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1、第29卷第4期电力自动化设备Vol.29No.41392009年4月ElectricPowerAutomationEquipmentApr.2009基于点对点技术的数字化变电站工程实践1123张志鹏,胡君慧,刘国平,汤汉松(1.河北省电力勘测设计研究院,河北石家庄050031;2.石家庄供电公司,河北石家庄050051;3.南京新宁光电自动化有限公司,江苏南京210003)摘要:数字化变电站是变电站的信息采集、传输、处理输出过程全部数字化,理想的数字化变电站应基于IEC61850协议构建,采用光学或电学电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备,实现站控层、间隔层、过程
2、层之间完全网络化信息交换。论述了不同模式的数字化变电站的特点及系统结构,给出了系统逻辑图。结合某电站的工程实践详细叙述了基于点对点技术的数字化变电站实施方案(设计原则、设备配置、过程层通信等),重点研究了数字化变电站的2个关键问题:采样数据同步和通用面向对象的变电站事件GOOSE(Ge2nericObjectOrientedSubstationEvent)机制。并指出数字化变电站及工程实践要考虑过程层网络方案、故障录波的实现及计量系统等问题。关键词:数字化变电站;IEC61850;点对点技术;数据同步;GOOSE中图分类号:TM73文献标识码:B文章编号:10062604
3、7(2009)04201392042007年底,河北省第一座数字化变电站———石家庄富村110kV变电站建成投运,这是国内第一座在工程中实现二次输入/输出全数字化变电站,吸收、总结了现有数字化变电站相对成熟的技术和方案,并有所突破和创新,即大胆合理采用数字输出,取代常规控制信号回路,实现了完整意义上的数字化。该站的投运标志着数字化变电站的发展已进入一个新阶段,并逐步向理想的数字化变电站模式靠近。本文对富村110kV数字化变电站的技术方案进行详细分析和总结,并对未来的数字化变电站技术发展进行了思考。图1理想的数字化变电站系统图1数字化变电站的概念及发展现状Fig.1Idea
4、ldigitalsubstationsystem数字化变电站是指变电站的信息采集、传输、处数字化变电站发展。在数字化变电站的发展过程理、输出过程全部数字化,基本特征为设备智能化、中,出现了几种数字化程度不同的变电站。通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动a1仅采用IEC61850协议的自动化变电站。此类[1]化等。数字化变电站建设的关键是实现能满足上型变电站仅实现了间隔层与站控层设备的网络化,按述特征的通信网络和系统,并开发出相应的智能设照IEC61850标准进行设备建模和信息交换;过程层备。理想的数字化变电站系统图如图1所示。设备仍为传统模拟信号设备。与常规自动
5、化站的区理想的数字化变电站应基于IEC61850协议构别是利用IEC61850协议将变电站设备模型化,其系建,采用光学或电学电子式互感器、智能化一次设统图见图2。此类的变电站代表为上海南桥500kV备、网络化二次设备,实现站控层、间隔层、过程层之[2]变电站、湖北宜昌Ö亭220kV变电站等。间完全网络化信息交换。b1采用IEC61850协议、电子式互感器及智能终在当前技术水平下,理想的数字化变电站难以端的实用型数字化变电站。此类型变电站采用了电实现,主要是智能开关设备,目前国内外正处于实用子式互感器,实现了采样数据的数字化;在开关场配化研究阶段,难以用于工程实践。目前,国
6、内已有二置下层智能终端以代理开关设备,在保护柜上配置上次厂家生产出了开关智能终端,可代理传统一次设层智能终端以代理控制信号回路,2层智能终端之间备,通过硬接线与传统开关二次回路连接,经数字信光纤连接,数字信号传输。此方案实现了除控制信号号处理后以光纤以太网与间隔层通信。智能终端配回路之外的数字化,数字化程度较高,但间隔层设备合常规开关作为现阶段智能开关的解决方案,促进了的输出仍为传统模拟回路,装置之间依然存在少量电缆,其系统图见图3。此类的变电站代表为云南翠峰[3]收稿日期:2008204202;修回日期:2008209205110kV变电站、内蒙古杜尔伯特220kV变电
7、站。140电力自动化设备第29卷由设备自身支持跨间隔的多数据接口。所有装置之间网络数据交换由站控层网络实现。下面以石家庄富村110kV变电站为例,介绍实施方案。2.1设计原则a1全站按照IEC61850协议构建,站控层与间隔层之间用100Mbit/s电以太网交换信息,间隔层与过程层用光纤点对点交换采样值和开关量信息。b1整站互感器配置电子式互感器,间隔内采样数据传输采用IEC618502921协议,跨间隔数据传输采用FT3串行协议。c1计量系统配置具有光纤以太网接口的数字式电能表。d1主变过负荷联切装置等需要大量开关量信息交换
