110 kV智能变电站综合自动化系统改造方案设计与研究

与常规变电站相比,智能变电站综合自动化系统改造时存在公共设备安全隔离、新旧装置通讯配合等危险点管控问题。针对这些问题,以某110 kV智能变电站为例,提出“三阶段停电”方案,对智能电子设备配置下装方案、综合自动化系统改造危险点等进行分析,以规避施工过程中的风险,为后续220 kV智能变电站综合自动化系统改造提供借鉴。

基于SCD文件的智能变电站二次回路可视化

智能变电站采用全站配置描述文件描述二次回路,而全站配置描述文件的可读性较差且不含对二次物理回路和物理端子的描述。为解决现有全站配置描述解析软件和方法无法实现对二次回路完全可视化的问题,本文基于IEC61850标准建立交换机和配线架的智能电子设备模型以扩充全站配置描述文件,为二次物理回路可视化提供依据,并设计了基于C#的智能变电站二次回路可视化系统用于解析扩充智能电子设备模型后的全站配置描述文件。用该可视化系统解析扩充后的内蒙古某智能变电站的全站配置描述文件,可展示站内二次虚回路和二次物理回路,验证了该可视化系统的有效性。

基于IED信息的智能变电站管控可靠性分析

构建一种以智能电子设备(IED)信息为基础的管控系统设计方案,系统所包含的对象除了各项配置文件以外,还包含IED信息的硬件与软件版本、各项私有配置信息和有关的内部参数。在管控系统中可以根据变电站SCD文件解析结果得到站内的IED信息类型,构建不同的IED信息库模型。完成IED信息的产品阶段性调试验收工作后,对管控备份文件进行更新,接着设定IED信息的版本更新状态,管控系统再利用文件服务功能来得到版本。构建的IED信息描述方案把版本描述文件分成了2个不同部分,第一部分是描述管控信息,第二部分是对管控信息的描述内容进行扩展。实验室条件下的系统管控各IED信息装置,把IED信息软硬件版本和各项配置文件信息在系统库内做好备份。

智能变电站断路器状态监测IED设计

根据新型通信网络控制器局域网络(CAN)总线和变电站IEC 61850标准,设计了一种应用于变电站间隔层的新型断路器状态监测智能电子设备(IED)。该IED以ARM芯片+数字信号处理器(DSP)芯片的双CPU结构为硬件核心,以Linux操作系统和C语言为软件开发平台,嵌入符合IEC 61850标准的IED性能描述(ICD)文件,通过CAN总线与断路器在线监测装置(过程层)进行数据传输,通过光纤按IEC 61850标准与监测中心(站控层)通信,采用IRIG-B码实现分合闸线圈、储能电机等信号的同步采样。实际运行结果表明,该IED能够实现断路器在线监测装置信号的采集、分析、处理与传输,监控中心人员可以远程实时监测变电站断路器的运行状态。

基于IEC 61850第二版变电站配置描述的集成配置解耦

变电站配置描述(SCD)集成配置是智能变电站建设的重要环节,目前,SCD集成配置中存在较强的耦合性,严重影响到集成工作的效率和质量。从SCD集成配置中各环节入手,分析了耦合产生的原因,提出对现有SCD集成配置流程进行改进,理清装置能力描述(ICD)提交与智能电子设备(IED)更新中IED配置工具与系统配置工具的分工协作关系,支持SCD并行配置以及对SCD集成配置更新影响范围进行评估等措施,从而实现对SCD集成配置的解耦,最后分析了解耦对配置工具的要求。应用SCD集成配置解耦方法可以减少配置中更新迭代的次数,提高集成效率,在智能变电站建设中具有较重要的实用价值。

基于IEC 61850的智能变电站交换机IED信息模型

分析了智能变电站中交换机在数据交换和时钟同步方面的功能,建立了基于IEC 61850标准的交换机智能电子设备(IED)信息模型,该模型由公共逻辑设备、数据交换逻辑设备和时钟同步逻辑设备组成。以不同的网络协议为对象,提出了一组新的逻辑节点类模型以描述交换机的监视信息和各种网络协议的可配置参数。最后对模型的进一步完善进行了探讨。

