數(shù)字化變電站二次設備配置方式探討論文
摘要：隨著技術的進步，變電站一次設備逐漸向數(shù)字化的方向發(fā)展。這對二次設備提出了新的挑戰(zhàn)。在一次設備數(shù)字化的基礎上，二次設備的配置將更加多樣化。本文將描述數(shù)字化變電站可能的幾種二次設備配置方式，并從經(jīng)濟性、可靠性、設備管理方式等方面探討各種配置方式的優(yōu)缺點。
關鍵詞：數(shù)字化變電站;變電站二次配置;變電站保護配置;變電站二次網(wǎng)絡
從國際國內(nèi)的情況看，數(shù)字化PT/CT及智能化一次設備開始大量應用于各個電壓等級的變電站，使變電站的二次布線有了革命性的變化。采用電磁型PT/CT的傳統(tǒng)變電站，一次系統(tǒng)的信號采用電纜以模擬量的方式傳送到控制室，控制室的二次設備必須具備自己的采樣回路才能獲取需要的數(shù)據(jù);而采用數(shù)字化的PT/CT及智能化一次設備的數(shù)字化變電站，其一次系統(tǒng)的信號通過光纜以數(shù)字量的方式送到控制室，控制室的二次設備只需要具備通信功能即可獲取需要的數(shù)據(jù)，節(jié)省了電纜投資，提高了采樣性能，增強了二次系統(tǒng)的可靠性。本文將在傳統(tǒng)的二次設備配置的基礎上，提出幾種新的二次設備配置的方法，并探討各種配置方法的優(yōu)點和缺點。
一、變電站二次設備的傳統(tǒng)配置方式
因二次設備的采樣數(shù)據(jù)不能共享，故所有二次設備都有自己的采樣回路，獲得的采樣數(shù)據(jù)只能自己使用，導致一二次設備之間有大量的電纜連線，為設備的調(diào)試及施工帶來了大量的查線工作，同時二次系統(tǒng)的配置形成了目前的各個二次系統(tǒng)之間互不聯(lián)系的局面。在傳統(tǒng)變電站中，一般的配置情況為：
(一)高壓部分(110KV及以上電壓等級)采用每個對象分別配置一套保護裝置及一套測控裝置的模式。保護裝置具有該間隔需要的所有保護功能，如距離、零序、差動、過流等。測控裝置測量該間隔的電壓、電流、相角、功率、頻率等，同時具有控制功能。
(二)低壓部分采用保護測控一體化的方式，即每個對象配置一臺裝置，該裝置具有測量、控制和保護的功能。
(三)各個電壓等級的母線分別配置母線差動保護裝置，有幾種電壓等級就需要幾臺母線差動保護裝置，高壓斷路器需配置斷路器保護裝置。有一些母聯(lián)還需配置母聯(lián)保護裝置。
二、數(shù)字化變電站過程層組網(wǎng)方式
國內(nèi)目前在建的數(shù)字化變電站中，雖然已經(jīng)實現(xiàn)一次設備的數(shù)字化，但二次設備依然按照傳統(tǒng)變電站的方式配置，沒有充分發(fā)揮數(shù)字化變電站經(jīng)濟、簡潔及可靠的優(yōu)勢，主要原因是目前的數(shù)字化變電站中一次設備的數(shù)據(jù)傳輸用的最多的還是點對點傳輸方式，造成數(shù)據(jù)共享還只能在有限的范圍內(nèi)，無法做到全站共享的方式c”。很多數(shù)字化變電站中的過程層網(wǎng)絡結構還相對保守，主要采用PT/CT的遠端模塊將數(shù)據(jù)傳送給控制室中的合并單元，由合并單元分成多路光纖點對點傳給保護、測控以及其他設備。
該模式符合目前國內(nèi)對保護測控設計的'基本思路，即采用最安全的點對點傳輸模式，最大限度減少數(shù)據(jù)傳輸延時，同時避免了采用以太網(wǎng)傳輸時數(shù)據(jù)過分依賴以太網(wǎng)設備的問題。
但隨著技術的進步，以太網(wǎng)設備可靠性穩(wěn)定性大幅度提高，可采用以太網(wǎng)共享數(shù)據(jù)的模
