二次一体化范文

二次一体化范文（精选3篇）

二次一体化 第1篇

二次系统与一次系统共同构成电网系统,在电网的电力输送、通信交流以及安全防护等方面发挥着重要作用。随着我国电网规模的不断扩大,对电力二次系统的要求越来越高,当前的电网二次系统已经无法满足电网系统发展的具体要求,因此,实现电网二次系统的一体化势在必行。

1电网二次系统分析

在研究二次系统一体化之前有必要对二次系统进行简单的了解。传统电力行业一般将直接参与发电、送电以及用电的设备称作一次设备,这些设备所组成的电力系统就被称作一次系统。通常情况下,一次设备包括发电用电设备,如发电机、变压器、电动机等;电网线路中的各种开关设备,如断路器、熔断器、隔离开关、接触器以及负荷开关等;电气保护设备,如避雷设备、防短路设备以及接地装置等;电能输送设备,如电缆、电塔等。

电网系统的特殊性要求其必须能够持续、安全、高效运行,而只具备一次设备是无法满足以上要求的,电网系统还需要能对一次设备进行监测、控制、保护的二次设备。常见的二次设备主要有各种测量表或测量计、各种信号装置、各种自动控制装置、各种继电保护装置、各种工况监察装置等,这些二次设备并不是独立工作的,例如,自动控制装置会通过信号装置发出的信号控制保护装置进行动作,从而对电力系统形成保护。这些二次设备都是互相连接的,共同发挥监测、控制、调节以及保护等作用,故而一般将这些二次设备组成的系统称作二次系统。

从构成来看,二次系统在电网系统中发挥着重要作用,是确保电网系统持续、安全运行的关键所在。目前的二次系统只是众多二次设备简单相连而构成的电气回路,整个系统的智能化、信息化程度并不高,这就导致二次系统的工作能力不足,难以满足电网运行的要求,制约了电网系统的发展。因此,实现电网运行二次系统的一体化成为当前电力行业研究的重要课题之一。

2当前电网运行二次系统一体化存在的问题

电网运行二次系统一体化的目的是增强系统的工作能力,维持电网系统的持续运行,进而提高电力企业的经济效益。但是,目前电网运行二次系统一体化过程中存在的一些问题制约着电网系统的发展。

(1)二次系统一体化水平较低。虽然目前电力行业十分重视电网运行二次系统的一体化,并且采取了一系列完善方案,但是总体来说,二次系统一体化的程度比较低,智能化及信息化水平不高,导致二次系统故障频发,不但影响了二次设备的正常工作,而且还制约了电网系统的发展。

(2)二次系统一体化基础薄弱。我国电网系统智能化发展起步较晚,基础较为薄弱。虽然目前电网系统智能化取得了一定的成就,但在一些关键技术方面还与世界先进国家存在较大的差距。薄弱的基础导致我国二次系统智能化和信息化的水平较低,造成二次系统一体化的应用成本较高。目前只有一些大型的电力企业应用了二次系统一体化方案,二次系统一体化发展呈现出不平衡的局面。

(3)电力企业对二次系统的管理水平不高。二次系统要想实现一体化只采用先进的技术是不够的,还需要对二次系统进行科学管理。然而,当前电力企业对二次系统的管理还存在一些问题,管理水平不高,企业生产过程中故障频发,不但制约了二次系统的正常工作,而且也阻碍了电力行业的发展。

(4)一体化研究技术力量不足。当前我国大部分电力企业一体化研究的技术能力不足,即使一些大型的技术能力强的电力企业也由于企业内需要技术投入的环节过多导致研发技术力量过于分散,二次系统一体化水平难以得到提高。

3电网运行二次系统一体化的预期目标

电网运行二次系统一体化研究并不是无的放矢的,一体化研究需要实现一定的预期目标,主要包括:电力系统内部数据共享、系统横向专业融合、纵向通信贯通。

(1)电力系统内部数据共享。电力企业需要将电网系统的全部信息统一在信息平台集中展示,并且在平台上设置标准的数据访问接口,这样可以实现外界对信息平台的安全访问,从而在平台上及时了解电网系统的各方面信息,以确保对二次系统的有效控制,进而全面提高电网企业的运行效率,如图1所示。

