变电站整站二次设备就地化及运维方案研究

结合目前就地化保护研究和试运行的现状,提出了一种变电站整站二次设备就地化应用、运行和维护方案。首先分析了变电站保护、自动化等专业的具体业务需求,统一整站技术风格,提出了各业务二次设备就地化解决方案,构建整站就地化二次系统。并在此基础上探索了"工厂化调试"和"更换式检修"创新运维手段。整站二次设备就地化后,变电站整体保护功能性能提升,自动化功能高度集成。"工厂化调试"和"更换式检修"后变电站二次设备的调试和运维工作更方便、更高效。     

就地化保护试点应用及整体解决方案探讨

就地化保护试点应用已全面开展。结合湖南就地化保护试点,介绍和分析了目前就地化保护组网方案、信息上传方案及就地化端子箱等的现场应用情况及存在问题。以此为基础,提出了一种变电站二次系统就地化整体设计方案。重点探讨了就地化跨间隔保护配置、安稳装置及站域保护实现方案、电压并列及切换解决方案、就地汇控柜标准化、就地化测控方案等关键问题。该研究对就地化保护后续大规模推广应用有一定的借鉴和参考意义。     

面向智能变电站的无主站式环网母线保护实现方案

提出了一种无主站式环网分布式母线保护实现方案,在借鉴高可靠性无缝冗余环网(HSR)技术基础上,设计了一种新型的环网同步方案,既可以实现各间隔节点的精准对时,又为组网方式下的采样值同步提出了一种新的解决方案。通过在环网报文设置报文延时修正域,每经过一个环网节点后添加相应节点的驻留延时和传输延时,到达接收节点后根据报文延时修正值推算出对应采样点时刻,从而实现插值同步。环网内各间隔节点采用相同的软硬件配置及保护算法,可以与其他间隔保护就地化安装,满足新一代智能化变电站对母线保护的要求。     

基于就地化保护的智能变电站设计方案研究

为了促进智能变电站相关技术的发展,对基于就地化保护的智能变电站二次系统实现方案和整体设计方案进行了研究和分析。文章提出了就地化保护总体技术原则,研究了保护和自动化相关设备的实现方案,推荐就地化母线保护采用星形结构有限集中式,就地化主变保护采用星形结构分布式,测控采用"单间隔测控+集群测控+就地采集控制单元/模块"的方式,计量采用全站冗余配置集中计量电能表方式。提出了4种故障录波解决方案,近期推荐采用"基于就地化保护+就地化录波开关量模块"方案,远期采用"基于改进版的就地化保护"方案。     

基于多HSR环网的分布式母差平台及关键技术

保护设备就地化的难点之一是实现母线保护等跨间隔保护设备的就地化,文中在分析现有分布式母线保护特点的基础上,提出了基于多个高可靠无缝冗余环网的分布式母线保护方案和具体的软硬件平台实现架构。文中基于FPGA技术实现了环网报文时延的准确测量及补偿,并提出了不依赖于外部时钟的基于采样事件的采样同步技术。通过采用环网拓扑监视和弱配置管理等关键技术,实现了环网通信状态的实时监视以及子机终端的少配置、弱管理应用,提高了运行维护的方便性。最后,通过对该方案主要性能参数的实际测试,验证了该方案的可行性。     

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。     

110kV智能变电站典型接线型式的IED配置方案研究

为规范智能变电站的IED(智能电子设备)配置方案,指导IED设备的设计制造,研究了110kV智能变电站的二次设备典型配置方案。结合110kV变电站主接线形式和运行方式较为固定的特点,给出了内桥、线变组、扩大内桥和单母线分段等四种接线型式下过程层合并单元、智能终端以及间隔层IED的典型配置方案。该配置方案具有以下特点:保留常规互感器,由合并单元实现模拟量数字化;过程层信息传输采用点对点直连模式;变压器保护(包括合并单元)采用双重化配置;中低压间隔采用功能一体化IED,实现就地分散安装。工程实践表明,该方案具有较好的经济性和技术先进性,对常规变电站的智能化改造有一定的指导意义。     

基于双向环网的变压器保护就地化实现方案

为了实现变压器保护的就地化,提出了一种分布式解决方案,按开关配置就地采集及跳闸的保护子机,子机之间通过高可靠无缝冗余(HSR)双向环形高速网络交互数据,其中高压侧保护子机集成主后备一体化保护功能。在总体实现方案分析的基础上,着重论述了环网通信机制和采样同步机制。理论分析与实测数据表明,相比于现有的集中式变压器保护装置,所提出的分布式变压器保护在可靠性和快速性方面具有一定的优势。     

特高压变电站过程层网络设计

论述了500 k V及750 k V智能变电站过程层网络方案和交换机配置方案。分析了特高压变电站特点和设计要求,提出了特高压变电站过程层网络两个设计原则:高可靠性原则和技术统一性原则。基于两个设计原则,提出四个1000 k V过程层网络设计方案,推荐SV和GOOSE共同组网、双重化保护各设置独立的双网。分析了冗余信息的应用层处理方案和链路层处理方案,提出1000 k V过程层网络可采用基于FPGA的应用层处理方案,也可采用基于PRP的链路层处理方案。     