該模式為一次設備的數(shù)據(jù)直接上網(wǎng)，各個間隔單獨組網(wǎng)，每個間隔的網(wǎng)絡通過路由器互連。這種組網(wǎng)方式下，只需單個間隔數(shù)據(jù)的保護測控設備，可通過間隔層交換機獲取數(shù)據(jù)，對于需要多個間隔數(shù)據(jù)的保護測控設備(如母差保護)，則可通過路由器獲取全站的數(shù)據(jù)。這種模式組網(wǎng)簡單，數(shù)據(jù)隔離方便，較好平衡網(wǎng)絡負荷能，可有效分散網(wǎng)絡設備不穩(wěn)定造成數(shù)據(jù)丟失的風險。
三、變電站二次設備配置方式革新的條件
隨著一次設備的數(shù)字化及以太網(wǎng)技術的發(fā)展，使一次設備將其信號通過以太網(wǎng)傳送到控制室成為可能。一次設備的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)為二次設備共享，可大大簡化二次設備的設計及二次系統(tǒng)的布線。IEC61850的全面推廣，為不同設備之間的數(shù)據(jù)共享提供了依據(jù)及可行的方法。斷路器及開關刀閘能通過網(wǎng)絡接收命令并執(zhí)行，并通過網(wǎng)絡將自己的狀態(tài)及執(zhí)行結果送給控制方，這些智能化的一次設備使二次設備可以擺脫傳統(tǒng)思維模式的束縛而重新設計及配置。這些條件的具備，為二次系統(tǒng)重新設計提供了可靠的保障。同時也需要在電力系統(tǒng)管理模式上進行革新，以適用全新的數(shù)字化變電站的建設及運行管理。
四、幾種數(shù)字化變電站二次設備配置方案
在數(shù)字化變電站中，二次設備不需要采樣回路，只需要配置網(wǎng)卡就可獲得所需的數(shù)據(jù)，使二次設備向小型化、智能化及高集成化方向發(fā)展a多種傳統(tǒng)二次設備的功能集成在單臺二次設備中成為可能，將大大減少設備投入成本。根據(jù)數(shù)字化變電站的特點，本文總結了以下4種數(shù)字化變電站二次設備配置方式，敘述如下：
(一)按傳統(tǒng)方式配置二次設備
這種配置方式在上文已經(jīng)敘述，這里不再贅述。傳統(tǒng)配置方式是在傳統(tǒng)變電站模式下發(fā)展起來的，目前各項運行管理方法也是基于該模式發(fā)展起來的。因此在數(shù)字化變電站中采用這種配置方式后，目前運行管理方法不用做任何改變即可適用。這種配置方式?jīng)]有充分利用數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢，配置顯得復雜且經(jīng)濟性不好。
(二)按對象配置方式
該模式采用保護測控一體化的方式，每個對象不再分別配置保護和測控，而只需配置一套裝置，該裝置完成該對象的所有保護及測控功能。這樣在裝置內(nèi)部可以共享一些計算數(shù)據(jù)，簡化了二次系統(tǒng)的復雜度，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。這種配置方式將自動化專業(yè)和保護專業(yè)合二為一，故必須改變目前運行管理過程中存在的按專業(yè)設置部門的方式，否則在運行管理上將出現(xiàn)盲點。
五、結語
目前國內(nèi)的數(shù)字化變電站建設中，絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)方式配置二次設備，避免了管理方式的改變。但采用傳統(tǒng)方式配置數(shù)字化變電站的二次設備，不能充分發(fā)揮數(shù)字還變電站簡化二次設計及節(jié)約成本的優(yōu)勢。集中式配置方式因風險過于集中，在目前的技術及環(huán)境下很難執(zhí)行。采用按對象配置和按功能配置的方式能極大的簡化變電站二次系統(tǒng)，且較好的分散設備風險。但采用新的配置方式缺乏運行管理經(jīng)驗。為改變二次設備配置方式，必須對目前的運行管理方式進行創(chuàng)新，否則很難適用新的數(shù)字化變電站二次設備。
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