引言

南方電網(wǎng)公司提出全面打造"安全、可靠、綠色、高效"的智能電網(wǎng),變電站作為電網(wǎng)的基礎運行單元,其智能化水平是影響智能電網(wǎng)建設成效的關鍵環(huán)節(jié)。為落實南方電網(wǎng)智能電網(wǎng)"智能化、模塊化、集成化"的設計理念,本著趨勢明確、技術先進、方案合理、運維便捷的原則,開展智能變電站試點項目建設。通過試點項目促進技術迭代,推動創(chuàng)新發(fā)展,總結積累經(jīng)驗及技術推廣應用條件,形成有效模式,指導南方電網(wǎng)智能變電站未來發(fā)展。

電氣二次設備從早期的機械電磁式、晶體管式、集成電路式發(fā)展到微機自動化裝置,再到應用數(shù)字化采樣、支持IEC61850規(guī)約,經(jīng)歷了很長的發(fā)展時間。現(xiàn)如今的智能變電站,電氣二次設備仍然以面向間隔配置設備的方式為主,保護、自動化功能分層分布于間隔層、過程層、站控層多個裝置中,以實現(xiàn)信息數(shù)字化和數(shù)據(jù)共享。但智能變電站也存在很多問題:由于光纖連接復雜、虛端子配置工作量大,虛回路難以維護,采樣值同步復雜:電氣二次設備功能縱向分布可靠性快速下降:過程層設備功能橫向耦合,業(yè)務相互影響:光口發(fā)熱,數(shù)據(jù)同步復雜:每個間隔均配置保護裝置、測控裝置、合并單元或智能終端、錄波、計量等裝置,各裝置功能相互獨立,使得硬件配置重復、全站接線復雜、信息共享不充分、缺乏全站系統(tǒng)層的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化、投資成本大等。

本文主要介紹肇慶110kV港口輸變電工程電氣二次專業(yè)中對縱向集成、小型化二次設備等智能化變電站新技術的試點應用方案。

1網(wǎng)絡結構

肇慶110kV港口變電站采用常規(guī)互感器＋合并單元,實現(xiàn)數(shù)字化采樣:SV與G00SE共同組網(wǎng),實現(xiàn)信息共享,網(wǎng)采網(wǎng)跳。網(wǎng)絡結構如圖1所示。

肇慶110kV港口變電站采用"三層兩網(wǎng)"網(wǎng)絡結構,三層分別為站控層、間隔層、過程層,兩網(wǎng)分別為站控層網(wǎng)絡、過程層網(wǎng)絡。站控層網(wǎng)絡采用雙星型冗余網(wǎng)絡結構,配置MMSA、MMSB網(wǎng):過程層網(wǎng)絡G00SE網(wǎng)與SV網(wǎng)合并,采用雙星型冗余配置,使通信環(huán)節(jié)N-1故障不影響任何一套保護功能。間隔保護采用直采直跳,跨間隔保護如主變保護、母差保護,通過過程層G00SE＋SV網(wǎng)絡采集電流、電壓、測量及控制信息,并通過G00SE網(wǎng)絡發(fā)出跳閘報文,實現(xiàn)網(wǎng)采網(wǎng)跳。

站控層設備主要功能是通過網(wǎng)絡匯集全站的實時數(shù)據(jù)信息,不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫,并定時將數(shù)據(jù)轉入歷史數(shù)據(jù)記錄庫:按需要將有關實時數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度端:接收電網(wǎng)調(diào)度或控制中心的控制調(diào)節(jié)命令并下發(fā)到間隔層、過程層執(zhí)行:具有全站操作閉鎖控制功能和站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控、人機聯(lián)系功能:具有對間隔層、過程層二次設備的在線維護、參數(shù)修改等功能。

間隔層配置主要設備包括各種保護裝置、測控裝置、智能錄波器、站域保護等,其主要功能是各個間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息的匯總:完成各種保護、自動控制、邏輯控制功能的運算、判別、發(fā)令:完成各個間隔及全站操作聯(lián)/閉鎖以及同期功能的判別:執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能,同時完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡通信功能。

過程層主要設備為合并單元、智能終端以及保測合智一體化設備,其主要功能是完成設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。

