數(shù)字化變電站

數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)相比，不管是在各自的構(gòu)成原件上還是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上都有很多差異。從元件方面來說的話，數(shù)字化變電站可以分為第一和第二設(shè)備這兩個(gè)層面，再加上一些新的技術(shù)的應(yīng)用，使得這兩次設(shè)備之間的聯(lián)系更緊密;從結(jié)構(gòu)方面來說，數(shù)字化變電站的每層可以分為:過程層、間隔層和站控層，在每層之間都是采用以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了直接的參與并且直接影響到了系統(tǒng)整個(gè)的可靠性。本文主要是根據(jù)一些它們的特點(diǎn)來對(duì)提高數(shù)字化變電站可靠性的基本途徑進(jìn)行了介紹和講解。這種介紹把數(shù)字化變電站的系統(tǒng)劃分成為了通信、控制和保護(hù)層等子系統(tǒng)。再運(yùn)用一些可用性的框圖，分別對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)可靠性參數(shù)進(jìn)行初步的計(jì)算，然后再計(jì)算出整個(gè)變電站的參數(shù)。

1.變電站的可靠性

隨著現(xiàn)今國家電網(wǎng)的發(fā)展，人們對(duì)于電網(wǎng)的安全性和質(zhì)量的要求越來越高，而變電站是電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)，所要求的向調(diào)度控制中心發(fā)出的信息量是越來越多，不僅僅包括了常規(guī)的運(yùn)行和一些事故的信息，還包括著一些重要的設(shè)備。所以，數(shù)字化的變電站系統(tǒng)已經(jīng)成為為現(xiàn)今的發(fā)展趨勢(shì)。

其中有一種對(duì)可靠性的定義是:"系統(tǒng)或者是設(shè)備在一定的時(shí)間里或是在固定的情況下，執(zhí)行對(duì)其事先語言的功能的能力。"可想而知，參數(shù)是來衡量數(shù)字化變電站系統(tǒng)的可靠性的。

關(guān)于可靠度R。所謂可靠度，就是指設(shè)備及其系統(tǒng)在一定的時(shí)間內(nèi)完成的規(guī)定功能的一種概率。假如在實(shí)際運(yùn)用中設(shè)備或者系統(tǒng)的故障分布是一種指數(shù)分布的話，那么它的表達(dá)式是完全不同的。

2.關(guān)于數(shù)字化變電站可靠性的提高方法

從數(shù)字化變電站的一些特點(diǎn)可以看出，要提高可靠性的方法有:(1)用一些光纜代替銅纜，也就是說用以太網(wǎng)的總線代替了二次連接的導(dǎo)線，進(jìn)行大量的減少系統(tǒng)中元件的數(shù)量:(2)及時(shí)的利用網(wǎng)絡(luò)冗余和功能來提高系統(tǒng)的可靠性;(3)利用系統(tǒng)和元件自身的自檢和監(jiān)視來提高系統(tǒng)的可靠性。本文章主要是通過討論采用的裝置或者是系統(tǒng)的冗余來提高數(shù)字化變電站系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3.關(guān)于數(shù)字化變電站系統(tǒng)的計(jì)算

3.1 變電站的系統(tǒng)

變電站系統(tǒng)發(fā)生交換機(jī)故障和鏈路的時(shí)候，雙網(wǎng)之間是可以進(jìn)行無縫的切換的。站控層主要包含著兩個(gè)分別的系統(tǒng)，那就是就地監(jiān)控和遠(yuǎn)程的監(jiān)控，兩個(gè)中任一個(gè)系統(tǒng)正常工作的話就可以完成對(duì)變電站的監(jiān)控。間隔層中各自安裝間隔控制單元。間隔內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)采用的是雙重化配裝置，它們兩層的保護(hù)是完全獨(dú)立的。一些采用并行冗余網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站的系統(tǒng)如圖1所示，站控系統(tǒng)的框圖如圖2所示。