(2)系统横向专业融合。在二次系统一体化平台上按照专业对平台维护工作进行区分,从而实现共同维护的目标。由于一体化实现了数据共享,因此不同专业可以采用统一的数据库,从而将保护、计量、工况监察等专业工程整合在一起,以降低系统运行成本,提高企业经济效益。

(3)纵向通信贯通。纵向通信贯通是指调度与调度、厂站与厂站、调度与厂站之间实现互动。具体来说,就是以上这些部门之间的数据可以自由流动并且实现共享,同时这些部门之间也可以实现互动交流与贯通,如图2所示。

4电网运行二次系统一体化的完善措施

了解了电网运行二次系统一体化过程中存在的问题以及明确了二次系统一体化的预期目标之后,就需要采取具体的措施完善一体化建设。本文从一体化预期目标入手,分析了实现这3个目标的具体措施。

二次设备主要存在于调度中心和厂站中,因此,二次设备的一体化主要是针对调度中心与厂站的。在调度中心,二次系统一体化要实现电网系统多级调度之间的通信贯通,协调多级调度中心,从而提高电力调度的效率。在厂站,二次系统一体化要实现对厂站工况的实时监控管理,实现保护、计量等多专业之间的融合与信息共享。

4.1建立自动化调度综合系统

建立自动化调度综合系统是电力行业智能化发展的必然趋势,同时也是确保电网运行安全、高效的重要举措。调度综合系统涉及多种子系统,如计费系统、管理系统等。因此,自动化调度系统的建设要符合以下要求:各个子系统程序之间能够实现数据共享与交流;各个子系统以及应用程序要存在可扩展的空间,从而方便系统和程序的升级维护等;系统与应用程序的使用成本要合理,以确保电力企业的经济效益。

当前,电力企业对电网自动化调度综合系统的研究开发大多是以IEC61790标准为应用程序的接口标准,采用不同生产厂家的产品将多种系统以及异构机型联系起来,从而建立一种不同系统之间可相互兼容和相互操作的大系统。这个大系统依靠大型计算机进行信息处理,做到信息共享,以提高信息资源的利用效率,进而为企业创造更大的经济与社会效益。

4.2构建电力数据平台

电力数据平台主要指的是电网系统厂站端的综合数据平台,其主要作用是远程控制电气设备;采集电力系统中的数据信息,存储采集的数据并对数据进行整合处理;提供数据访问服务,允许外界对数据平台进行访问。总之,综合数据平台的主要功能是实现电网系统中的数据共享与融合,同时还要促进系统中监控、保护、测量等专业的融合与信息共享。

4.3系统横向专业融合

电力系统的横向专业融合包括调度中心的专业融合与厂站的专业融合。调度中心的横向专业融合主要涉及AGC、SCADA、状态估计、决策分析、安全分析等多种专业,同时需要使用EMS高速数据等多种技术。调度中心专业融合的主要功能是实现中心的智能决策以及调度,从而提高电网系统的工作效率。

厂站的横向专业融合可以分为过程层、间隔层以及厂站层3个部分。其中,过程层的专业融合即通过标准的传感模块统一进行信息采集,从而确保不同专业之间共享统一的数据源;间隔层主要整合二次系统中的各种装置设备,从而确保二次系统的可靠性,便于进行维护管理;厂站层的专业融合需要建立统一的数据平台,为不同专业之间的融合打下基础。

5结语

二次一体化 第2篇

继电保护专业是调度信息系统中十分复杂而重要的专业,越来越多的运行方式和接线方式使保护定值计算越来越复杂。同时伴随电力系统电压等级不断提高,网络规模不断扩大,全国联网格局的形成,现有的整定计算软件系统通用性和可扩展性不能满足当前需要[1,2,3]。

同时整定计算系统需要构建电力系统的一次和二次设备全模型。目前,一次设备的建模已经基本成熟,IEC61970中定义的公共信息模型(CIM)能够实现一次模型间的互操作[4]。二次设备种类繁多,CIM中虽然有针对保护信息的描述[5,6,7],但是难以适应大部分使用微机保护装置的现状,难以满足整定系统装置级整定的需求。另外,整定系统与调度专业的定值单流转虽然基本实现了一体化,但是各地区分别开发各自的保护定值单管理系统,这样的模式造成了各地区保护定值管理模式不一,同一保护设备在不同调度都需维护自己的定值单模板,定值单管理未能实现全流程控制[8,9]。因此,基于现有一次设备的CIM建模,研究二次设备建模,形成整个电网统一CIM模型是十分必要的。

