登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
与传统变电站自动化系统相比,基于IEC61850的数字化变电站[1-21无论在构成元件还是在系统结构上都有着很大的差异。从元件上,数字化变电站系统仍分为一次设备和二次设备两个层面。但由于非常规互感器、智能断路器及以太网等新技术的应用,使得一、二次设备的联系更为紧密;从结构上,数字化变电站分为过程层、间隔层和站控层,各层内部以及各层之间都是采用高速以太网进行数据通信。网络直接参与系统功能实现并直接影响到整个系统的可靠性。这些都决定了数字化变电站的可靠性分析具有特殊性。另一方面,现有的变电站可靠性分析方法多针对单装置或单间隔,鲜有针对整个变电站自动化系统。
新技术的采用不能以降低系统可靠性和可用性为代价。传统变电站系统的可靠性满足IEC 61508[的要求,那么如何分析和提高数字化变电站的可靠性?本文根据数字化变电站系统的特点,介绍了提高数字化变电站可靠性的基本途径,提出一种计算全站可靠性的方法。该方法将数字化变电站系统划分为通信、控制、保护和站控层等子系统。利用可用性框图,分别计算每个子系统可靠性参数,然后通过系统可用性框图,计算出整个变电站的可靠性参数。
1 可靠性和可用性
IEC 60870—4标准对可靠性的定义为:“设备或系统在特定时间内和特定情况下,执行其预期功能的能力”。数字化变电站系统的可靠性是通过一系列可靠性参数来衡量的。
1)可靠度 。可靠度是指设备或系统在规定条件和时间内完成规定功能的概率。实际运用中假设设备或系统的故障分布是指数分布,其可靠度表达式为:
21 MTTF和MTBF。平均无故障时间(MTTF)是指设备或系统出现第一次故障的平均期望时间。平均修复时间(MTTR)是指故障设备或系统得到修复所用的平均时间。两次故障之间的平均时间(MTBF)包括平均修复时问。因此:
3)可用度 。可用度L8J是描述可修设备或系统的可靠性指标,表示其处于正常工作的稳态概率。可用度表达式为:
设备或系统之间的基本连接关系分为串联和并联两种I9]。在串联系统中,任一设备或系统失效,都会造成整个系统失效,故串联系统可用度为:
而在并联系统中,只有当并联设备或系统J司时失效时,才会造成系统失效。故并联系统可用度为:
2 提高数字化变电站可靠性的基本途径
根据数字化变电站的特点,提高其可靠性的基本途径有 加】:(1)用光缆代替铜缆,用以太网总线代替二次连接导线, 以大幅度减少系统中元件的数量;(2)利用网络冗余和功能冗余提高系统可靠性;(3)充分利用系统和元件的自检和监视以提高系统可靠性。
本文主要讨论采用装置或系统冗余以及网络冗余以提高数字化变电站系统可靠性与可用性。
2.1功能冗余
与传统变电站系统一样,可以采用功能冗余[10-11 J以提高系统可靠性。以保护功能为例,图1中两套保护系统具有完全独立的互感器、合并单元、交换机及保护IED。
2.2网络冗余
与传统变电站不同的是,数字化变电站内的通信网络直接参与保护与测控的功能,其可靠性将直接影响变电站自动化系统的可靠性。为了提高通信网络的可靠性,通常采用的方法是网络冗余设计。
IEC 62439标准中提出利用并行冗余协议PRP(Parallel Redundancy Protocol,PRP)以提高系统的可靠性[12-131。基于PRP的冗余网络要求装置包含双以太网控制器和双网络端口,分别接入两个完全独立的以太网,实现装置通信网络的冗余。
并行冗余协议的特点有:(1)装置内具有链路冗余实体(Link Redundancy Entity),该实体将来自应用层的数据同时发往双端口。而在接受数据时,该实体同时接收双端口的数据,保留第一个数据包并剔除重复数据包。(2)两个网络可以采用任意拓扑结构。如A 网采用环型拓扑,B网采用星型拓扑。(3)可以采用通用交换机。