3.2 關(guān)于通信系統(tǒng)的安全性

環(huán)網(wǎng)拓?fù)湓诃h(huán)路上的任何一鏈路的故障都提供了一定程度的冗余積累。它正常通信所需的條件就是所有交換機(jī)運(yùn)行的正常，而且最多僅僅只能有一條鏈路發(fā)生故障，要是鏈路發(fā)生的故障太多時(shí)，通信系統(tǒng)是無法正常的進(jìn)行通信的。

3.3 關(guān)于間隔保護(hù)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的安全性和可靠性

在數(shù)字化變電站的系統(tǒng)內(nèi)部分析保護(hù)系統(tǒng)的可靠性的時(shí)候，主要考慮的是網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)、合并單元、斷路器IED和同步的時(shí)鐘并且交換機(jī)等的影響等等。間隔保護(hù)系統(tǒng)采用的是兩個(gè)完全獨(dú)立的單元，只要有一個(gè)保護(hù)單元正常工作，那就可以完成保護(hù)的功能。間隔控制系統(tǒng)內(nèi)部的控制單元有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)可以分別接于兩個(gè)并行的冗余的通行系統(tǒng)中。

3.4 站控層系統(tǒng)和數(shù)字化變電站全站的可靠性

站控層系統(tǒng)主要是包含兩套系統(tǒng)，分別是:就地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程系統(tǒng)。只要有任何一個(gè)系統(tǒng)正常工作的話，就可以完成對(duì)變電站的監(jiān)控。并且就地監(jiān)控和RTU都是有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，通過網(wǎng)絡(luò)的一些介質(zhì)分別接入兩個(gè)共同并行冗余的通信系統(tǒng)中。

4.數(shù)字化變電站的各個(gè)元件的安全性

從一些數(shù)字化變電站的系統(tǒng)的構(gòu)成可以看出，影響系統(tǒng)全局可靠性的因素很多很多，例如交換機(jī)、光纖鏈路以及BPU等元件的可靠性的參數(shù)的變化都可能會(huì)對(duì)數(shù)字化變電站系統(tǒng)的成功率產(chǎn)生極大的影響。

一些相關(guān)的結(jié)果表明，數(shù)字化變電站系統(tǒng)與一些傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)來比，雖然數(shù)字化變電站系統(tǒng)中引入例如許多新型的電子裝置，但是通過合理地通過實(shí)現(xiàn)功能冗余并采用并行冗余網(wǎng)絡(luò)，就依然可以使各個(gè)間隔和全站的可靠性達(dá)到一些標(biāo)準(zhǔn)所要求的級(jí)別。本文對(duì)于數(shù)字化變電站的可靠性和安全性分析方法和結(jié)果可以為實(shí)施數(shù)字化變電站的系統(tǒng)提供一定的理論依據(jù)和實(shí)施方案。我們應(yīng)該為之努力。

1、性能高

(1)通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一采用IEC61850規(guī)范，無需進(jìn)行轉(zhuǎn)化，能使通信速度有所加快，系統(tǒng)的復(fù)雜性以及維護(hù)難度都有所降低，由此通信系統(tǒng)的性能提高。

(2)數(shù)字信號(hào)采用光纜進(jìn)行傳輸，傳輸過程中沒有信號(hào)的衰減和失真。

(3)電子互感器無磁飽和，精度高。

2、安全性高

(1)電子互感器的應(yīng)用在很大程度上減少了運(yùn)行維護(hù)的工作量，同時(shí)提高了安全性。

(2)電子互感器使得電流互感器二次開路、電壓互感器二次短路可能危及人身安全等問題已經(jīng)全部消失，很大程度上提高了安全性。

3、可靠性高

合并器如果收不到數(shù)據(jù)，就會(huì)判斷通訊故障(互感器故障)而發(fā)出警告，因此設(shè)備自檢功能強(qiáng)，提高了運(yùn)行的可靠性以及減輕了運(yùn)行人員的工作量。

4、經(jīng)濟(jì)性高

(1)實(shí)現(xiàn)了信息共享，兼容性高，變電站成本減少。

(2)解決了電子互感器滲漏問題，由此減少了檢修成本。

(3)技術(shù)含量高，具有環(huán)保、節(jié)能、節(jié)約社會(huì)資源的多重功效。