服务映射 (SCSM)，对 MMS 和 ISO/IEC88023 的映射。 IEC618509 特殊通信服务映射 (SCSM)，是采样值映射的描述， IEC618509 智能变电站关键技术应用研究 14 共包括 2 个部分： (1)IEC6185091 单向多路点对点串行通信链路上的采样值 (2)IEC6185092 映射到 ISO/IEC 88023 的采样值 IEC6185010 一致性测试。 信息化 变电站信息化是电力企业信息化的重要基础之一，大量的输配电信息来自变电站，它是连接电力企业和最终用户的桥梁。 变电站信息化的主要内容是变电站综合自动化系统，变电站综合自动化系统将变电所的二次设备（包括控制、 信号、测量、保护、自动装置及远动装置等）利用计算机技术、现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电所执行自动监视、测量控制和协调，是自动化和计算机、通信技术在变电所领域的综合应用。 变电所综合自动化可以收集较齐全的数据和信息，通过计算机高速计算能力和判断功能，可以方便地监视和控制变电所内各种设备的运行及操作。 变电所综合自动化具有功能综合化，设备、操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光纤化及运行管理智能化的特征。 它的出现为变电所的小型化、智能化、扩大监控范围及变电所安全可靠、优质经济运行提供了现代化的手 段和基础保证。 它的应用为变电所无人值班提供了强有力的现场数据采集及监控支持。 变电站综合自动化系统主要包括变电站监控系统和保护系统，下面分别介绍它们的一般功能。 变电站监控系统的基本功能 (l)数据采集与处理。 通过测控装置进行实时数据的采集和处理。 直流、所用电、母线电压采用综合测量装置采集和处理。 微机监控系统通过以上数据采集，产生各种实时数据，供数据库更新。 (2)报警处理。 报警处理分两种方式，一种是事故报警，另一种是预告报警。 前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。 后者包括一般设备变位、状态异常信 息、模拟量越限 l 复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。 (3)事故顺序记录和事故追忆功能。 断路器和保护信号的动作顺序以 ms 级进行记录能够在 CRT 上显示动作顺序及在打印机上打印，顺序时间应该存档。 (4)控制功能。 控制功能包括对变电站各级电压等级的断路器、有载调压开关、主变中性电闸刀、消弧线圈等采用就地和远方控制。 控制方式有变电所控制室的当地监控终端控制、远方监控终端控制。 智能变电站关键技术应用研究 15 (5)在线统计计算。 根据采样的实时数据，能够计算每一个电气单元的有功、无功功率。 各相电流、电压；功率因数、最大最小值及 其出现时间。 (6)画面显示和打印。 在 CRT 上应该能够显示变电所一次系统的主接线图，直流系统图，所用的电系统图变电所监控系统即保护运行工况图，直流系统图，能显示统计数据、某些历史负荷曲线等等。 (7)系统的自诊断和自恢复。 微机监控系统应该能够在线诊断系统的软件、硬件运行情况一旦发现异常能够发出报警信号。 (8)维护功能。 维护功能指对系统进行的诊断、管理、维护等工作。 一体化 一体化信息平台是智能变电站数据信息交换系统的核心，它为不同子系统之间的数据交互整合提供技术支撑，实现各种系统之间、数据库之间 、网络系统之间的数据交换。 目前国内的大部分变电站的数据交换方式还是使用比较传统的方法，参与数据交换的各个厂家通过规约转换装置实现数据共享，各个系统不是在一个统一的标准下进行设计的智能变电站的优点主要是体现为，变电站系统能全面、及时地掌握变电站内运行的实时数据，综合自动化系统对比专家库对数据进行分析，系统根据分析的结果，实现变电站的智能化运行。 可见，可靠、精确、开放的数据交换系统是智能变电站建设的基础，这也是智能变电站与传统电网的根本上的区别。 目前的变电站内还没有一套独立的信息系统存在。 变电站内的数据交换也 是由变电站自动化监控系统实现，它只是对本站内自动化系统中所需要的数据信息进行采集、传输和存储，是一个封闭的数据信息交换模式，这只能称为变电站综合自动化的数据交换，并不是我们所说的智能变电站的数据信息交换系统。 目前的变电站内的各个系统的信息采集，传输和储存都是相对独立并基本上无联系的，如综合自动化系统和计量系统之间。 其根本的原因，各个系统一般都是由不同厂家生产的，各个厂家的软件的算法、数据模型，通信规约都不一样，他们系统之间的数据结构，传输报文都是有厂家自己的特点，各个系统的数据采集格式、数据的二次处理和数据 的传输格式都无统一的标准和规范，这就导致了目前变电站内数据信息。 系统的具有很大的局限性： (l) 数据格式和通信规约不统一。 