IEC将在IEC 61850 Ed2.0中建议采用基于PRP的并行冗余网络。下文模型中,假定变电站的站控层网络和过程层网络均采用基于PRP的网络结构
3 可用性计算
采用基于PRP并行冗余网络的数字化变电站系统如图3、4所示。发生链路或交换机故障时,双网之间能够进行无缝切换。站控层包括两套独立的系统:就地监控(Station HMI)和远动系统(I U),任一系统正常工作即可完成对变电站的监控。就地监控~1RTU具有双网络端口,通过交换机分别接入两个通信网络中。间隔层考虑有18个间隔,并各自安装间隔控制单元。间隔内保护系统采用双重化配置,两套保护完全独立。间隔保护单元与间隔控制单元皆具有双网络端口,分别通过交换机接入两个通信网络中。
在后续的图表中采用下述符号:TS.同步时钟;MU.合并单元;RPIT-远方智能I/O;SW-交换机;EM.网络介质(如光纤);BCU.间隔控制单元;BPU.间隔保护单元;BU一间隔单元;RTU一远方终端单元。
以下计算采用表1所列的元件可靠性参数。
说明:
假定网络介质可靠性远大于装置,故障率为0.001/年。
传统保护的典型MTTF为100年【4J。由于I/O下放,全数字化保护装置可靠性较传统保护更高,假定其MTTF为150年(则故障率为0.0067/年)。由于MU 基于硬件实现,假定其MTTF也可达到150年『I4_。
根据现有厂家提供的数据,交换机的MTTF最高为50年,即故障率为0.02/年。
假定所有设备的MTTR为24h。
3.1通信系统
上述基于PRP的并行冗余通信网络中,两个网络均是由20台(站控层2台、间隔层18台)交换机通过网络介质相连而成的环网。
环网拓扑对于环路上任一链路的故障都提供了一定程度的冗余。环网拓扑正常通信的条件是所有交换机都正常工作,且至多只能有一条链路出现故障。因此链路可靠性表达式为:其中:Ae 为网络介质可用度表达式;,2为环网中交换机之间的链路总数。
3.2间隔保护系统
在数字化变电站系统内分析保护系统可用性时,主要考虑网络介质、合并单元、断路器lED、同步时钟和交换机等的影响。间隔保护系统采用两套完全独立的保护单元,任一保护单元正常工作,即可完成保护功能。
3.3间隔控制系统
间隔控制系统内的控制单元具有双网络端口,通过网络介质分别接于两个并行的冗余通信系统中,实现控制系统通信的冗余。
3.4站控层系统
站控层系统包括两套系统:就地监控系统(Station HMI)与远动系统(RTu)。任一系统正常工作,即可完成对变电站的监控。且就地监控和RTU皆具有双网络端口,通过网络介质分别接入两个并行冗余通信系统中。
3.5数字化变电站全站的可用性
数字化变电站系统全站可用的条件是上述子系统必须均处于正常工作状态,即子系统之间互为串联。
由上述分析可得,在站控层网络和过程层网络皆采用基于PRP的并行冗余网络后,各间隔功能的可用性皆可以达到IEC 61508中所规定的最高可靠性级别:第4级。而全站的总体可靠性也达到了第3级。
4 结论
本文基于IEC 61850的数字化变电站系统的特点,提出一种计算全站可靠性的方法。该方法将数字化变电站系统划分为通信系统、保护系统、控制系统和站控层系统,利用可用性框图计算每个子系统可靠性指标,最后计算出全站的可靠性指标。
结果表明,与传统变电站自动化系统相比,虽然数字化变电站系统中引入了更多的电子装置,但通过合理地实现功能冗余并采用基于IEC 62439的并行冗余网络,则依旧可使各间隔及全站的可靠性达到IEC 61508标准所要求的级别。本文关于数字化变电站的可靠性分析方法和结果可为实施数字化变电站系统提供一定的理论依据。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