智能变电站合并单元智能终端集成技术探讨

智能变电站的发展推动了设备向集成和整合的思路发展。对合并单元智能终端集成装置的需求进行分析,论述了其能有效减少设备数量、减少网络设备投资、节省屏柜空间等优势,对其采用的三种技术方案进行对比分析并给出推荐的集成方案。对集成装置涉及的关键技术问题进行讨论,分别从采样值(SV)和通用面向对象变电站事件(GOOSE)共网口传输、装置CPU资源整合、同步对时整合、检修压板整合、电源功率和人机接口等方面进行详细论述,并针对其应用的电压等级、保护装置接口改进、组网传输和检修调试等问题进行讨论。

IEC 61850配置文件工程化测试探讨

通过分析指出配置文件测试在基于IEC61850标准的变电站工程实施中的重要性。针对目前在实际工程中配置文件测试面临无据可依的问题,对实际工程测试中多次出现的几个配置文件方面的问题进行了分析,结合《DL/T860实施技术规范》和《IEC61850工程继电保护应用模型》两项国内规范的要求,提出了具体的配置文件测试项。采用VC++6.0和MSXML4.0工具开发了配置文件测试软件,详细介绍了其中的数据类型模板检查的程序模块,利用该模块可以方便地自动比对数据类型模板与国内规范中的定义是否一致。

智能变电站智能电子设备在线评估及动态重构

设备在线健康诊断及失效功能恢复是智能变电站可靠运行的保障。阐述了智能变电站智能电子设备(IED)在线评估与动态重构技术发展的迫切性。基于现有的IEC 61850标准和即插即用技术,提出了在线评估与动态重构冗余备用的技术方案,探讨了即插即用、诊断模型、IED数据库自动生成、在线评估和动态重构等关键内容,分析了当前亟须解决的主要问题,符合新一代智能变电站发展方向。

智能变电站中过程层和间隔层功能一体化IED的设计

常规变电站的智能化改造需要增加过程层设备并改造间隔层设备,施工复杂,对中低电压等级间隔经济性欠佳。提出了采用过程层和间隔层功能一体化智能电子设备(IED)的分散安装配置方案,并设计了功能一体化的新型IED,将合并单元、智能终端功能和测控、保护功能在一台物理设备中实现。介绍了该IED的总体设计方案和软硬件结构,主要由PowerPC主处理模块、数字信号处理器(DSP)数据处理模块、现场可编程门阵列(FPGA)综合处理模块和断路器智能控制模块组成。讨论了采样值数据流设计、通用面向对象变电站事件(GOOSE)信息的快速处理方法、测控保护功能设计等问题。最后建立了符合IEC 61850标准的一体化IED的信息模型。功能一体化的新型IED软硬件设计合理,性能满足要求,有较好的经济性,可以有效地简化中低电压等级间隔的智能化改造工作。

基于IEC 61850标准的智能电子设备及变电站自动化系统的测试

IEC61850标准是未来数字化变电站通信网络与系统的唯一国际标准,其主要目标是实现互操作,因此标准的测试活动也就围绕该目标进行,包括2个层次:验证智能电子设备(intelligent electronic device,IED)是否具有互操作的能力,即一致性测试;验证IED集成在一起完成变电站自动化功能的能力,即互操作性测试。文章重点介绍了变电站自动化系统的测试流程,并结合开发的数字化保护平台对其一致性测试进行了探讨,最后介绍了对测试质量进行评估的重要性及评估手段。

智能变电站ICD模型文件数字签名设计及应用

分析了当前智能变电站工程建设中信息模型存在的问题,提出了智能变电站智能电子设备(IED)能力描述(ICD)模型保护的数字签名方案。首先,研究了基于CRC32校验码的模型文件文本保护方法;其次,研究了模型特征信息数字签名的保护方法,重点阐述了ICD模型特征信息定义、特征信息抽取及文本化处理、数字签名信息设计等内容;最后,研究了数字签名验证功能。开发了对应的系统功能软件,部署应用于智能变电站工程建设中。

变电站智能电子设备的动态重构技术

研究了变电站智能电子设备(IED)动态重构系统和方法,通过引入通用即插即用(UPnP)协议,结合IEC 61850模型和服务,实现IED的即插即用和状态监测,同时提出了通用IED的设计方法。采用Petri网方法在线评估IED的运行状态,及时发现IED异常或故障,并提出了镜像模式和通用模式两种方法,在备用IED上动态重构故障IED主要自动化功能的安全合理流程。构造了通用IED样机和管控主机,测试了即插即用、状态监测、在线评估和动态重构方法。研究结果表明,UPnP协议可以灵活、有效地实现IED的发现、监测、管理和控制,满足即插即用要求,IED状态监测数据可以直观反映运行状况,IED动态重构方法可以为变电站自动化系统检修提供备用方案,提高系统的可用率。