针对上述问题,本文设计一体化继电保护整定计算系统,介绍该系统的设计思想,重点研究二次系统的统一建模,包括对CIM模型的扩展及遵循此标准制定的整定系统与OMS定值单系统的数据交互方案。

1 一体化系统设计

继电保护定值整定计算及定值管理是继电保护专业的核心任务。

从横向的角度,继电保护整定计算系统与调度专业、方式专业存在关系:与方式专业的关系主要是方式信息的传递。继电保护定值整定计算所需的方式信息需方式部门提供,整定出的定值在哪些方式下存在问题需反馈至方式部门;与调度专业的关系主要就是定值单的执行问题,整定计算的最终结果是定值单,经审核、批准后由调度查看核对,下令执行,执行完毕后,调度通知保护专业定值单的核对、已执行信息[10]。

从纵向边界角度,继电保护整定计算业务通常有三级,即省调、地调、县调。不论哪一级调度的保护专业,其工作对象都是一张互联的电网。电网这种天然的分层分区属性决定了继电保护整定计算应用可以在“一个平台”的基础上开展,而电力系统广域网的完善,奠定了继电保护整定计算的分层分布式应用物质条件。

基于此,本系统的设计思想如下:

(1)基于“全局一张网”进行建模。采用图模一体化技术,即以图形为依托,自动生成设备模型和拓扑结构,使得图形和数据库模型一一对应,实现数据的可视化维护,同时分层分区进行展示。

(2)面向省、地、县调各级通用的软件,各级按权限分公司管理。根据整定软件的用户不同,按电压等级大体分为省、地和县级用户。一般省级用户的工作对象是220 k V及以上电压等级电网,地级用户的工作对象是110 k V电网,县级用户的工作对象是35 k V及以下配网。

(3)对二次系统进行统一建模,实现面向装置级的整定。对CIM中的保护包进行扩展,实现保护装置的建模,满足装置级整定的需求。

(4)实现与调度专业的定值单流转全过程的自动控制,即实现整定系统与OMS定值单流转系统的无缝接口。

2 二次系统统一建模

本系统中的一次设备模型符合IEC61970CIM模型标准,采用CIM RDF格式定义。为了整定计算应用,扩展了一些相关信息,如交流线路之间的互感模型,线路及变压器的CT和PT变比等。通过扩展一次设备属性,可以建立一次设备和保护设备的关联关系。如breaker(开关)增加关联关系。同时在每个设备属性中均扩展Company属性,用于记录公司属性,以登录人所属的公司权限和设备所属公司作对比,验证基本的操作权限。

对二次系统进行建模,实现面向装置级整定,以及整定系统与OMS的无缝接口。本系统采用CIM模型进行建模,对CIM中的保护包进行扩展。

2.1 CIM简介

CIM是IEC61968和IEC61970系列标准中定义的重要组成部分。CIM是一个抽象模型,它提供用对象类和属性及它们之间的关系来表示电力系统对象的标准方法,基本包含了所有与电力生产相关的类模型。

CIM中的保护包是核心包(Core)和电线包(Wires)的扩展,用来建立保护设备的信息模型,主框图如图1所示。

保护包中包含了部分二次系统设备类,如保护设备类、重合顺序类、同期检查继电器类、电流继电器类等,这些都是对二次设备笼统的描述,不能够完整描述电力二次系统以及与一次系统间的关联。并且,CIM没有定义保护装置类,因此不能描述成套微机保护装置,CIM对于保护的描述仍然停留在由继电器构建的保护阶段,难以适应微机保护装置大量应用的现状。

2.2 保护装置的CIM模型扩展

对保护装置建模,分以下几步:首先,对已有CIM模型中涉及到二次设备的包进行分析和研究,主要是保护包。在保护包中,对所描述的对象进行整体分析,形成对象类,理清各设备之间的拓扑关系;其次,针对实际存在的各种保护进行分类,提取必要参数作为类对象的固有属性,作为对类的详细描述;最后,将所描述的各种设备用CIM中的设备容器类连接起来,形成完整的对象模型。

装置建模需要解决如下问题:

