集成式中低压数字化变电站自动化系统设计及应用

数字化变电站的自动化系统取代了传统的变电站二次系统, 实现了一次和二次设备信息的综合利用, 传统的变电站难以负荷现代化的电力系统的运行和管理模式, 实现了集成式中低压数字化变电站自动化系统的设计以及应用。

1 集成式变电站的自动化系统

集成式的中低压数字化变电站自动化系统以传统的中低压变电站特征为基础, 并将IEC 61850理念融入到传统的中低压变电站的自动化系统设计当中, IEC 61850理念在IEC61850-9-1标准的基础上, 并且利用通用事件网, 来采集系统内数据, 这样配电网的跳闸功能就收到了保护, 配电站耶同时建立了全站的集中保护和控制体系。这个数字化变电站通过分散保护建立了装置的集成模式, 达到了合并单元和智能操作箱的目的, 而没有使用数字变电站典型设备中常使用的合并单元、智能操作箱。不仅建立了传统的控制单元和后台连接体系, 分散保护装置还利用数据收集把对应的标准格式发送到集中装置中。

2 实现过程层采样

在现在的行业中, 通常都是利用IEC60044-7/8以及9-1的标准来进行单元合并, 来实现采集数字化变电站过程的数据。合并单元将数据用点对点的形式发送到间隔层装置, 数字化变电站在目前建设的标准中也有过程层总线的方式, 而和其他的标准相比不同的, 就是这种方式的报文格式。

35 kV变电站中, 大部分保护装置将其安装到开关柜上, 由此能有效节约输电线路中所使用的输电缆线。而这个类型的中低压变电站, 若是使用合并单元采集过程当中的数据, 将增加数字变电站的运行费用以及维护的费用。由此可针对自动化数字变电站的实际状况, 在保证了正常的测控功能的前提下, 加入了相应的数字化变电站采样数据的功能。在开关柜上保护了测控装置的交流采样板以电缆采集模拟量之后, 所中断的采样值按照相应的标准, 而后根据以太网发送到集中式的保护装置中。并且现有分散保护测控装置都有32点采样模式, 由此以这样的标准也是每个周期为32点, 能直接被集中式保护装置所使用, 并不需要进行额外的插值运算。

3 GOOSE

GOOSE通过IEC 61850标准中符合变电站自动化系统快速报文需求机制。可将GOOSE应用到跳闸、合闸以及闭锁等实时性要求较高的情况, GOOSE通信一般以以太网的组播技术为基础, 根据相应的规定了解到, GOOSE信号的通信延迟小于4 ms, 为了保证数据传输的实时性以及可靠性, 在GOOSE传输报文的同时不应进行回执确认, 而是使用顺序重发的机制进行。同时GOOSE报文在

GOOSE报文在发送和接收端没有经过TCP/IP协议, 而是直接将报文映射到数据链路层以及物理层, 有效减少了报文传输的延时, 保证了传输的实时性。

当前, 多数GOOSE厂家的实时装置都由实时性操作系统保证的, 例如VxWorks系统。可根据当前成熟的分散装置系统进行开发, 同时还应综合考虑到数字信号处理器的实时性特征, 一般采样硬中断能够及时并且准确的启动, 例如32点采样, 在一个周期内2个中断之间的时间间隔为625/s。那么这样的一个硬中断能满足系统的实时性要求。

4 集中式保护测控

数字换变电站自动化系统的设计以及应用过程当中, 集中式的保护测控装置有着十分重要的作用。集中式的保护装置未对保护原理进行一定程度的改进, 一个方面是没有考虑到项目的实际状况, 另一个方面则是针对中低压保护也没有进行原理改进的必要。此外, 集中式的保护方式受到了一定的条件限制, 同时没有采用工控机对所有间隔进行及时的处理, 并且使用了多个CPU板并行处理完成了所有间隔的处理, 同时也使用了多个CPU板并行处理实现对间隔的保护。每个CPU的空间仅仅限定在程序内部, 当前的系统也仅仅只能处理几个间隔。虽然结果如此, 当在实际的功能上, 依旧实现了集成。也就是一个CPU板实现了多条线的跳闸控制以及多个间隔的保护。实际上也就是, 将过程数据的获取和跳闸的命令控制是通过以太网进行实现的。由此在很大程度上降低了数字化自动化变电站的构建以及系统维护的成本, 同时也满足了数字化变电站的相应要求。

数字换的集中式保护装置是通过CPU板、电源板以及PowerPC板三个部分构成的。PowerPC板实际上也就是数据接收装置, 负责接收数字化变电站所收集的采样数据。当前所设计开发的PowerPC板的最大接收范围是16台分散装置的采样数据。并将这16台采样数据进行整理组合之后以高速串行总线的发送方式, 将所收集到的采样数据发给总线板上的CPU板。各个CPU板根据其不同的需求获得不同地址上的数据, 这时候就实现了传统意义上的数据采样功能。集中式的装置内部是基于高速串行总线的方式发送采样数据, 高速总线氛围A、B两个总线方式发送数据, 由此可发送出去较大长度的报文, 从而有效提高了集中式保护装置的性能。

摘要：通过对中低压变电站和变电站执行标准的特点, 实现了集中式变电站的保护装置, 设计出了集成式的数字变电站系统。建立了集成式数字化变电站自动化系统的整个构架, 实现了集成式中压数字化变电站自动化的系统设计和应用, 为集成式的数字化变电站自动化系统设计提供了可供参考的经验。

关键词：集成式,中低压,数字化变电站,自动化系统,设计,应用

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