智能站过程层设备功能分析及实现

 2022-12-25 10:12

论文总字数:33271字

摘 要

智能变电站的技术关键点与难点在于过程层,直接关系到全站数据的采集、处理、传输,变电站应在满足过程层网络实时性控制的需求下,综合当前最新技术,对过程层设备的功能、传输进行合适的配置。智能变电站采用数字通信手段传递电量信号,在采样输入方式上用光纤作为传输介质取代传统的金属电缆并构成数字化的二次回路。根据IEC 61850规约,智能变电站分为三层两网结构,过程层中的设备包括合并单元、智能终端以及合智一体化集成装置。通过对智能站过程层设备的研究将对后期新一代智能变电站的发展起到重要的指导作用。

关键词:智能变电站;IEC 61850规约;过程层

Function analysis and implementation of intelligent station

process layer equipment

Abstract

The key point and difficulty of intelligent substation technology lies in the process layer, which is directly related to the data acquisition, processing and transmission of the whole station. Under the requirement of real-time control of process layer network, the substation should integrate the latest technology to properly configure the function and transmission of process layer equipment. The intelligent substation uses digital communication means to transmit electricity signal, and uses optical fiber as transmission medium to replace the traditional metal cable in the sampling input mode, and forms a digital secondary circuit. According to IEC 61850, the intelligent substation is divided into three layers and two networks. The equipment in the process layer includes the merging unit, the intelligent terminal and the intelligent integration device. The research on the process layer equipment of intelligent substation will play an important role in the development of the new generation of intelligent substation.

Keywords: Intelligent substation technology, IEC 61850 protocol, Process layer

目 录

摘 要 I

Abstract Ⅱ

第一章 引言 1

1.1 研究背景和研究意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 历史和现状 2

1.2.1 本课题的历史 2

1.2.2 本课题的现状 2

1.3 本文的主要工作 3

第二章 智能变电站过程层 4

2.1 智能变电站结构概述 4

2.1.1 智能变电站基本架构及发展 4

2.1.2 智能变电站的发展 5

2.2 智能站过程层的发展 8

2.3 过程层引入对二次系统的影响 10

2.3.1 采样回路的变化 10

2.3.2 控制回路的变化 10

2.4 智能站过程层设备的配置方案 10

2.5 本章小结 11

第三章 过程层合并单元功能分析及实现 13

3.1 合并单元技术原理 13

3.2 合并单元功能分析及实现 16

3.3 典型合并单元NSR-386功能实现 18

3.4 合并单元的同步及电压并列研究 20

3.5 本章小结 20

第四章 智能终端及合智一体功能分析及实现 22

4.1 智能终端功能介绍 22

4.2 智能终端关键技术实现与分析 22

4.2.1 智能终端技术原理 22

4.2.2 装置的实现 24

4.3 合智一体集成装置功能分析及实现 28

4.4 合智一体同步及SV/GOOSE共口技术 30

4.5 本章小结 31

第五章 结束语 33

致 谢 35

参考文献 36

第一章 引言

1.1 研究背景和研究意义

1.1.1 研究背景

根据近几年来电力市场以及全国人民对于电力的需求增长情况,数字化变电站逐步被智能站取代,相应的装置设备也经过了较完整的革新过程。与传统变电站相比智能变电站的优势主要体现在三个方面上,分别是一次设备智能化,设备检修状态化以及二次设备网络化[1]

根据国家对于电网宏观建设的技术要求,自2011年起,所有新建且准备投运的变电站将全面按照新一代智能化变电站的技术标准实施建设,并且为了使旧站老站充分利用,将对原先的一部分变电站进行智能化改造。根据国家电网公司的规划蓝图,建设周期暂时定为三个阶段:首先第一个阶段将新建46座智能站,并对28座在运变电站进行智能化改造;第二周期内国网公司新建8000座智能变电站,在运变电站的智能化改造50座并对48座特高压交流变电站改造;第三周期新建智能站约7700座,44座在运变电站智能化技术改造以及对60座特高压交流变电站改造。

由于智能变电站的优越性以及经济上的实惠型,作为新能源的试点工程,国家电网公司在国内已经规划建成了多座智能变电站。基础的革新加上政策的调整,技术部门、研究院于企业友好合作,在设备建设方面取得了卓越成绩。但正因为智能变电站技术先进且繁多,因此其系统复杂、功能配置分散,进而建设理念、技术创新发展等方面仍存在问题,所以智能电网行业研究人员的当务之急不是过分追求技术的“大跃进”,而是要在当前设备配置完善且合理的情况下有序发展。为了处理常规综合的问题,国家电网公司既总结了已投智能变电站的成功经验又分析了设备上存在的问题,组织了新一代智能变电站的建设研究,积极鼓励引导国内设备制造企业开展设备的研制和技术的创新。IEC 61850规约提出“三层两网”原则,将智能变电站分为站控层、间隔层和过程层。智能变电站区别于常规数字变电站的亮点是过程层,尽管设计实现方案饱受争议,但是智能变电站的过程层可以高效地解决一次、二次设备容易受干扰、不能有效隔离高低压、信息不能共享等缺点的优势毋庸置疑。于此同时,技术的创新促使过程层的设备采用了大量复杂新颖的新技术并且新增了不少设备,所以其对实时性、可靠性要求极高,并且在一定程度上对继电保护设备的性能产生了重大影响。因为智能站的发展尚未完善且相应的应用仍处于起始试验阶段,所以过程层设备运行业绩少、相关设计方案尚未完全达成共识,随之而来的对安全性以及可靠性等方面的担忧也不容忽视[2]。为了解决当前设备性能匹配设计等问题,对于过程层设备的研究实为重要。

1.1.2 研究意义

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