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。
近日,乌兰察布供电公司正紧锣密鼓开展春查外查工作,为全年工作夯实基础。与此同时,乌兰察布供电公司紧扣集团公司“数字蒙电”战略要求,以“保供电、守安全、强数智、促发展”为核心,加快数字化转型步伐,进一步提升电网可靠性。设备换装电网传输更及时3月末,该公司220千伏海城变电站内刚刚结束了
南方电网公司2024年数字变电站、数字输电和智能配电系列传感终端以及北斗终端第一批框架招标项目招标公告(招标编号:CG2700022001722327)一、招标条件南方电网公司2024年数字变电站、数字输电和智能配电系列传感终端以及北斗终端第一批框架招标项目(编号:CG2700022001722327),已由项目审批部门批
南方电网公司2023年数字变电站和智能配电系列传感终端物资第二批框架招标项目中标候选人公示(招标编号:CG2700022001608469)公示开始时间:2023年10月31日公示结束时间:2023年11月03日
南方电网公司2023年数字变电站和智能配电系列传感终端物资第二批框架招标项目招标公告(招标编号:CG2700022001608469)一、招标条件南方电网公司2023年数字变电站和智能配电系列传感终端物资第二批框架招标项目(编号:CG2700022001608469),已由项目审批部门批准,项目资金来源已落实,招标人为中国
北极星输配电网获悉,6月7日,山东省人民政府办公厅发布关于印发《数字强省建设2023年工作要点》(以下简称《工作要点》)的通知。《工作要点》指出,推进融合基础设施建设。推动35千伏及以上公用变电站实现光纤100%覆盖,配电线路自动化配置率达95%。建成三峡庆云二期等新型储能项目,推动泰安压缩空
招标公告-中国南方电网-供应链统一服务平台 #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:cente
近日,1000千伏特高压东吴站、泰州站通过国家电网有限公司验收。据了解,该站是国家电网首批数字变电站(换流站)建设试点,相关建设成果将在国家电网系统内复制推广。智能巡视是数字变电站建设重点之一。在特高压泰州站内,部署了198台可见光及红外摄像头,覆盖全部一、二次设备。它们与常规的变电站
2月28日,随着主变压器冲击送电成功,全国首座“数字新基建”模块化4.0变电站——蚌埠临港220千伏变电站正式投运。蚌埠220千伏临港输变电工程于2021年12月开工,本期建设180兆伏安主变压器2台、220千伏出线6回、110千伏出线8回。该工程获得多项发明专利及实用新型专利。工程建设过程中全面应用220千伏G
北极星输配电网获悉,全国首座“数字新基建”模块化4.0变电站——蚌埠临港220千伏输变电工程,预计3月投用。据悉,该工程于2021年12月开建,总投资2.6亿元,总用地面积17.8亩,系全国首座舱式模块化试点变电站,采用模块化建设,一体化舱式设备、单元式辅助用房、物联传感等新技术。
北极星输配电网获悉,全国首座“数字新基建”模块化4.0变电站——蚌埠临港220千伏输变电工程,预计3月投用。据悉,该工程于2021年12月开建,总投资2.6亿元,总用地面积17.8亩,系全国首座舱式模块化试点变电站,采用模块化建设,一体化舱式设备、单元式辅助用房、物联传感等新技术。
近日,公司在临港220千伏变电站新建工程现场举行“党员身边无违章”亮诺活动。公司副总经理主持活动,凤阳县委常委、副县长参加活动并讲话、公司建设部、凤阳公司、业主项目部、监理项目部、施工项目部及核心分包单位等其他部门党员代表共三十多人参加活动。临港220千伏变电站变是省公司2022年重点建设
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
近日,乌海超高压供电公司信息通信处圆满完成了乌海、吉兰太两座500千伏变电站进站光缆双沟道优化改造工程,有效降低了通信业务全部中断带来的安全风险,使地乌海超高压供电公司通信网络结构更趋合理、运行更加坚强可靠。通信光缆双沟道改造是“十八项反措”中的明确规定,更是确保光缆可靠运行的重要
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
[中国,成都,2024年4月19日]2024年能源网络通信创新应用大会以“加快推进通信数智化,助力构建新型能源体系”为主题,以促进能源业务与通信技术的深度融合,培育和打造能源新质生产力,推动能源行业绿色低碳转型和高质量发展,助力“双碳”为目标,在来自电网企业、能源企业、发电企业、电力建设企业
我国“双碳”目标的提出确立了以风电、光伏等新能源为主体地位的新型电力系统。新能源主要集中于我国地广人稀区域,呈现资源与需求逆向分布的特点。特高压输电作为新能源消纳的重要手段,横跨大江南北,沿线经过山林、草原、沙漠等各类地形复杂的无人区,需要输电线路在线监测、无人机巡检等数字化智能
2024年能源网络通信创新应用大会期间,华为携电力全光通信网,展示在电厂光视联动周界防护、下一代输变电通信网、配电通信网、输变电通信网运维管理系统等领域的最新成果和应用,旨在打造主配一体的全光电力通信网解决方案,以全光品质支撑新型电力系统建设。随着AI大模型的火热,利用数字技术支撑数智
3月17日,国务院关于《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,随后各省也纷纷发布本省的行动方案。北极星输配电网整理发现,截至目前,已有6省发布了本省的推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案,分别是山西、山东、浙江、湖南、广东、河南。在这六个省份中,电网设备改造升级成为热点
4月17日,广州供电局2024至2026年通信物资单一来源框架项目(保底网传输设备-华为、传输网设备-中兴、通信设备板卡-思科、语音交换机板卡-广哈等)单一来源公示(采购编号:CG2700062001709241)
“无线通信模块信号正常,电压、电流及开关位置信号传输稳定。”4月8日上午,上海市南供电公司配电运维人员通过配网主站监控系统评估梅陇12号配电站无线“二合一”技术通信状态,确认设备连续10天运行稳定,验证了无线“二合一”技术的可靠性。通常,针对新建及改造的配电站项目,市南供电公司通过提前
4月11日,计量所在长沙组织召开IEEE1901.3双模通信国际标准第三次会议。来自IEEE1901.3标准工作组秘书处、中国电科院、南方电网公司、国网湖南电力等电力企业以及工作组企业代表共计50余位技术专家参加了本次会议。会上,计量所介绍了工作组现阶段工作进展及双模通信技术国内应用情况。工作组成员单位
4月1日,随着伊通220千伏变电站通信电源技改工程结束,方形铝壳结构、叠片式的磷酸铁锂电池第一次被应用在国网吉林省电力有限公司通信系统内。这是目前吉林省建成并投入试运行的首套电力通信磷酸铁锂电池系统。该系统存储容量1200安时,可在四平市伊通地区供电异常时保证伊通220千伏变电站通信站供电30
4月10日,南方电网广州供电局2024至2026年通信物资单一来源框架项目单一来源公示。(采购编号:CG2700062001709241)其中包含保底网传输设备配件-华为、传输网设备配件-烽火、传输网设备配件-华为、传输网设备配件-中兴、通信设备配件-华为、通信设备配件-思科、语音交换机配件-广哈。
截至2月27日,国网山东省电力公司在济南超过1万台电力终端中部署了轻量化5G模组,推动轻量化5G模组实现规模化应用。2023年9月,为加速5G技术发展和产业生态合作,针对标准化5G模组在电网应用成本高、功耗大等问题,国网山东电力联合北京智芯微电子科技有限公司等单位开展面向电力业务的5G轻量化通信技
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
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!