CN106099727A - 一种智能变电站二次设备系统的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站二次设备系统的构建方法，包括以下步骤，A）将智能变电站的数据划分为保护类数据和测量类数据，分别独立采样且数据源唯一；B）建立线路间隔；C）建立主变压器间隔；D）建立母线间隔。本发明的智能变电站二次设备系统的构建方法，能够减少保护、测控功能的实现环节，提高装置速动性和可靠性，提出线路和母线间隔的二次设备采用间隔层和过程层功能集成设备并就地安装，母线和主变压器间隔的二次设备仍采用分层结构，过程层接口采用GOOSE、SV共口方式；为了便于运行和维护，将全站数据分为保护类数据和测量类数据，分别独立采样且数据源唯一，具有可靠、经济、高效的特点，具有良好的应用前景。

Description

一种智能变电站二次设备系统的构建方法

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种基于多功能集成装置的智能变电站二次设备系统架构的构建方法。

背景技术

智能变电站已成为国内变电站建设的主要模式，智能变电站采用“三层两网”结构，即站控层设备、间隔层设备、过程层设备、站控层网络和过程层网络。与常规变电站相比，智能变电站增加了过程层网络及设备，用于实现采样值及开关量信息的共享和网络化跳闸。过程层网络的通信介质采用光纤，以虚回路连接代替传统变电站的二次电缆回路，虚回路的连接以配置文件的形式体现，包括了全站系统配置文件(SCD)、装置能力描述文件(CID)及配置文件(ICD)等。

智能终端、合并单元等过程层设备实现了就地数字化采集、网络化控制。然而，智能站内装置数量较常规站明显增多，网络架构复杂，整体投资成本较大，运行维护成本较高。2012年12月，以“占地少、投资省、效率高”为目标的新一代智能变电站示范工程启动建设，变电站过程层、间隔层和站控层设备开始探索功能集成设计，较为典型的有智能终端、合并单元集成装置，测控保护集成装置，集中式保护装置，集中式测控装置，多功能测控装置，一体化监控系统等。将各设备的集成设计减少了装置数量，一定程度上简化了网络架构，但仍存在以下问题，

(1)保护装置可靠性及动作快速性下降，保护功能实现由保护装置、合并单元、智能终端配合完成，增加了保护功能的实现环节，在“直采直跳”方式下，智能站保护动作时间较常规站慢5ms左右。此外，合并单元、保护装置和智能终端三者任何一个环节发生故障都会导致保护功能的缺失。而现场运行的合并单元和智能终端由于光口较多，发热量大，受现场环境温度和电磁干扰等影响，故障概率较高，影响保护的整体可靠性。对于跨间隔保护设备问题则更为严重。

(2)过程层设备实现了多业务的信息共享，但同时也给各业务系统的运维和扩建带来了影响。以线路合并单元为例，一台线路合并单元需要提供给线路保护装置、母线保护装置、安全稳定装置、短引线保护、SV网络上的多个设备提供采样值数据。如当测控需要检修时，会影响其它业务的运行。

(3)虚端子配置工作量大，维护困难，智能终端、合并单元都需要配置虚端子，是智能变电站设计、调试环节的重要内容。而且，虚端子在运行和维护阶段是看不见摸不着的，所以给运维带来了一定的困难。

(4)数据同步复杂，智能变电站的合并单元、交换机、保护测控等设备必须基于统一的时间基准运行，方能满足事件顺序记录(SOE)、故障录波等功能时间一致性的要求，合并单元及智能终端由于传输采样值、跳闸信息，需要达到μs的同步精度，对合并单元内部时钟稳定性及在外部时钟源缺失或抖动情况下的对时精度要求很高。

为了解决和优化上述问题，是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的智能变电站二次设备系统架构，所存在的问题。本发明的基于多功能集成装置的智能变电站二次设备的系统架构，变电站装置数量、交换机端口数量和尾纤数量大副减少，网络架构进一步简化，大幅降低直接造价，虚端子和SCD配置工作量大幅降低，工程调试周期缩短，运行维护难度降低，具有可靠、经济、高效的特点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种智能变电站二次设备系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(A)，将智能变电站的数据划分为保护类数据和测量类数据，分别独立采样且数据源唯一，保护类数据通过多功能保护装置采集，并供保护装置、故障录波装置和安全稳定装置使用；测量类数据通过多功能测控装置采集，供测控装置、动态向量测量单元、计量装置使用；