1)保护的分类。建模中对保护的分类标准还存在疑义,如何分类使得所建模型简单、清晰是个很关键的问题。

2)与一次设备的关联。二次设备的输入量与输出量都与一次设备相关,同时考虑到二次保护设备的数量巨大,因此,必须考虑怎样与一次设备进行方便的关联及高效的互访。

3)建模维护的工作量。二次设备数量庞大、种类繁多且经常变化,对整个数据库的建模以及维护都具有很大的挑战性。

4)建模元件的粒度。保护元件的粒度过细,可能会加大建模的工作量;粒度过粗,又不能完整表达种类繁多的保护装置,失去模型通用性。

本文对保护装置建模时主要从以下方面考虑:

1)每套保护装置由一个或多个CPU组成,即有一个或多个版本号;

2)每个CPU包含多个保护类型及相应的软压板,如差动保护,距离保护,零序保护等,每种保护类型可能被一个软压板控制;

3)保护类型繁多,但也具有其共性,将众多的保护类型实例化为四类:纵联保护类、阶段保护类、重合闸类、其他类,其他类用于描述非电量保护、频率保护等;

4)每种保护类型中包含相应的保护定值和控制字,考虑到各厂家控制字的描述各不相同,且用户要求也不同,所以单独将控制字分为一类,而不将其包含在保护定值类中。

因此将保护包进行扩展,如图2所示。

将保护包按照上述模型进行建模,能够基本描述各厂家不同的保护装置,从而满足在整定系统中进行装置级的整定需求。

2.3 整定系统与OMS接口研究

在整定系统中完成定值整定计算工作以后,各客户端将定值结果保存在服务器中,由总服务器与OMS服务器进行交互,完成本系统与OMS系统的横向集成。通过手工导入到OMS系统中,在OMS系统中实现对各单位定值单的分发,实现定值单的签字、下发、浏览的功能。

基于一体化应用的整定计算系统与OMS接口,存在跨区传输的问题,整定计算系统位于IV区,而OMS系统位于III区。由于OMS与整定计算系统之间存在防火墙,客户端不允许直接访问OMS服务器。定值单由各区调服务器上传到总服务器后,总服务器将定值单传给省调的OMS,通过其下发到各个地调的OMS,然后通过地调的OMS传到客户端。由于OMS与整定计算系统之间存在防火墙,客户端不允许直接访问OMS服务器。

针对上述问题,系统采用了基于XML的定值单跨区传输技术,即将定值单从数据库中导出成XML文件进行定值单的传输。

XML文件格式遵照本文对CIM保护的模型扩展,兼顾实际需要。如实际工作时,为清晰简化定值单,将同一装置的定值分成两张定值单分开存储,一张定值单是普通定值项,一张定值单是控制字。定值项的内容要求能够输入汉字;定值的数值包括改变前后的定值。为了兼顾整定系统与定值单系统的特点,最终确定方案如下:

(1)在整定系统中,对一个保护装置,建立两个装置(一个是包含普通定值项的保护装置,一个是包含控制字项的保护装置)。

(2)在整定系统中,定值能输入汉字;一个定值项对应一个定值。

(3)定值单系统根据整定系统自动导入的定值单生成定值单类型(包含的定值项),定值单。

(4)定值单系统生成定值单时自动将原定值放入改变前定值,当前定值放入改变后定值。

定值单流转的过程如图3所示。

定值单系统提供导入定值单数据的Web服务,由整定计算软件调用。各系统采用独立的定值单编号,不进行统一,但要记录其内容,便于定值单系统对整定系统提供的同一对象新定值单的识别。

两系统交互数据以XML文件形式,XML文件格式如表1所示,只列出了数据交互的关键字段。

3 总结

一体化的根本设计思想是实现整定计算的“横向集成和纵向贯通”,本系统不仅具有传统整定计算软件的基本功能,而且在整体架构和部署方面打破了传统软件单机版应用的局限性,实现了全网统一建模,各级共用一张网及各系统之间的信息共享,同时对保护装置的CIM模型进行扩展,满足装置级整定的需求,以及实现了整定系统与OMS定值单流转系统的无缝接口。

该系统已成功应用于天津市电力公司,现场应用良好,功能全面,使用方便,实用性强,整定计算的效率和准确性高,受到了用户的好评。随着此软件使用过程中的不断完善,对一体化整定计算软件的推广具有积极作用,同时对整定计算工作的正确开展具有重要的意义。

