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据介绍,数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革,其主要特征是“一次设备智能化,二次设备网络化,符合IEC61850标准”,即数字化变电站内的信息全部做到数字化,信息传递实现网络化,通信模型达到标准化,使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。
山东理工大学教授徐丙垠介绍,传统的电网主要注重的是信息化传输,数字化变电站或数字电网注重的是实现信息的网络交互,而升级后的智能电网则更加注重信息的互换互用以及功能的智能化应用。确切地说,智能化电网是在网络信息交互共享的基础上实现信息互用,这需要建立电力企业的大信息平台,并在此基础上逐步实现智能电网所要求的诸多强大功能。
数字化变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建,能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。与常规变电站相比,数字化变电站间隔层和站控层的设备及网络接口只是接口和通信模型发生了变化,而过程层却发生了较大的改变,由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接,逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。
徐丙垠指出,IEC61850将数字化变电站分为过程层、间隔层和站控层,各层内部及各层之间采用高速网络通信。整个系统的通讯网络可以分为:站控层和间隔层之间的间隔层通讯网,以及间隔层和过程层之间的过程层通讯网。
站控层通信全面采用IEC61850标准,监控后台、远动通信管理机和保护信息子站均可直接接入IEC61850装置。同时提供了完备的IEC61850工程工具,用以生成符合IEC61850-6规范的SCL文件,可在不同厂家的工程工具之间进行数据信息交互。
间隔层通讯网采用星型网络架构,在该网络上同时实现跨间隔的横向联锁功能。110kV及以下电压等级的变电站自动化系统可采用单以太网,110kV以上电压等级的变电站自动化系统需采用双以太网。网络采用IEC61850国际标准进行通信,非IEC61850规约的设备需经规约转换后接入。考虑到传输距离和抗干扰要求,各继电小室与主控室之间应采用光纤,而在各小室内部设备之间的通讯则可采用屏蔽双绞线。
清华大学电机系教授董新洲介绍,数字化变电站有3个技术特点。首先是一次设备的智能化。一次设备中被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路都采用微处理器和光电技术的设计,这使常规机电式继电器及控制回路的结构简化了,传统的导线连接被数字程控器及数字公共信号网络所取代。可编程控制器代替了变电站二次回路中常规的继电器和其逻辑回路,常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。尤其是电子式互感器的应用,克服了传统互感器绝缘复杂、体积大且笨重。
其次是二次设备的网络化。变电站中常规的二次设备:故障录波装置、继电保护装置、电压无功控制、远动装置、同期操作装置、在线状态检测装置等,都是基于标准化、模块化的微处理机技术而设计制造,设备之间的通信连接全部采用高速的网络,二次设备通过网络真正地实现了数据、资源的共享。
另外就是自动运行的管理系统。变电站运行管理系统的自动化包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化;变电站运行发生故障时,并且能够及时地提供故障分析报告,指出故障原因及相应的处理意见;系统能自动发出变电站设备检修报告。
要想在变电站内一次电气设备与二次电子装置均实现数字化通信,并具有全站统一的数据建模及数据通信平台,在此平台的基础上实现智能装置之间的互操作性。在一、二次设备之间同样实现全数字化通信,如果变电站内智能装置的数量急剧增加,全站智能装置必须采用统一的数据建模及数据通信平台,才能实现互操作性。
因此,无论从哪个方面,当前的数字化变电站从技术上来说,其突出成就只是实现了变电站信息的数字采集和网络交互,毫无疑问,对于智能变电站来说是远远不够的,因此说,数字化变电站作为二次系统发展的一个阶段,在技术上还存在有很大的技术提升空间。
记者了解到,我国电力企业每年的检修成本是国外检修成本的数倍甚至十多倍,节能增效作为各国所追求的目标,因而现阶段,国家大力倡导“状态检修”的运行管理和检修办法,这相对以前的“定期检修”优势巨大,对于降低运行成本、提升供电可靠性无疑带来具大的效益。而数字化变电站和设备的状态检修无疑是目前发展智能电网建设的最实际又最易见实效的两个重要方面。
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