步骤(B)，建立线路间隔，将具备保护功能、与保护相关的合并单元功能、与保护相关的智能终端功能的多功能保护装置，采集保护电压、电流信号，并通过电缆与出口跳闸回路相连接，将多功能保护装置配置双MMS光纤接口，接入站控层MMS双网，其的过程层接口采用GOOSE、SV共口方式，点对点接至母差保护，并接入过程层双网；将具备测控功能、与测控相关的合并单元功能、与测控相关的智能终端功能的多功能测控装置，采集测量电压、电流信号，并通过电缆与出口跳闸回路相连接，将多功能测控装置配置双MMS光纤接口，接入站控层MMS双网，其的过程层接口采用GOOSE、SV共口方式，并接入过程层双网；

步骤(C)，建立主变压器间隔，包括主变保护装置、高压侧智能终端合并单元一体化装置、中压侧智能终端合并单元一体化装置、低压侧智能终端合并单元一体化装置、本体智能终端装置、高压侧多功能测控装置、中压侧多功能测控装置、低压侧多功能测控装置、本体多功能测控装置，所述主变保护装置集成主保护和后备保护功能，通过与高压、中压、低压侧的智能终端合并单元一体化装置、本体智能终端装置的点对点通信进行采样和跳闸出口，并采用SV、GOOSE共口方式，双套配置，所述高压、中压、低压、本侧的多功能测控装置集测控装置、智能终端、合并单元功能于一体，单套配置，各多功能测控装置直接测量电流和电压，通过继电器直接出口跳闸，并提供SV、GOOSE共口实现共享数据；

步骤(D)，建立母线间隔，包括母线保护装置、母线测控装置、母线合并单元，将母线电压经并列箱后用电缆接至母线保护装置、母线测控装置、母线合并单元，所述母线测控装置采集PT刀闸位置、母线电压测量值，通过MMS网络传输遥测信息；所述母线保护装置与线路间隔内的多功能保护装置之间以点对点GOOSE、SV共口的通信方式获得采样值信号、位置信号，执行跳令；所述母线保护装置与主变压器间隔内的智能终端合并单元一体化装置以点对点GOOSE、SV共口的通信方式获得采样值信号、位置信号，执行跳令；所述母线合并单元用于提供母线电压采样值信息。

本发明的有益效果是：本发明的智能变电站二次设备系统的构建方法，具有可靠、经济、高效的特点，具体表现如下，

(1)为减少保护、测控功能的实现环节，提高装置速动性和可靠性，提出线路和母线间隔的二次设备采用间隔层和过程层功能集成设备并就地安装，母线和主变压器间隔的二次设备仍采用分层结构，过程层接口采用GOOSE、SV共口方式；

(2)为了便于运行和维护，将全站数据分为保护类数据和测量类数据，分别独立采样且数据源唯一，保护类数据由线路间隔就地保护装置采样，供母线保护、故录、安稳装置用，测量类数据由线路间隔就地测控装置采样，供动态向量测量单元(PMU)、计量装置使用。

附图说明

图1是本发明的智能变电站二次设备系统的构建方法的流程图。

图2是本发明建立的线路间隔的系统框图。

图3是本发明建立的主变压器间隔的系统框图。

图4是本发明建立的母线间隔的系统框图。

图5是本发明的一实施例220kV双母线主接线智能变电站的系统架构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的智能变电站二次设备系统的构建方法，包括以下步骤，

步骤(A)，将智能变电站的数据划分为保护类数据和测量类数据，分别独立采样且数据源唯一，保护类数据通过多功能保护装置采集，并供保护装置、故障录波装置和安全稳定装置使用；测量类数据通过多功能测控装置采集，供测控装置、动态向量测量单元、计量装置使用；

步骤(B)，建立线路间隔，如图2所示，将具备保护功能、与保护相关的合并单元功能、与保护相关的智能终端功能的多功能保护装置，采集保护电压、电流信号，并通过电缆与出口跳闸相连接，将多功能保护装置配置双MMS光纤接口，接入站控层MMS双网，其的过程层接口采用GOOSE、SV共口方式，点对点接至母差保护，并接入过程层双网；将具备测控功能、与测控相关的合并单元功能、与测控相关的智能终端功能的多功能测控装置，采集测量电压、电流信号，并通过电缆与出口跳闸相连接，将多功能测控装置配置双MMS光纤接口，接入站控层MMS双网，其的过程层接口采用GOOSE、SV共口方式，并接入过程层双网；

步骤(C)，建立主变压器间隔，如图3所示，包括主变保护装置、高压侧智能终端合并单元一体化装置、中压侧智能终端合并单元一体化装置、低压侧智能终端合并单元一体化装置、本体智能终端装置、高压侧多功能测控装置、中压侧多功能测控装置、低压侧多功能测控装置、本体多功能测控装置，所述主变保护装置集成主保护和后备保护功能，通过与高压、中压、低压侧的智能终端合并单元一体化装置、本体智能终端装置的点对点通信进行采样和跳闸出口，并采用SV、GOOSE共口方式，双套配置，所述高压、中压、低压、本侧的多功能测控装置集测控装置、智能终端、合并单元功能于一体，单套配置，各多功能测控装置直接测量电流和电压，通过继电器直接出口跳闸，并提供SV、GOOSE共口实现共享数据；