摘要：继电保护定值整定计算及管理是继电保护专业的核心。开发了一体化整定计算系统,介绍了其设计思想,并针对开发过程中遇到的描述二次系统标准不统一的问题,重点研究了二次系统CIM模型扩展,从而满足系统“装置级整定”的需求,并以此来制定整定系统与OMS定值单系统的数据交互方案。该系统能够实现整定计算的“横向集成和纵向贯通”,在整体架构和部署方面打破了传统软件单机版应用的局限性,实现了全网一次和二次系统的统一建模及各系统之间的信息共享。

关键词：一体化,整定计算,二次系统,CIM模型扩展,定值单流转,调度管理信息系统

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二次一体化 第3篇

目前,南方电网正在进行二次一体化的建设,旨在信息融合和综合利用的基础上实现电力二次各专业应用的贯通,为此主站需要建设全景数据中心,整合各专业数据,在全景数据中心的基础上消除信息孤岛,充分利用综合数据,发挥各专业的潜能和优势,并尽可能地进行专业融合,节省重复建设的费用,更有效地利用资源。作为电网的数据源,数据和模型的传输将成为变电站端的核心任务,为此,变电站需要建立数据中心,在IEC 61850的基础上统一数据采集,统一数据模型,统一数据存储,统一数据出口。目前的变电站没有数据中心,数据的处理与远传按专业进行划分,存在信息孤岛,变电站站控层的体系架构已经不能适应二次一体化的建设与发展,需要重新审视。本文研究了以智能远动机为核心,用监控终端代替当地后台,消除信息孤岛,统一数据采集,统一出口的站控层体系架构。文献[1,2]也对智能远动机的相关技术进行了讨论。

1 重新讨论变电站站控层体系架构的必要性

1.1 重新定位远动功能的必要性

在二次一体化的框架下,主站端和变电站端间的数据中心需要建立上下贯通关系,远动设备需要支持变电站端IEC 61850和主站端IEC 61970之间的模型转换[3],能够建立变电站图形和模型之间的关联,支持源端维护和订阅发布[1],远动协议需要能够无缝传输变电站的数据模型以及各个专业的综合数据[2]。目前的远动设备基本不具备这些功能,这已经阻碍了二次一体化的发展,其功能定位需要重新划分。

1.2 重新定位后台功能的必要性

随着技术的发展,无人值班已经成为变电站的发展趋势,目前220 kV及以下电压等级的变电站基本都实现了无人值班,部分地区500 kV变电站也实现了无人值班。在无人值班的前提下,变电站作为电网数据的采集源头,将以数据和模型的传输为主,为集控中心、主站提供监视、控制、决策的数据,并执行集控中心、主站的命令及控制策略,远动装置的功能将得到加强,当地后台的功能将逐步弱化。当变电站维护操作人员工作时,需要后台为其提供技术支持手段;当变电站无人工作时,当地后台则基本不需要,也没有必要在线运行。但是目前变电站配置强大的后台,配置浪费,有必要对后台的功能定位重新讨论。

1.3 变电站站控层体系架构的技术基础

IEC 61850在变电站的应用已经基本成熟,变电站内部已经建立了完备的一次设备、二次设备、一次设备和二次设备之间关系的模型,通过IEC 61850协议也可统一采集各个专业数据,在统一模型、统一采集的基础上,站内可以建立统一的数据中心,从而为数据的统一出口提供了技术基础。

鉴于上述原因,在二次一体化的框架下,重新审视变电站站控层设备的体系架构,讨论远动和后台的功能定位,以适应变电站无人值班的发展趋势有其必要性。

2 变电站站控层体系架构分析

2.1 目前变电站自动化系统的体系架构

目前的变电站分为常规变电站和智能变电站,常规变电站在架构上由站控层、间隔层以及站控层和间隔层之间的通信网络构成;智能变电站的架构则为三层两网,分别为站控层、间隔层、过程层,以及站控层与间隔层之间的制造报文规范(MMS)网,间隔层与过程层之间的通用面向对象变电站事件/采样值(GOOSE/SV)网。

站控层一般包括监控后台、远动设备、保护信息管理系统子站、电量采集装置、在线监测系统综合处理单元、相量测量单元(PMU)集中器、视频系统后台。站控层设备按照专业划分,分别处理各自业务,是变电站数据的采集、集中、处理以及数据的对外交互层。鉴于站控层设备按照专业划分,形成信息孤岛,变电站内部没有利用整个变电站的综合数据为各个专业高级应用服务,对外数据远传也按专业来划分,没有通过统一的通道进行综合数据的传输。

