数字化变电站二次系统智能化设计与应用

 2023-01-04 11:01

论文总字数:14569字

摘 要

随着日益增长对于电网安全经济运行和供电质量的实际需求,变电站作为电力系统的重要环节之一,需要对控制进行集中处理的需求也越来越多,数字化、智能化需求越来越高,常规变电站势必改造为数字化变电站甚至于智能变电站。电子式电流电压互感器、智能断路器的研发与应用为发展数字化变电站奠定了技术基石,而可靠的通信网络和完善的通信系统标准提供了保障,尤其国际上开始通用的IEC61850 为数字化变电站以及其二次设备提供了全面的建设规范。于是,本文以无锡110kv苑石变电站数字化改造为实例,以现实情况进行分析和设计。

关键词:数字化变电站;二次系统智能化;电子式互感器;IEC61850;智能断路器;

Digital Substation Secondary System Intelligent Design and Application

Abstract

With the ever-increasing demand for safe and economical operation of power grids and the quality of power supply, as one of the important links in power systems, there is a growing need for centralized control of control, and the demand for digitization and intelligence is increasing. Conventional substations are bound to be transformed into digital substations or even smart substations. The development and application of electronic current-voltage transformers and intelligent circuit breakers have laid a foundation for the development of digital substations, and reliable communication networks and sound communication system standards have provided guarantees. In particular, the internationally-adopted IEC 61850 is a digital substation and its Secondary equipment provides a comprehensive construction specification. Therefore, this paper uses the digital transformation of the Wuxi 110kv Yuanshi Substation as an example to analyze and design with the actual situation.

Keywords: digital substation; secondary system intelligence; electronic transformer; IEC61850; intelligent circuit breaker;

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1变电站在我国的发展 1

1.2课题研究的目的和意义 1

1.3本文主要工作 2

第二章 数字化变电站的概况 3

2.1 变电站的结构 3

2.1.1 物理结构 3

2.1.2 变电站的逻辑结构原理 4

2.2 变电站的功能和特点 4

第三章 数字化变电站通信规约选择 6

3.1 IEC61850标准主要内容 6

第四章 数字化变电站智能设备及接口设备 10

4.1 电子式互感器 10

4.2合并单元 11

4.3 goose网 12

4.4 智能断路器 13

第五章 110kV数字站二次系统配置与设计实例 14

5.1设计原则 14

5.2分析与设计 14

5.2.1 苑石变电站的整体规划 14

5.2.2 计算机监控与通信网络设计 15

5.2.3继电保护和自动装置配置 16

5.2.4 电气二次设备布局: 16

第六章 结论 18

致谢 19

参考文献(References) 20

第一章 绪论

1.1变电站在我国的发展

变电站在我国电力系统的发展经历了三个阶段:常规变电站、数字变电站、智能变电站。

常规变电站进行信息采集使用了电磁型电压互感器和电流互感器,变电站二次系统的组织形式为单元间隔。其特点是相对独立的各装置,但是功能比较分散,整体协调性和功能优化不强。有着复杂的系统拓展和接线,难以实现各端的信息共享。

数字变电站的主要组成结构包括了:智能化开关,电子互感器,以及智能化网络化的一,二次设备。其优势主要表现在:采集,处理,传输信息都变为数字化,可解节省很多的电缆。数字化变电站的通信规约选择了IEC61850,站内各个智电气设备可以通过该规约进行互联。它整合了运动、五防、在线监控等功能,将运行维护的难度和工作量大大减少。数字化变电站是常规变电站向智能化变电站的过渡。

智能变电站是以先进的信息以及自动的分析技术作为基础,组成的变电站。主要的框架包括了:平台网络化,信息共享化和数字化,其基本的功能包括着自动采集信息,自动化的测量和保护以及监测等功能。同时,可以根据所需实现电网的自动控制,在线分析,协同互助和智能调控等,变电站的基本功能因此得到了全面的自动化。大大的满足了电网对设备要求的稳定,节能,安全,高效等。广泛应用电网也可以很大程度的提高电网的资源优化配置以及可靠性要求。

一次设备由原先传统互感器变为电子式互感器,通过集成智能化一次设备实现二次采样电缆输入的电压电流信号,由原有的闭锁信号,SET和监控保护的跳闸命令使用二次电缆,也就是常规变电站得到的信号使模拟部分的数字,而数字化变电站从输入进来就是全数字信号,常规的就几点起和控制回路简单化其结构,导线连接的传统模式被数字化的公公信号网络和控制器所代替,简单的来说就是,二次系统中的常规继电器和逻辑回路由可以变成的软件所替换。光纤网络与光电数字量替换了常规信号和电缆。

1.2课题研究的目的和意义

实现常规变电站向数字化变电站对于电力系统从传统向智能化逐步转变有重要的意义,

电力系统的统一调配与安全控制能力也随着电力系统数字化发展而提高。电力系统数字化有助于系统状态实时评估,使电力系统运行的经济性更优,也有助于处理紧急状态。日趋先进的微机保护技术使数字化变电站在电力系统中的作用更加显著。

数字化变电站与常规站区别最显著的地方是:信息数字化。数字化的变电站可以用先进的技术去实行改造原来的一二次设备,使设备达到数字化,以此来实现所有设备的数字化信息操作。并且,完备的信息共享方式使变电站拥有更高的技术水平和经济效益。数字变电站的基本原理是将常规变电站里使用的电磁式互感器改换为更为先进的数字式光电式、电子式互感器,将智能设备安装在主变压器及一次开关设备的终端,让它变为具有一定智能性的一次设备,再与数字化变电站系统相配合,以此所有的一次设备与二次设备都能完成互联,真正意义上实现了全站数字化。

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