3月3日,国网宁夏石嘴山供电公司在大武口地区成功构建全域配电网数字联络图系统,实现配电网运行状态全景可视化。该创新成果使负荷转供方案审核效率提升85%,为宁夏地区配电网数字化转型提供了示范样板。面对传统配网调度需人工比对多张单线图、耗时长达10分钟且易出错的行业痛点,该公司历时45天完成
北极星输配电网获悉,近日,北京城市副中心大营110千伏输变电工程投运,大营110千伏变电站为北京首座绿色建筑融合数字化零碳变电站。据悉,工程位于城市副中心0902街区,紧邻通济路东侧和运河东大街南侧,于2023年10月开工建设。总建筑面积5185平方米,主要建筑包括配电装置楼及附属楼,大营110千伏变
新华社记者日前探访位于乌兹别克斯坦吉扎克州的扎法拉巴德220千伏数字化变电站项目时了解到,由中国企业承建的该国首个数字化变电站已经完成建设。据项目经理介绍,上海电气集团股份有限公司(简称“上海电气”)于2021年中标该项目。作为中国和乌兹别克斯坦能源合作的又一成果,此项目得到乌方各级部
1月4日,广西北海110千伏廉东变电站投运,同时也是北海电网第50座变电站。据悉,2024年,北海电网累计供电量达116.13亿千瓦时,同比增长4.16%,本次站内新建一座63兆伏安容量主变,两回110千伏进线分别T接原有110千伏冲合Ⅱ线、110千伏孙合线。110千伏廉东站以及后续10千伏配套送出工程的建成投运,将
12月26日,安徽首座220千伏新型数字智能变电站——山杜变电站在安徽六安市金安经济开发区建成投运。该站是六安市第18座220千伏变电站,首次集成应用数字智能、绿色低碳、安全可靠等22项关键技术,实现对设备状态、内外环境的智能感知实时监控。该变电站投运后,将进一步完善六安东部电网结构,满足园区
近日,国家电网系统首座500千伏数字化变电站——安徽合肥肥东500千伏长临河变电站升级建成。该变电站搭载“数字化长临河变”系统,具备主辅设备监测、设备状态智能分析、数据对比分析、数据趋势分析、班组作业管理、三位全站监视及故障联动检查等6大类功能。变电站发展历经几个阶段,最初的传统变电站
近日,南方电网广西桂林500千伏漓江变电站建成投运,该变电站是广西能源发展“十四五”规划的电力供应保障重点项目,还是南方电网公司2024年防冰抗灾重点工程。500千伏漓江变电站项目位于平乐县大发瑶族乡新田村,占地面积为8.8万平方米,建设内容包括4台75万千瓦的主变、8回500千伏出线、14回220千伏
12月18日,东北首座新一代智能变电站——祥庆220千伏变电站顺利启运。该站全部采用国产化芯片和国内自主研发的操作系统,实现芯片、协议等全面自主可控、软硬件整合优化、网络架构优化、“后台平台+APP”模式四大技术改,同时该站也是国家电网公司18座新一代智能变电站试点工程之一。并且,该站在建设
北极星输配电网获悉,近日国家电网系统首座500千伏数字化变电站——安徽合肥肥东500千伏长临河变电站近日升级建成。据介绍,该变电站是合肥地区第三座500千伏变电站,该枢纽站点的稳定运行有助于优化电网网架结构,提升合肥南部及肥东县供电可靠性。目前,变电站工作人员可通过“数字化长临河变”系统
近日,浙江湖州110千伏长合变电站投运,该变电站是长兴县泗安镇的全县首座智能变电站,新增的10万千伏安供电容量,按农村居民最大用电功率每户7千瓦计算,可同时满足1.2万户农村家庭满功率使用。项目投运将提升电网可靠性和非正常工况负荷转带灵活性。同时,该变电站是当地首座使用六氟化硫、氮气混合