2.2 二次一体化框架下变电站站控层的体系架构

二次一体化框架下变电站的架构与以前的变电站相同,只是站控层的体系架构发生了变化。在二次一体化的框架下,站控层在逻辑上由智能远动模块、监视中心、控制中心、数据中心、管理中心构成[4];在物理上则由智能远动机、管理中心构成,如图1所示。

智能远动机具备智能远动模块、数据中心、监视中心、控制中心的功能,智能远动机负责站内各专业数据的综合采集、统一建模与存储、数据统一远传以及变电站的监视和控制[1]。

管理中心主要完成对厂站日常运行的管理,统计运行数据,提供设备检修辅助决策等功能,主要包括厂站模型维护、用户权限管理、资料管理、运行日志、操作票管理、工作票管理、运行值班管理等功能模块。

智能远动机和管理中心之间通过站内的数据总线交换数据。

2.3 智能远动机和监控终端间的关系

智能远动机包括智能远动模块、数据中心、监视中心、控制中心的相关功能,3个中心的通信、运算、存储、高级应用等核心功能可由智能远动机来实现,3个中心的界面展示、告警、人机交互则由监控终端来实现,监控终端是智能远动机的人机接口,主要用于无人值班站的运行维护管理,不需要在线运行。

3 监控终端的功能定位

无人值班变电站的主要功能是数据的远传,当地监控功能会逐步弱化,监控终端就是适应了这种趋势,提供了一种简单的监控手段为运行维护人员服务。

监控终端使用智能远动机的历史数据库实现历史信息、图形、组态配置信息的存储,因而监控终端不需要在线运行,任何电脑只要安装了监控终端的软件,即可即插即用。

监控终端使用智能远动机的实时数据库,其核心运算功能也由智能远动机执行,监控终端的主要功能包括接线图和告警信息的展示、监控终端和智能远动机的配置、程序化操作和电压无功自动控制(VQC)等高级应用的配置,以及必要的调试功能。

4 智能远动机的功能定位

4.1 智能远动机的功能

1)智能远动机具有智能远动模块、数据中心、监视中心、控制中心的功能,智能远动机配置监控终端完成图形、告警展示以及相关配置功能。

2)智能远动机支持变电站端数据的综合采集功能,及数据统一建模与统一存储的功能。

3)智能远动机支持变电站端数据统一远方交换功能,实现厂站端数据的统一出口。

4)智能远动机支持主站和变电站间的模型/图形转换、数据订阅发布、源端维护功能。

5)智能远动机须采用直采直送的原则,直接从间隔层装置采集信息,智能远动机和管理中心之间的数据交换通过站控层数据总线来完成。

4.2 智能远动机的配置原则

在35 kV及以上电压等级变电站应冗余配置2台智能远动机;在35 kV以下电压等级变电站可配置1台智能远动机。

5 智能远动机的关键技术

5.1 数据模型图形

目前,变电站一般采用IEC 61850模型,主站一般采用IEC 61970的公共信息模型(CIM)[5]。由于采用的模型不同,导致的模型问题是通过智能远动机实现二次一体化上下贯通的一个核心问题。

IEC 61850详细描述了站内电网结构的模型、一次设备的模型、二次设备的模型、一次和二次设备的关联关系,全面完整地建立了变电站的数据模型[6]。

CIM主要描述了电网结构,基本没有涉及继电保护、录波、在线监测等二次设备的模型[7],主站CIM不够完备,需要扩展以支持变电站的全景模型。鉴于主站和变电站的数据模型存在较大的差异,在互通上需要进行转换,数据模型是主站变电站间数据贯通的一个基础性问题。文献[8]提到TC 57也在进行相关研究工作。

目前,主站和变电站的图形一般都采用可缩放矢量图形(SVG)的标准,在工程实施时,主站、变电站、不同调度都需要建立图元和模型之间的关联,工作重复,费事费力,可以考虑在变电站端统一建立IEC 61850模型、CIM及SVG信息点之间的关联,提供给不同调度使用,减少重复劳动。