步骤(D)，建立母线间隔，如图4所示，包括母线保护装置、母线测控装置、母线合并单元，将母线电压经并列箱后用电缆接至母线保护装置、母线测控装置、母线合并单元，所述母线测控装置采集PT刀闸位置、母线电压测量值，通过MMS网络传输遥测信息；所述母线保护装置与线路间隔内的多功能保护装置之间以点对点GOOSE、SV共口的通信方式获得采样值信号、位置信号，执行跳令；所述母线保护装置与主变压器间隔内的智能终端合并单元一体化装置以点对点GOOSE、SV共口的通信方式获得采样值信号、位置信号，执行跳令；所述母线合并单元用于提供母线电压采样值信息。

下面根据本发明的智能变电站二次设备系统的构建方法，具体介绍一实施，以一个220kV双母线主接线智能变电站为例，系统架构示意图，如图5所示，假设变电站内有4回220kV出线(出线越多，优势越明显)，2台主变，1个母联。依据本发明的构建方法跟目前智能变电站方案以上间隔所需二次设备的配置情况如下表所示，

220kV智能变电站中，采用本发明的线路间隔至少可节约20套装置、主变压器间隔节约12套装置。同时，可节约交换机网口数量84个，节约光纤数量108根。更为重要的是，间隔内装置功能独立，无相互关联，无合并单元采样传输和智能终端响应环节，大大提高间隔内保护装置快速性和可靠性。跨间隔装置直采直跳，同时母差保护发热量降低至线路保护装置同等水平，进一步提高保护功能可靠性和系统稳定性。

综上所述，

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种智能变电站二次设备系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（A），将智能变电站的数据划分为保护类数据和测量类数据，分别独立采样且数据源唯一，保护类数据通过多功能保护装置采集，并提供SV、GOOSE接口供保护装置、故障录波装置和安全稳定装置使用；测量类数据通过多功能测控装置采集，并提供SV、GOOSE接口供测控装置、动态向量测量单元、计量装置使用；

步骤（B），建立线路间隔，采用具备保护功能、与保护相关的合并单元功能、与保护相关的智能终端功能的多功能保护装置，采集保护电压、电流信号，并通过电缆与出口跳闸回路相连接，将多功能保护装置配置双MMS光纤接口，接入站控层MMS双网，其过程层接口采用GOOSE、SV共口方式，点对点接至母差保护，并接入过程层双网；将具备测控功能、与测控相关的合并单元功能、与测控相关的智能终端功能的多功能测控装置，采集测量电压、电流信号，并通过电缆与出口跳闸回路相连接，将多功能测控装置配置双MMS光纤接口，接入站控层MMS双网，其过程层接口采用GOOSE、SV共口方式，并接入过程层双网；

步骤（C），建立主变压器间隔，包括主变保护装置、高压侧智能终端合并单元一体化装置、中压侧智能终端合并单元一体化装置、低压侧智能终端合并单元一体化装置、本体智能终端装置、高压侧多功能测控装置、中压侧多功能测控装置、低压侧多功能测控装置、本体多功能测控装置，所述主变保护装置集成主保护和后备保护功能，通过与高压、中压、低压侧的智能终端合并单元一体化装置、本体智能终端装置的点对点通信进行采样和跳闸出口，并采用SV、GOOSE共口方式，双套配置，所述高压、中压、低压、本侧的多功能测控装置集测控装置、智能终端、合并单元功能于一体，单套配置，各多功能测控装置直接测量电流和电压，通过继电器直接出口跳闸，并提供SV、GOOSE共口实现共享数据；

步骤（D），建立母线间隔，包括母线保护装置、母线测控装置、母线合并单元，将母线电压经并列箱后用电缆接至母线保护装置、母线测控装置、母线合并单元，所述母线测控装置采集PT刀闸位置、母线电压测量值，通过MMS网络传输遥测信息；所述母线保护装置与线路间隔内的多功能保护装置之间以点对点GOOSE、SV共口的通信方式获得采样值信号、位置信号，执行跳令；所述母线保护装置与主变压器间隔内的智能终端合并单元一体化装置以点对点GOOSE、SV共口的通信方式获得采样值信号、位置信号，执行跳令；所述母线合并单元用于提供母线电压采样值信息。