智能变电站SCD文件管控策略完备性分析

综合运用装置过程层配置循环冗余校验(CRC)码在线管控、变电站配置描述(SCD)文件虚回路配置信息比对和SCD文件虚回路可视化校验等方法,可有效确定SCD文件升级时需同步升级配置的装置。对比分析了变电站二次系统硬回路和虚回路的特点,提出并论证了SCD文件管控策略的完备性。以母线保护为例,分析了智能变电站扩建工程中SCD文件的管控方案。     

冗余技术在厂站端自动化系统中的典型应用

介绍了厂站端自动化系统中的冗余配置,介绍了冗余的概念,单元冗余比系统冗余有更高的可靠性和实现成本。通过实现服务的冗余而不是整台主机的冗余实现主机的单元冗余;通过跟踪每台装置的工作网而不是整个系统的工作网实现站级网络的单元冗余;给出了远动通道系统冗余、单元冗余的各种情况,并提出了典型应用;给出了电源冗余、对时源冗余的技术要求。提出了在厂站端自动化系统的设计过程中应根据不同的需求选择性价比高的冗余方式。     

基于PRP和HSR技术的数字化变电站设计

为满足数字化变电站对于可靠性和经济性的基本设计要求。提出了一个数字化变电站实用设计方案,并介绍了其全站通信网络、配置方法和对装置的具体要求。该方案采用了基于并行冗余协议（parallel redundancy protocol, PRP）和高可用性无缝环网结构（high availability seamless ring, HSR）的冗余通信技术,并使用了从系统到装置的一站式配置工具。提出的设计方案不仅能满足数字化变电站可靠性、经济性的要求,而且具有较好的可维护性和可扩展性。     

就地化母线保护在电力系统中的应用

介绍了国网就地化母线保护实现方案,从子机配置方案、环网通信方案及保护专网通信方案三个方面对就地化母线进行了介绍。分析了就地化母线保护在现场实施过程中遇到的问题,如子机动作行为不一致,过程层配置工作量大,刀闸位置可靠性降低等,并提出了相应的解决措施。最后介绍了就地化母线保护可优化改进的保护功能。与传统母线保护相比,就地化母线保护提高了间隔接入能力,提高了数据通信可靠性,提高了保护动作速度,具备更大的技术优势以及更加广阔的应用前景。     

基于IEC62439-3的智能变电站通信网络冗余设计

针对智能变电站的网络冗余问题,分析了IEC 62439-3中的并行冗余协议(PRP),研究了基于PRP的网络拓扑结构及故障恢复时间.阐述了双连接节点(DANP)结构和冗余实现的原理,对冗余采取的丢弃算法和冗余软件构架进行了分析.为了更好地实现冗余,软件设计引入了冗余网络的监测与管理方案.测试结果表明,在以PRP为基础的...     

基于层次分析模型的二次设备状态检修方法

阐述了IEC 62439-3中的并行冗余协议(PRP)和高可靠无缝环网(HSR)的实现机制。依据变电站功能需求及数据流向,提出了基于PRP+HSR网络方案的智能变电站组网方式,在HSR网络中实现VLAN技术,利用网络冗余提高系统安全性,减少交换机数量并提升变电站网络性能。     

DCS控制器中采用ARM处理器的冗余设计

在离散控制系统(DCS)中,冗余技术被广泛采用.随着一些新的控制器,如以ARM系列控制器为代表的RISC控制器的出现,使得DCS控制系统的架构设计有了更多的选择,新架构的DCS控制系统可能具有更高的稳定性和更高的性价比.介绍一种基于ARM控制器的分布处理单元,并基于这种处理单元分析了DCS控制系统的分布处理单元冗余设计和网络冗余设计.     

基于并行冗余网络的数字化变电站通信网络构架

为适应采用交换机网络进行通信对传输网本身可靠性提出的要求,介绍了IEC62439标准描述的高实用性自动网络通信协议。采用并行冗余协议进行网络构架。在站控层和间隔层之间采用环形双网,在间隔层和过程层之间采用星形双网。互备的双网同时运行,并在链路层实现冗余数据帧的处理。与传统互备组网方式所用规约进行了对比,指出了并行冗余方式的优越性。     

基于典型间隔模板的智能变电站虚端子自动连接方法

在目前的智能变电站集成配置过程中,集成人员根据设计院提供的虚端子连接关系表手动配置变电站系统配置描述(SCD)文件中的虚端子连接关系,不仅工作量大、耗时长,而且容易出现连接错误。为此通过分析SCD文件中Substation元素结构,以及典型间隔的虚端子连接关系,定义以二次设备类型表示智能电子设备(IED)的典型间隔虚端子连接模板。在自动配置过程中先将一次主接线图中的间隔映射为典型间隔,再将间隔内一次设备关联的IED映射为典型间隔中的二次设备类型,最后根据二次设备类型之间的虚端子连接关系为IED配置虚端子连接关系。应用该方法开发系统配置工具的虚端子自动连接功能,可模拟对新建站和改扩建工程的间隔进行虚端子自动连接,有助于缩短虚端子连接配置时间。