新一代智能变电站控制保护一体化智能终端研究与开发

适应新一代智能变电站对二次设备功能一体化的要求,对集成保护控制功能的智能变电站一体化智能终端进行研究。结合间隔层和过程层二次设备的工程配置,对一体化智能终端的接口标准化、功能整合、信息共享、整装置的即插即用、软硬件集成以及可靠性设计等进行研究。依托新一代智能变电站层次化保护系统体系架构,提出一种实现间隔功能自治的一体化装置设计方案。采用多CPU信息融合与高速交互技术,在一套装置中集成了合并单元、智能终端、测控和保护装置的功能。基于紧凑型设计原则开发了适用于220 kV线路间隔的智能变电站控制保护一体化智能终端样机。通过测试验证,表明方案能减少二次设备数量,简化智能变电站系统架构。     

智能变电站二次系统仿真测试和集成调试新模式的探索和研究

针对目前智能变电站二次系统测试和集成调试的环境搭建工作量大、配合环节多、调试周期长、高级应用功能难以进行整系统的集成调试问题,提出了一种智能变电站二次系统仿真测试和集成调试的新模式。以智能变电站应用功能测试和集成调试为中心,对二次系统集成测试进行了有效的分离。利用等效仿真和仿真测试技术手段,构建仿真测试系统,支撑各部分应用功能的测试和集成调试的进行,有效地提高了智能变电站二次系统各应用功能集成调试的效率,同时也达到和真实装置集成在一起进行集成调试模式同样的调试效果。为了实现智能变电站二次系统仿真测试和集成调试的新模式,还对站控层应用功能业务流嗅探技术和间隔层二次设备通用仿真技术进行了简单的阐述。该模式在智能变电站工厂集成测试、现场集成调试以及智能变电站改扩建调试中进行了实践和应用,取得了良好的效果,具有很好的经济效益和社会效益。     

智能变电站二次设备集成方案讨论

随着智能变电站二次设备应用的日趋成熟,将现有二次设备按照需求进行集成整合将是今后智能变电站的发展趋势。对智能变电站过程层、间隔层和站控层设备的集成方案进行了讨论,重点针对过程层合并单元和智能终端集成方案进行了分析;对间隔层保护装置、集中式测控装置、多功能测控装置、智能组件、故障录波和网络分析仪集成等方案进行了详细论述;对站控层一体化监控系统的集成进行了讨论。结合当前工程实际应用情况,提出在110kV及以下电压等级智能变电站试点应用合并单元智能终端集成装置、保护测控集成装置较为可行,为今后智能变电站的发展建设提供参考。     

智能变电站二次设备整合及间隔层全下放方案研究

分析了国家电网公司不同标准之间关于智能变电站二次部分的主要技术差异点。结合工程试点情况和调研结果,针对有关二次设备整合的关键技术问题进行了分析和论证。根据研究结果,提出了户内变电站间隔层装置全下放的智能变电站解决方案。     

智能变电站二次设备即插即用文件自动配置 技术研究及平台研发

智能变电站SCD文件生成复杂,同时这些过程均需人工配置,易由于人为因素引起错误。针对这些问题,提出了智能变电站二次设备即插即用文件自动配置技术。首先,对智能变电站二次设备配置文件自动生成下发的机制进行了说明,从智能变电站二次PNP对象、智能变电站PNP注册管理和智能变电站PNP对象通信接口阐述了P2P信息交互架构。设计了配置文件自动配置逻辑,并对SCD配置文件自动配置、间隔层二次设备自动配置和过程层二次设备自动配置分别进行了说明。提出了基于IEC61850的即插即用标准接口模型,并对各类接口分别进行了说明。最后,智能变电站二次设备配置文件自动配置应用证明了所设计系统的可行性。     

面向智能变电站模型应用的二次设备建模优化

目前智能变电站二次设备建模主要关注通信层面的互操作性,而信息语义层面的互操作较差,难以支撑实现业务功能的自动配置。随着基于二次设备信息的智能变电站运维等高级应用技术的应用,二次设备模型语义基础的薄弱越来越成为阻碍变电站智能化技术发展的主要问题。针对上述问题提出了二次设备模型优化原则,通过智能电子设备能力描述模型的语义化增强模型的自描述特性,支撑实现基于间隔关联的一、二次设备模型自动关联,为智能变电站各类配置工作的模板化奠定了基础。该方案可实现智能变电站运维等高级应用功能自动配置,可显著提高智能变电站配置的效率及质量。     

智能变电站保护测控装置

智能变电站分为系统层和设备层,系统层实现数字化变电站站控层的功能;设备层主要由高压设备、智能组件和智能设备构成,实现数字化变电站过程层和间隔层的功能.智能组件是智能变电站一、二次设备融合的产物.保护测控装置作为智能组件的一部分面向间隔层.智能设备采用TEC61850标准建立对象模型;在进行装置程序设计时,可以利用IEC61850模块化思想和面向对象技术,采用PLC可编程组态技术生成装置程序;网络通信的可靠性通过选择高可靠性的网络拓扑及冗余技术来保证.论述了装置建模、功能块(FB)和逻辑节点(LN)的设计、网络结构和关键技术、配置工具和配置过程、虚端子、装置的测试等技术.     