5.2 变电站的出站协议

二次一体化上下贯通的另外一个主要问题是传输协议的问题:目前变电站与主站之间的远动协议一般为IEC 60870-5-101/104,由于IEC 60870-5-101/104制定得较早,传输的内容单一,只能传输远动信息,不能传输保护、录波、电量、在线监测等综合数据;只能传输数据,不能传输变电站的数据模型,并且变电站出站通道按照专业来划分,不同的专业占用不同的通道,采用不同的协议。因此,需要研究能够传输综合数据的远动协议,首先可以考虑采用IEC 61850出站,这样可以把模型和数据推进到主站的前置,很方便地实现订阅发布与源端维护,文献[2,9]进行了这方面的探讨。还有一种思路就是在IEC 60870-5-104的基础上扩展IEC 60870-5-103,使用IEC 60870-5-103的通用服务解决综合数据传输的问题,利用文件服务传输变电站的模型到主站,南方电网制定了相关的标准,正在进行实验工作。

5.3 源端维护与订阅发布

智能远动机另外一个重要的任务是解决源端维护与订阅发布的问题,基本的解决思路是建立变电站数据模型、远动协议信息点、主站数据模型之间的关系文件,通过此文件实现变电站端的源端维护以及主站端的订阅发布,减少重复劳动。

5.4 高级应用

站控层以智能远动机为中心以后,智能远动机需要支持站端的基本的高级应用,主要包括程序化操作、VQC、五防逻辑、智能告警。

1)程序化操作

目前变电站程序化操作的功能基本限制在站内,主站进行程序化操作的较少,究其原因主要是因为程序化操作的方案没有形成标准,远动协议也不支持程序化操作相关信息的上送。以智能远动机为程序化操作服务器,采用集中控制的方式,可以比较简单地实现程序化操作,但是必须扩展IEC 104协议以能承载操作票的信息,传输操作的过程信息和人为干预的命令。

2)VQC

基于二次一体化架构,当地后台将慢慢弱化,所以VQC功能也将在智能远动机中实现。通过智能远动机的综合数据采集,可以采集到变电站内各母线电压和站内无功功率,根据预先在智能远动机中设置的控制策略,通过变压器分接头的调节和电容器投切来实现变电站VQC功能。

3)五防逻辑

变电站设备的远程控制已经成为智能电网发展的趋势,特别是远程对一次设备的操作需要安全可靠的管理手段和防误策略。因此,智能远动机中五防判别逻辑也是必不可少的应用,通过智能远动机中五防模块对每一步调度遥控命令进行判别,并在出错时能给出准确的出错原因同时闭锁遥控模块。

智能远动机需要能对告警信息进行分类分级,并提供给监控终端和主站使用。

5.5 建设智能远动机面临的问题

由于变电站端一般采用IEC 61850标准进行建模,而调度端则采用IEC 61970标准进行建模。智能远动机为了实现上下贯通和源端维护相关功能,需要对模型进行转换,所以需要解决模型转换时互操作兼容问题,例如变电站端不同设备供应商转换出来的模型主站端系统是否都能兼容转换后的模型数据。除此之外,主站系统还有部分扩展或者私有数据无法获取,需要进行配置。

智能远动机整合了变电站端多个专业的数据,如监控信息、保护信息、计量电量和同步相量测量数据等,在目前常规变电站中这几类数据的采集装置为独立的物理设备,分别由不同专业的人员进行维护,而智能远动机采用一个物理设备采集时,要求维护管理上作相应调整,进行一体化管理[10]。

6 结语

在进行二次一体化建设以及变电站无人值班的发展趋势下,在变电站构建以智能远动机为中心的站控层体系架构有其必要性,目前南方电网已经制定了相关的技术规范,组织了产品的测试,并在试点站进行了技术验证。目前,相关产品已经在广州110 kV尖峰变电站投入运行,运行结果良好。

摘要：在二次一体化及无人值班的前提下,探讨了重新审视变电站站控层体系架构的必要性,提出了以智能远动机为核心、用监控终端代替当地后台、消除信息孤岛、变电站数据统一出口的站控层体系架构,论述了智能远动机和监控终端的功能定位以及相互间的关系,对变电站和主站之间的数据模型图形转换技术、变电站出站协议、订阅发布与源端维护、高级应用在智能远动机的实现等关键技术进行了讨论。

关键词：二次一体化,智能远动机,监控终端,IEC61850

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