IEC61850 SCL配置工具的研究与实现

IEC61850-6部分规定了变电站配置描述语言SCL(Substation Configuration Language),用于对变电站系统结构、通信系统结构及IED功能配置进行统一的描述。简要介绍了SCL语言及其文件结构,依据配置工具的功能特点,采用MVC的设计模式设计系统架构,详细介绍了SCL解析器、数据模型的构建、配置模板库及各个配置界面的实现方法。

数字化变电站中的通信网关

在数字化变电站的建设和改造过程中,基于IEC 61850的变电站自动化系统与现有系统之间必然存在一个过渡期。为了解决新系统与现有系统的兼容问题,提出了一种数字化变电站中常规智能电子设备的接入方案,设计了一种IEC 61850通信网关,包括配置工具、协议转换器、数据采集过滤器、IEC61850和过程控制对象链接与嵌入(OPC)客户/服务器等软件模块。另外,基于上述方法开发了一个原型系统,通过测试验证了所采用方案的可行性。

通过CIM/E语言实现变电站端与调度端模型协调共享

在描述变电站模型时,变电站端遵循IEC61850模型,调度端遵循CIM模型,这种不一致限制了自动化、智能化程度的提高。从面向工程应用的角度提出了一种解决方案。该方案利用目前调度端已经开展的CIM/E研究和应用,给出调度端所需要的变电站模型信息的CIM/E方式定义;在变电站端实现变电站配置描述(SCD)文件自动转化为等效的CIM/E文件功能,该CIM/E文件完全符合调度端需求,可以供调度端直接使用,从而实现模型信息的"源端维护";充分利用调度端和变电站之间的数据采集网,对两端的自动化系统和相互通信过程进行合理设计,进一步实现模型的"主动召唤"和"自动更新"。

基于IEC61850标准的数字保护装置建模

以数字式变压器保护装置为例,从功能定义、分解与分配、设备的对象模型、数据对象定义等方面阐述了如何利用IEC61850提供的模型建立智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED)的对象模型;此外讨论了如何利用逻辑设备以透明的方式建立网关,将与标准不兼容的传统IED映射到网关,通过网关的代理作用使这些IED的行为对网络变得透明,实现传统IED与新系统的集成。

智能变电站SF_6气体智能监测装置设计

在线监测并分析SF6气体的状态参数的变化对于SF6电力设备故障的发现、诊断、定位有很大的帮助。笔者根据变电站通信网络和系统的最新国际标准IEC 61850协议,设计了变电站SF6气体智能监测装置,它属于智能电子设备(intelligence electronic device,IED)中的一种专用装置。文中给出了具体的软硬件设计,完成了符合智能变电站标准的IED的建模和相关配置过程,实现了对SF6断路器的监测和信息共享功能的一体化。运行结果表明,该装置可准确监测断路器SF6气体的温度、密度和压力等信息,并可通过IEC 61850协议将数据传输至在线监测数据中心。

110 kV智能变电站技术研究状况

智能变电站是变电站自动化技术发展的延伸,是信息采集、传输、处理、输出过程完全实现数字化的变电站。描述了智能变电站建设技术特征,从智能化一次设备、网络化二次设备、IEC61850标准通信网络、信息交互的差异、投资成本的优化等主要方面分析了智能变电站技术优势,探讨在满足安全稳定、可靠、经济运行条件下,智能变电站发展的前景。文中介绍了全光纤电流互感器独特的技术特性,尤其是IEC61850标准通信规约在电力行业中的实现,为不同制造商之间产品的互相通信奠定了基础。

变电站状态监测IED的IEC 61850信息建模与实现

基于IEC 61850信息模型的状态监测智能电子设备(IED)是变电站中智能一次设备的核心组成部分。分析了变电站状态监测系统的功能需求,依据最新IEC 61850第2版,采用电气设备、状态监测、传感器逻辑节点,建立了变电站状态监测IED的功能与设备模型。提出了状态监测IED之间的通信方法,将非缓存报告控制块、缓存报告控制块、文件模型及其服务映射为制造报文规范作为实时通信协议,分别用于测量信息、告警信息及电力系统瞬时数据交换标准格式波形文件的传输。采用Visual C++、系统配置描述语言和Xerces开发了一个状态监测IED的模拟系统,对变压器状态监测主IED进行了建模及实时数据库的生成,并给出了实验测试结果。