敞开式变电站智能组件及其控制柜方案

本文结合了目前智能变电站实施的情况,针对敞开式变电站中智能组件和控制柜的功能相对简单和分散,提出了智能组件和控制柜的设计新方案,文中详细介绍了智能终端、监测装置以及控制柜的功能和改进方案,可为以后智能变电站一二次设备厂商提供研制或改进现有设备提供很有价值的参考作用。     

新一代智能变电站开关综合监测装置研制

针对新一代智能变电站建设需求及国家电网公司对新一代智能变电站集成化设备的技术要求,文中设计了一种适用于新一代智能变电站的高压开关/GIS功能整合型监测装置。根据功能特点将分立的机构监测IED、测量IED、监测主IED、避雷器监测IED功能进行整合,完成间隔内高压开关的状态监测、就地诊断、二次设备在线监测功能。试验及现场运行结果表明,设计的装置有效减少了间隔监测装置的数量,具有很好的应用前景和推广价值。     

基于Markov的智能变电站二次系统间隔层和过程层可靠性评估

智能变电站二次系统可靠性评估是实现智能变电站状态检修必不可少的环节。现有的二次系统可靠性评估主要将智能变电站的单个设备或者保护功能作为评价对象,未考虑二次系统中过程层设备和链路的可靠性。对此,文章针对智能变电站二次系统中的间隔层和过程层,将二次系统间隔层与过程层网络分为保护回路与测控回路,随后基于马尔科夫链模型,分别建立保护回路和测控回路的可靠性方程,并评估各回路的可靠性。根据保护回路与测控回路的功能耦合,构建适用于间隔层和过程层网络的可靠性评价方法,通过实例验证,证明文章所提出的方法能够对间隔层和过程层的可靠性进行有效评估,为智能变电站二次系统状态检修提供依据。     

层次化保护控制系统及其网络通信技术研究

新一代智能变电站层次化保护控制系统旨在基于跨间隔、跨变电站信息,实现最优保护控制策略,其中,信息共享和高可靠的通信网络方案是其重要支撑技术。剖析了层次化保护控制系统的体系结构、功能定位,对层次化保护通信系统的网络流量和网络时延进行分析,提出了一种应用于新一代智能变电站的优化网络通信方案。它基于网络报文时延可测技术,克服了目前不同步采样报文不能进行组网传输的限制,实现了保护装置功能不依赖于全站统一对时,推进了新一代智能变电站的信息共享和网络传输技术发展。     

基于EPON网络的智能变电站继电保护技术研究

相比传统电力通信网络,EPON网络能够更好地满足智能变电站通信系统要求,但是智能变电站过程层网络采用EPON技术也存在安全性、可靠性、实时性的问题,导致继电保护存在拒动的风险。针对上述问题提出了改进措施,并进行了基于EPON网络下继电保护功能的适应性研究。通过搭建基于EPON网络的智能变电站过程层继电保护动模测试平台,重点选取220 kV智能变电站的母线保护、变压器保护、线路保护为研究及测试对象,进行动模试验。试验结果表明,各类保护装置、合并单元及智能终端可通过EPON过程层通信网络实现设备间采样报文及跳闸报文的信号传输,保护装置动作性能未受影响。     

35 kV智能变电站的集成化建设模式

35 kV变电站作为智能电网变电的最后1个环节,其建设量大、分布广泛,故不但要考虑其智能、可靠、安全、高效地运行,还要考虑其经济性;目前该电压等级的智能变电站建设仍然没有可依照的设计规范和建设模式。提出了一种35 kV智能变电站的集成化建设模式,从各个方面对智能变电站不同类型的建设模式进行了对比分析。     

智能变电站保护功能自动校验研究

智能变电站架构及其功能分布的变化,使保护功能的监测及校验范围不再局限于单套装置,需要从系统的角度,对功能实现的各个环节进行周密监视及测试。为此对智能变电站保护功能自动校验进行了研究,设计了自动校验实现的方案。通过在智能变电站保护系统的设备应用软件实现中附加各种校验手段,对保护系统的各个功能实现环节进行校验及检测,利用基于证据理论的专家系统实时配置校验方案,并对校验信息进行实时分析,得出校验结论。该方案提升了智能变电站保护系统的自诊断、自监测能力,充分利用了智能变电站的数字化采集和信息交互优势,可应用于现场调试校验,部分功能也可以在运行中对保护进行在线监测。     

