就地化保护挂网运行方案研究与实践

针对智能变电站继电保护可靠性和速动性有所降低的现状,阐述了就地化保护装置的新方案。以110 kV挂网运行变电站为例,介绍了挂网变电站拓扑结构,描述了就地化保护挂网运行的目的、技术原则、设备清单,重点从挂网设备二次回路、网络拓扑等方面介绍整体技术方案,充分验证110 kV变电站就地化保护整站方案的可行性。     

变电站继电保护就地化整体解决方案研究

回顾了近十年来我国智能变电站继电保护技术发展的概况,介绍了继电保护就地化的整体配置方案,包括线路保护、母线保护、主变保护、站域保护及间隔层其他设备就地化的实现技术。介绍了继电保护就地化的气候环境适应性、电磁环境适应性、二次回路可靠性和跨间隔保护设备就地化等关键问题,并提出了相应的解决措施。考虑到就地化继电保护运维的特殊性,提出了以自动检测和智能监测为基本方法的运维管理模式,实现就地化继电保护全寿命周期内即插即用的目标。展望了继电保护就地化技术未来可能的发展方向。     

智能变电站就地化继电保护技术方案研究

二次设备整站就地化布置已成为智能变电站的发展趋势。对采用电子式互感器的智能变电站中几种不同的就地化继电保护实施方案进行对比,详细给出对应的技术思路和实现方案,并分析其在工程应用中可能存在的优缺点。针对新模式下继电保护装置的调试、运维及检修工作均产生变化这一问题,对就地化小型化继电保护装置的流水线自动检测技术进行了简要介绍。研究结果已在智能变电站设计、调试、运维及检修工作得到初步应用。     

500 kV就地化保护变电站

正就地化保护通过就地布置方式与一次设备直接相连,采用标准化接口和优化回路设计,减少中间传输环节,提升了继电保护性能,适应了电网发展对继电保护可靠性、速动性的要求,大幅缩短了现场建设周期,提高了运维检修效率和智能化应用水平。江苏宿迁钟吾500 kV智能变电站于2017年投运,站内主变、母线、线路及断路器等主要一次设备     

变电站即插即用就地化保护的应用方案和经济性比较

针对智能变电站继电保护存在的系统可靠性降低、运维难度增大等问题,阐述了基于即插即用就地化保护装置的新方案,用于提升保护可靠性和整站经济性。首先阐明了保护装置即插即用的理念和就地化安装的设计思路,并通过与当前智能站架构的比较,体现出新方案安全高效的优势。然后介绍了单间隔保护及跨间隔保护的应用方案、涉及的关键技术和面临的挑战;并就变电站全寿命周期内各类经济因子的变更进行比较,体现出新方案在变电站设计、建造、运维等方面的经济优势。目前,即插即用就地化保护装置已处于全面挂网试运行阶段。     

即插即用就地化保护技术方案探讨

针对目前智能变电站存在的问题,引入即插即用就地化保护的概念,研究了基于即插即用就地化保护的变电站整体设计方案,通过比较设备数量、动作性能等方面阐述就地化保护的优越性,在整体方案基础上分类介绍线路保护、母线保护、主变保护等子系统的设计方案,最后对即插即用就地化保护的发展提出展望。     

220 kV智能变电站二次功能就地化纵向集成设计

本文通过开展智能变电站二次功能就地化纵向集成设计方案研究,提出了220 kV智能变电站220 kV侧采用就地化多功能装置、110 kV侧采用就地化无防护多功能装置设计方案,解决了智能变电站220 kV、110 kV数字化采样继电保护整组动作时间延长问题,提升了保护速动性和系统可靠性,同时节省了大量电缆、光缆,减少了现场工作量,降低了工程造价,符合新一代智能变电站建设要求。     

一种新的智能变电站继电保护架构

针对国内智能变电站继电保护现状,提出一种智能变电站继电保护架构,该架构将继电保护分为两个层次,现场就地安装的单间隔保护、MU和智能终端。预制舱安装的多间隔保护、站域级保护以及就地保护管控单元。就地安装的继电保护电缆直接采样、电缆跳闸,提高保护的安全可靠性;就地安装的MU和智能终端为站域保护、多间隔保护提供SV和GOOSE数据。保护管控单元为就地保护提供人机界面、状态监测等高级管理功能。该架构单间隔保护不依赖网络,多间隔保护数据点对点传输,站域保护依赖网络,解决了智能变电站光纤数量大、交换机多、保护环节增多导致可靠性降低的问题。     