2縱向集成

縱向集成方案是基于間隔硬件集成裝置,面向間隔將合并單元、智能終端、保護、測控等設備集成,就地布置,簡化間隔內(nèi)邏輯,實現(xiàn)跨間隔信息網(wǎng)絡共享,以間隔就地控制柜的形式實現(xiàn)與一次設備的標準化接口,預制光電纜連接,跨間隔信息網(wǎng)采網(wǎng)跳,信息共享,網(wǎng)絡優(yōu)化,解決電氣二次設備面臨的難題。

肇慶110KV港口變電站采用基于間隔硬件集成裝置,110KV線路面向間隔將合并單元、智能終端、保護、測控等設備集成,就地布置,簡化間隔內(nèi)邏輯,跨間隔信息網(wǎng)絡共享。

3小型化二次設備

集中布置,通過小型化設備組建二次設備柜,優(yōu)化整合屏位,實現(xiàn)標準化接口。網(wǎng)采網(wǎng)跳,信息共享,網(wǎng)絡優(yōu)化。

3.1110kV小型化母線保護方案

肇慶110KV港口變電站配置一套110KV小型化母線保護裝置,含110KV分段過流保護功能,SV網(wǎng)絡采樣,GooSE網(wǎng)絡跳閘,采用4U高度l9/2英寸插件式機箱。110KV小型化母線保護方案如圖2所示。

現(xiàn)階段南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站110KV母線保護屏配置110KV母線保護(含分段保護功能)1臺、打印機1臺:110KV母線PT及分段測控屏配置110KV母線PT測控裝置2臺、110KV分段測控裝置1臺。

肇慶110KV港口變電站的110KV母線保護屏配置110KV小型化母線PT測控裝置1臺,110KV小型化分段測控裝置1臺,110KV小型化母線保護(含分段保護功能)1臺,網(wǎng)絡打印,對比南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站節(jié)約1面屏柜、1臺110KV母線PT測控裝置以及1臺打印機。

3.2110kV小型化主變保護方案

肇慶110KV港口變電站主變配置雙重化的主、后一體小型化變壓器電氣量保護和一套本體非電量保護,本體非電量保護集成于本體智能終端,非電量保護采用就地直接電纜跳閘,信息通過本體智能終端上送過程層GooSE網(wǎng)。主變保護屏內(nèi)取消打印機,改為采用網(wǎng)絡打印的方式,設備采用4U高度19/2英寸插件式機箱。110KV小型化主變保護方案如圖3所示。

以單分支主變?yōu)槔?現(xiàn)階段南方電網(wǎng)V2.1版智能變電站110KV主變保護屏A配置主變保護1臺、打印機1臺:主變保護屏B配置主變保護1臺、打印機1臺:主變測控屏配置高壓側及本體測控裝置1臺、低壓側測控裝置1臺。

肇慶110KV港口變電站110KV主變保護屏A小型化主變保護1臺,小型化主變高壓側及本體測控1臺,小型化主變低壓側測控1臺,采用網(wǎng)絡打印:主變保護屏B小型化主變保護1臺,采用網(wǎng)絡打印:對比南方電網(wǎng)v2.1版智能變電站節(jié)約1面屏柜、2臺打印機。

4其他智能化技術應用

肇慶110KV港口變電站作為南方電網(wǎng)示范工程,除縱向集成及小型化二次設備外,在該項目中還包括如表1所示的智能化試點應用。

5結語

縱向集成裝置,單裝置實現(xiàn)間隔保護、測控、合并單元/智能終端的功能,采樣環(huán)節(jié)少,響應快速,裝置光口數(shù)量少,發(fā)熱量小,SCD工作量較少,集成和調(diào)試簡單清晰,節(jié)約了裝置數(shù)量,減少了交換機端口,減少了光纖量:小型化二次設備,減少了屏柜數(shù)量和裝置間電纜光纜長度,節(jié)約了占地面積,降低了造價成本。肇慶110kv港口變電站中,縱向集成、小型化二次設備以及其他智能化應用的試點,能夠促進技術迭代,推動創(chuàng)新發(fā)展,總結積累經(jīng)驗及技術推廣應用條件,形成有效模式,為探索南方電網(wǎng)智能變電站未來發(fā)展方向貢獻一份力量。