威图此次将与易盼(Eplan)一同携全新产品解决方案亮相工博会舞台,除了为现场观众带来精彩纷呈的节目活动,更将全面展示进一步升级后的“软件+硬件+服务”于一体的全价值链数字化解决方案。下面就让我们抢先了解此次展会究竟有哪些产品会与观众相见吧!五大板块,亮点抢先看!一、VX25展示和装配展区
7月5日,国网天津经研院规划评审中心完成国调中心配电通信网规划建设运行情况调研阶段性成果。自6月以来,为全面剖析天津公司配电通信网发展实际,为配电通信网“十四五”中后期建设与“十五五”规划前期研究奠定基础,国调中心组织了一系列配电通信网规划建设运行情况调研分析工作。规划评审中心专业
为提高通信灵活性,做好数字化智能化转型工作,最近,盐城供电信通分公司对盐城市建军东路18号盐城供电公司老大楼的光配进行了试点升级,引入最新的智能光配技术,这一技术将极大提高盐城地区电力通信系统的灵活性和可靠性,为能源转型及实现碳中和目标铺设一条数字之路。提升供电可靠性和服务水平,配
近日,国网浙江省电力有限公司自主研发的“星通”应急通信系统在支援湖南电网抗冰保电现场首次跨省应用。该系统可在公网信号薄弱或中断区域,通过卫星和移动基站设备搭建现场至公网核心网通道,为应急现场提供稳定可靠的移动信号。为强化应对恶劣天气和重大活动保电等典型场景下的应急通信保障需求,国
近日,云南电网公司自主研发的“RIS+光纤”线路信息回传系统在云南省文山壮族苗族自治州投入运行,在全国率先将RIS相控阵通信系统与光纤结合,实现电力线路实时信息传送,传输信息加载速度较4G通信模式提升5倍。云南地区电力杆塔线路普遍架设于高山峡谷,4G信号不佳,杆塔数据实时信息采集与回传滞后不
#tabs1.swiper-container{height:500px;overflow:hidden;}#tabs2.swiper-container{height:450px;overflow:hidden;}#tabs3.swiper-slide{float:left!important;}.lmNav{width:100%;height:100px;box-shadow:05px15px0rgba(10,76,181,0.20);text-align:center;border-bottom:1pxsolid#D6DFEA;}.lmNavu
12月3日从国网山西省电力公司获悉,通信运维检修智慧管控系统自年初全面应用以来,累计发出智能研判告警355项,智能审核工单653份,将单座变电站年度检修中的通信运维平均时长压缩了6小时。据介绍,山西电力信通公司落实国家电网有限公司数字化转型工作部署,根据国网山西电力安排,通过深度挖掘通信管
为积极应对台风“海葵”所带来强降雨天气的影响,9月6日,国能龙岩发电公司密切跟踪台风动向及天气预测情况,及时启动防台风应急响应并调整等级,压紧压实各级责任,通过加强设备巡检和隐患排查,确保机组安全运行。图为检修人员检查通讯主机运行情况该公司统筹调配资源,做好人员、物资、装备和应急通
近日,以“加快数字化转型,助力新型电力系统建设”为主题的2023年(第六届)电力信息通信新技术大会——电力通信技术创新应用专题论坛在杭州成功举办。电力企业、行业专家、厂商代表齐聚一堂,深入探讨通信新技术在电力通信网中的应用。与会嘉宾就如何提升网络承载能力,扩大网络覆盖,建设安全可控、
截至5月29日,河南新乡供电公司新一代应急通信系统已上线一周,整体运行平稳。该系统的投用可满足新乡地区全天候、大面积、全覆盖“应急+指挥”的通信需求。根据国家电网有限公司有关工作要求,新乡供电公司加快推进新一代应急通信系统部署工作,确保在断路、断电、断网条件及无卫星、无公网的情况下,