智能变电站继电保护系统可靠性研究

在对智能变电站简要介绍的基础上分析了其继电保护系统的构成,然后以某电网智能变电站的网络接线方案为原型,采用可靠性框图法对变电站的稳定性加以分析。研究了实际变电站主变保护、母线保护、110 kV及220 kV线路保护的可靠性,提出了提高其可靠性的措施,为智能变电站继电保护系统安全稳定运行提供了保障。     

智能变电站继电保护试验方法的探讨与研究

智能变电站应用了智能终端、合并单元、交换机等大量新设备,传统的电缆二次回路被光纤和交换机代替,使变电站的信息传输方式和表现形式发生转变,智能变电站继电保护验收也发生了变化,常规变电站的试验方法已经不再适应智能变电站继电保护验收工作。以马山、何家220 kV智能变电站的现场验收为例,分析智能变电站继电保护试验方法存在的问题,提出了依据变电站相同结构及继电保护原理,将智能变电站继电保护现场验收与常规微机继电保护验收融合来解决智能变电站继电保护试验问题的观点。     

智能变电站分布式继电保护自动测试方法研究

传统变电站继电保护测试仍靠人工,现场测试需要多人协同进行,测试效率较低,且数据采集和分布式同步信号触发问题有待解决,因此,提出一种利用IRIG-B/PPS脉冲对时和基于P2P通信采集技术的继电保护分布式测试方法,并设计了一种分布式智能变电站继电保护测试装置,该装置实现了继电保护试验控制与智能变电站信号输出的隔离,使得跨区间继电保护的协同试验更加直观方便。测试结果显示,智能变电站分布式继电保护自动测试方法不仅解决了同步时延问题,还提高现场测试效率,进一步保障电网稳定运行。     

智能变电站无线站域测试系统的同步策略研究

为解决智能变电站现场站域测试时无线分布式数据的时间同步问题,提出了一种适用于无线数据通信的多终端同步控制策略。介绍了智能变电站的站域测试系统及其实现的关键性问题,说明了网络传输延时不确定对IEEE 1588网络时钟同步协议的影响,研究了基于单点对多点无线通信系统同步的样本滤波、同步校正、时域跟随等问题,并给出了实施方案。实验结果表明,无线通信下经同步控制后时间精度可达微秒级,能够满足智能变电站系统级测试对时间同步的需求。     

基于PLC的数字化变电站智能接口装置

针对当前传统变电站开关控制存在的弊端,以及变电站数字化发展方向对现有过程层设备提出的要求,提出了一种基于PLC变电站智能接口装置,该装置能够把开关控制相关的二次信号通过光纤与间隔层设备接口,以实现传统变电站开关控制的数字化改造。该智能接口将数字信号延伸到过程层设备,以可编程控制器取代传统高压开关柜的继电器以及控制回来的操作箱单元,以光纤代替信号电缆,接入综自系统后,PLC可实时接收遥信、遥控、保护命令并完成跳合闸控制、开关的远方操作、遥信参数、就地操作参数的上传。该智能接口具有可靠性高、抗干扰能力强、扩展性好等特点,有较好的推广价值。     

智能变电站的电磁兼容性测试

浙江省电力公司在110kV大侣智能变电站组织实施了国内首次人工短路试验,该试验不仅验证了非传统互感器和智能保护系统的可靠性,还测试了系统故障情况下站内电磁兼容性。文中从站内工频电磁场变化、二次回路的电磁干扰、通信回路的电磁干扰3个方面分析了当前智能变电站面临的电磁兼容性问题,并有针对性地提出了解决方案。     