保护测控装置的互操作和其他二次系统的 (如电源系统 )数据信息交换必须经过规约转换器实现。 这既不可靠也不安全。 (2) 数据分散且重复采集。 常规变电站配备的测控装置对同一物理量存在重复智能变电站关键技术应用研究 16 采集。 同时精度还可能不同。 并且以不同的格式存储在不同的装置内。 造成计算机资源的重复浪费。 而且这些数据在应用时还存在以谁为主的问题。 简单的例子就是所用电的电流电压的采集。 所用电系统本身就自带有测控。 而变电站系统 又存在所用电测控装置。 而这两个测控系统分别接的是不同的 CT 和 PT。 在变电站的实际运行中。 对于这两个地点测出的不同的电压电流量便出现了一个如何取舍的问题。 (3) 数据传输接口种类杂而多。 接线错综复杂。 可靠性不是很高。 这些问题直接影响了变电站数据交换的速度和质量。 并制约了变电站自动化技术的水平的发展。 由于变电站内数据信息量规模巨大。 同时电力系统的生产。 传输。 分配。 消费都是实时进行的。 智能变电站的数据交换首先应建立一个安全可靠的有统一规范的标准数据信息交换平台。 为不同系统之间的信息共享提供技术支撑。 各个智能化 变电站高级应用系统都能利用一体化信息交换平台。 实现数据对各个高级应用系统透明共享。 跨数据库的数据的交换。 智能变电站的数据采集对象主要是来自变电站内一次设备的各种状态的实时的参数。 也会有一些对时间要求不是很高的数据信息 (主要是电能计量。 电能质量。 负荷控制等 )。 智能变电站的一体化信息平台发将数据统一进行采集以后。 对原始数据进行处理。 按功能需求分类发送到变电站各个应用系统。 如自动化系统。 智能辅助控制系统。 智能告警及故障信息综合分析决策系统和设备状态监控系统等。 各个系统的数据库在接收到数据以后。 根据各个系统的特点 对数据进行处理。 并将数据分析所得的结果。 进行最优化选择并执行。 在智能变电站中所有数据的传输都通过光纤网以太网实现。 每一个保护测控装置。 自动化装置。 智能终端和数据库都是数据以太网的一个节点，有固定的地址可以访问。 智能变电站一体化信息平台主要由各个智能终端、测控装置、同步时钟源、一体化信息主机以及站内交换机等部分组成，如图 所示。 各智能终端和测控装置完成对现场一次设备实时数据的数字化采集和标准化传输，同步时钟源为全站提供了一个统一稳定的同步时钟信号，并通过各智能终端和测控装置对数据信息附加上时标，站内 一体化信息主机实现对站内各智能终端和测控装置数据的统一化管理，为站内各种高级应用系统提供一个开放的可靠的数据信息，所有继电保护设备和自动化装置都可以通过标准化数据接口与站内一体化信息主机连接。 智能变电站关键技术应用研究 17 图 一体化平台结构 智能化 随着基于光学或电子学原理的电子式互感器和智能断路器的使用，常规模拟信号和控制电缆将逐步被数字信号和光纤代替，测控保护装置的输入输出均为数字通信信号，变电站通信网络进一步向现场延伸，现场的采样数据、开关状态信息能在全站甚至广域范围内共享。 根据新修订的《智能变电站技术导 则》，智能化变电站的改造必须采用先进的、质量稳定可靠的传感器、通信技术、控制和智能等技术，以一次设备参数的数字化和标准化、规范化信息平台为基础，实现变电站实时全景 (电压、电流、频率、有功、无功 )的监测、自动运行控制及与站外系统协同互动等功能，达到提高变电可靠性。 其目标为可靠、经济、兼容性强，并具有一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、保护控制协同化、分析决策在线化等技术特征。 为了适应智能电网和智能变电站的发展趋势，结合一次设备智能化的发展目标，本次变电站智能化设计的第一步是保证一 次设备的智能化，即使用所谓的智能一次设备。 一次设备的智能化首先是保证数字化，包括输入信号的电压互感器和电流互感器，实现就地的信号数字化，减少模拟量传输。 借鉴国际和国内的设备情况和电网的运行情况， 220kV 部分选用西开生产的电子式电流互感器、电子式电压互感器和电子式电流电压互感器， 110kV 部分选用 GIS 用的电子式电流互感器、电子式电压互感器和电子式电流电压互感器， 35kV部分选用 GIS 用的电子式智能变电站关键技术应用研究 18 电流互感器、电子式电压互感器和电子式电流电压互感器。 根据国家电网《智能变电站技术导则》、《变电站智能化改造技术规 范》对原有 220kV 传统变电站进行智能化改造。 由于目前“一次设备技术”与“二次设备技术”融合相对困难 ,智能变电站改造按《智能变电站技术导则》采用“三层两网”分层设计。 将过程层与间隔层进行分层设计。 就地的智能汇控柜仅安装“合并单元”、“智能终端”、“在线监测功能组”。 测量、控制、保护、故障录波功能还是安装在控制室单独组屏。 过程层网络与站控层网络釆用“双备份光纤以太网”并配有 GPS 对时网。 改造后的智能变电站设计方案如图 所示。 图 改。