北极星电力网获悉,中国华能集团有限公司电子商务平台发布华能海南公司南山电厂2×46万千瓦级燃气-蒸汽联合循环发电机组扩建项目通信系统设备招标招标公告,详情如下:华能海南公司南山电厂2×46万千瓦级燃气-蒸汽联合循环发电机组扩建项目通信系统设备招标招标公告(招标编号:HNZB2023-05-2-281)项目
4月17日获悉,江西新余供电公司员工在仙女湖供电所内,完成对110千伏江新线、10千伏仙女湖专线首次无人机机巢远程联合通道巡检,标志着江西首座输配电一体化机巢建成投运。机巢位于新余供电公司仙女湖供电所内,可覆盖仙女湖供电所周围22条126千米输配电线路,巡检范围辐射可达15千米,最大巡航时间达5
2月25日,上海金山区供电公司完成了首批100套用电信息采集终端5G轻量化技术的部署应用。截至3月11日,两周的试运行数据表明,这些终端的采集成功率达100%,实时成功率从使用这一技术前的95%提升至100%,采集业务质效显著提升。传统配网电力通信以4G技术实现数据交互,但局限性凸显,难以满足设备快速控
2月24日,国网甘肃超高压公司信息通信中心正式向国网信通公司提交±800千伏庆阳换流站通信电源满载测试可靠性验证资料,标志着国家电网系统内首次特高压换流站通信电源满载试验圆满完成,填补了特高压站点通信电源满载运行数据空白。随着通信设备负载逐渐增多,对通信电源可靠性提出更高要求。为验证极
2月25日,广东电力通信科技有限公司2025年第一批配网通信建设项目EPC总承包框架采购招标,预计采购金额3.37亿元。广东电力通信科技有限公司在广东地区建设新型电力系统示范区配网通信网,满足电网及上下游企业用户各类业务需求。公司计划构建“全覆盖、泛在化、大带宽、高可靠、技术先进”的配电通信网
国网上海市电力公司2025年第一次物资单一来源采购推荐的成交候选人公示(采购编号:2501-DY001)
国网西藏电力有限公司2025年第一次物资邀请招标采购项目推荐的中标候选人公示
1月17日,在招远110千伏城西站内,随着“时间同步对时正常、对时精度合格”的确认口令发出,招远公司圆满完成首批满足全链路国产化要求的单北斗时间同步变电站改造工作。近期,招远公司对110千伏安康站、崮山站、城西站等6个变电站开展北斗授时设备改造工作,将站内原有的GPS+北斗双模天线和主时钟设备
近日,国网河北省电力有限公司经济技术研究院应用自主研发的电力通信网带宽需求预测数字化工具完成省级通信网带宽需求预测,工作效率较传统方式提升约44%。该工具可自动抓取通信站点、网络类型、业务流向等10余项关键数据,智能生成数据通信网、调度数据网、传输专线3类网络拓扑图,精准预测站点、业务
国网天津市电力公司2025第一次物资竞争性谈判推荐的成交候选人公示。
北极星输配电网获悉,近日,南方电网与中兴通讯在广州供电局南沙狮洋500千伏变电站顺利完成电力行业首个26Ghz频段5G毫米波通感一体外场测试验证。据悉,5G毫米波通感一体技术在同一台无线通信设备上融合了宽带通信、雷达感知探测和目标智能分析跟踪等功能,可精准识别、跟踪定位并测距测速无人机、飞鸟
国网信通发布公告,董事会及监事会于2025年1月22日收到公司副总经理闫斌、总会计师孙辉及职工监事向杰的辞职报告。闫斌先生因工作变动原因申请辞去公司副总经理及其他相关职务,辞职后闫斌先生不再担任公司的任何职务。孙辉先生因工作变动原因申请辞去公司副总经理、总会计师及其他相关职务,辞职后孙
编者按为适应一次能源与电力负荷逆向分布的国情,中国采用远距离交直流特高压输电技术成为必然选择,可再生能源大规模并网,电网大规模、高复杂度发展,加深了通信网与电网的物理网络融合,形成两网相依系统。对于特高压线路、重要输电断面线路等线路的通信通道保障十分重要。原有末端接入的火电厂普遍
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!