基于ARM Cotex-M3处理器的数字式继电保护测试仪的设计

数字化变电站的结构体系、通信方式和通信内容与常规的变电站相比有很大的不同,其继电保护装置所接收的信号与传统继电保护装置也有所不同,因此,对继电保护测试仪也提出了新的要求。本文介绍了基于IEC61850标准的数字式继电保护测试仪的定义和功能,并提出了一种基于ARM Cotex-M3处理器的实现方法。测试仪利用ARM Cotex-M3处理器自带的以太网控制器实现与上位机的以太网通信,采用外扩的以太网模块来完成对测试数据的打包、发送和保护动作信号的接收。测试仪所用ARM Cotex-M3处理器具有极高的运算能力和中断响应能力,并采用实时性较高的μC/OS-II作为操作系统软件,完全能够满足测试系统对实时性的要求。     

基于Markov模型与GO法的智能变电站继电保护系统实时可靠性分析

智能变电站的全站信息数字化为继电保护信息的实时采集提供了基础,但是智能变电站继电保护系统可靠性的分析还停留在滞后于实时运行状态的估算阶段。以智能变电站采集实时报文数据作为继电保护系统在线监测数据,研究了继电保护装置的实时可靠性。首先从智能变电站在线监测出发,对智能变电站报文进行分类,确定继电保护装置的状态划分。然后通过Markov模型对继电保护装置的可靠性进行分析,并根据多状态的特点,使用GO法对继电保护系统可靠性进行分析,实现了继电保护装置和系统的实时可靠性分析功能。最后以某变电站线路保护系统为算例,证明了该方法为智能变电站保护系统实时可靠性的分析提供了有效手段。     

220kV智能变电站继电保护调试关键问题分析及建议

智能变电站继电保护调试是保证变电站顺利投产的重要环节,也是检验变电站所使用的电气设备功能及性能是否满足设计和运行要求的关键试验。随着全国各智能变电站工程陆续开工建设,有必要对智能变电站继电保护试验方案进行深入研究,尤其是智能变电站继电保护调试中的关键点技术。介绍了阳泉供电公司首个采用国网标准投运的智能变电站220 k V孟县智能变电站的概况。在总结智能变电站继电保护调试工作经验的基础上,研究智能变电站继电保护调试方法,有助于提高智能变电站的调试水平,缩短新建智能变电站调试时间,并为今后的智能变电站调试提供参考。     

基于信息融合的智能变电站继电保护设备自动测试系统

为了体现智能变电站高度信息化的优势,针对智能化继电保护装置,研究了一套智能变电站继电保护设备自动测试系统。在测试过程中引入信息融合技术,可实现自动更改测试参数、投退软压板以及写控制字,自动获取二次设备的动作信息、判断二次设备响应的正确性并生成符合电力行业要求的综合测试报告,构成完整的闭环测试。应用结果表明,该自动测试系统优化了测试流程,同时提供了新型的非人力所及的测试方法,从而提高了测试的效率和准确度。     

智能变电站继电保护装置自动测试平台的研究和应用

为了提高智能变电站继电保护装置测试效率和测试脚本的重用性,提出一种基于分布式设计、测试功能可扩展的继电保护自动测试平台解决方案。在分析智能变电站继电保护装置特点和测试平台需求的基础上,提出以数字化测试仪为主要平台的自动测试系统的设计方案,通过分布式设计架构实现测试功能扩展。通过测试脚本中语义及语法规则以及特征字典定义,实现虚拟化测试脚本编辑和生成,测试执行时通过对虚拟化测试脚本信息二次映射,生成具有一定对象、可执行实例化测试脚本,提高测试脚本的重用性。实际应用效果表明,该系统可提高继电保护装置测试效率,允许测试脚本跨装置重用,提高自动测试平台的实际使用价值。     

智能变电站装置网络流量处理模式及其测试研究

工业以太网技术和设备在智能变电站中的应用越来越广泛,以智能变电站智能终端为例,不仅装置的对外通信是基于以太网,而且装置内部CPU与FPGA、CPU与应用程序之间也都采用以太网通信,因此对以太网通信的可靠性要求更高,为了保证智能变电站通信的可靠性,结合智能终端装置通信功能设计的特点,分析了目前常见的智能终端通信设计方案,考虑到装置实际运行中通信遇到的各种异常工况,按照分层和分环节的思路,提出了新型的装置通信可靠性设计方案,提出了报文智能识别和报文分层过滤设计思路,并研究了通信测试方法。通过网络风暴测试和实际工程运行,充分验证了通信设计方案的正确性和可行性。