220kV智能变电站设备纵向集成方案及其研制

提出了一种纵向集成设计方案并研制了保护纵向集成装置和测控纵向集成装置。采用保护与测控解耦的方式,将保护功能、合并单元、智能终端集成为保护纵向集成智能设备,将测控功能、合并单元、智能终端集成为测控纵向集成智能设备,减少了装置间的数据交互环节,解决了过程层采样值(SV)、通用面向对象变电站事件(GOOSE)数据传输带来的延时增加问题,提高了保护装置的动作速度和可靠性。保护与测控功能的解耦,体现了功能分配的合理性,解决了智能电子设备能力描述(ICD)模型文件耦合带来的运维问题。重点阐述了单间隔的线路纵向集成装置、母联纵向集成装置以及跨间隔的母线纵向集成装置、变压器纵向集成装置在智能变电站中的设计与开发。     

新一代智能变电站保信子站设计模式探讨

随着智能电网建设的快速发展,变电站内独立配置的保信子站功能集成到站控层的一体化监控系统中。本文基于新一代智能变电站的站控层设备配置提出了新一代智能变电站中保信子站功能模块常用的3种部署及实现模式,详细分析了3种模式的实现机制、信息流向及每种模式的优缺点。主要分析介绍了综合应用服务器、数据服务器、数据通信网关机协同工作模式,该模式充分利用了新一代智能变电站站控层设备资源,实现了站控层信息的统一存储、统一管理,充分体现了监控系统的一体化协同工作的特点。     

非综自变电站改成基于IEC61850规约变电站改造方案

为适应智能电网的建设需要,对非综合自动化变电站建设建议全部改造成IEC61850规约变电站.变电站自动化系统只在站控层和间隔层实现基于IEC61850标准的系统;监控装置、远动装置、继保子站、测控装置、电压切换装置和低压裳置全部按新建变电站配置.自动化系统的站控层采用双以太网,采用IEC61850规约;保护通信予站采用单以太网,IEC61850规约;低压保护设备、测控装置、新上高/中压保护设备采用IEC61850规约,通过双网将数据上送监控装置.未改造的采用RS-485或以太网103通信的保护设备,由各制造厂家负责升级改造.根据目前非综自站的现状,指出应考虑改造顺序、网络设备、增加交/直流馈线柜等方面问题.     

基于信息触发的智能变电站保护功能判定方法研究

目前智能变电站继电保护功能正确性判定方面的研究着重于保护系统整体评价或保护执行过程正确性判断,缺乏各种类型保护功能的实时状态评估以及保护功能触发的逻辑正确性判断。文中通过分析各类型保护功能的影响因素和影响逻辑,将各保护功能所处状态进行分类与评价,通过对采样值、设备状态的获取与分析,进行保护功能触发的正确性判断。梳理了保护功能触发时二次系统产生的信息序列,采用理论序列和实际序列对比的方式进行保护功能执行过程正确性判断,同时,增加前置条件解决同类型保护功能触发时不同信息序列选取和匹配的问题。通过现场实例分析,验证了所提出的保护功能状态与行为判定方法能够在智能变电站保护功能状态监测以及故障分析方面提供理论基础。     

智能变电站继电保护装置网络压力产生原因及测试方法研究

网络传输给智能变电站的数据共享带来了便利,但同时网络压力也给智能变电站的可靠运行带来了风险。因此,分析网络压力产生的原因,研究网络压力的表现形式,对网络环境下保护装置的性能进行测试,显得尤为重要。通过研究网络压力产生的原因及表现形式,提出了一种智能变电站继电保护的网络压力测试方法,并给出了相应的技术要求。通过较为真实地模拟不同网络压力情况下的报文,该方法能够测试保护装置在非订阅广播报文及GOOSE/SV报文网络压力下的动作性能,同时也能全面系统地测试智能变电站继电保护装置在不同类型的订阅报文网络压力环境下的装置性能。为保护装置在智能变电站网络环境下的安全稳定运行奠定了基础。     

智能组件技术在智能变电站中的应用

针对传统变电站中二次设备数量繁多,配置冗余及通讯繁杂等问题,根据国家电网公司《智能变电站技术导则》要求,采用设备整合、功能集中方式的智能组件在智能变电站得到了广泛应用,解决了传统测量、控制、计量、检测、保护装置的一系列问题。智能组件通过网络连接至系统层,实现与站内其他设备和调度系统的信息交互,增强了信息交互的速度及可靠性。分析及应用结果表明:智能组件改变了目前变电站的管理模式,给计量、远动和保护等部门的管理带来积极影响。