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科研成果

中旭科技探讨110kV数字化变电站设计

时间:2014-08-13 11:34??阅读:
 本文概述:变电站在设计过程中采用的IEC61850标准的变电站自动化体系结构,电子式互感器的应用与配置,实行程序化操作的特点和要求,以及该变电站自动化系统的配置情况。 器组接线,远景3回,线路变压器组+内桥接线方式;主变本期1台,远景3台;10kV出线本期15回,单母线分段,远景30回,单母线四分段;10kV电容器本期1组,远景3组;10kV接地变本期2台,远景3台;消弧线圈本期1台,远景3台。
     
一、基于IEC61850标准的数字化变电站自动化体系结构
 
1.1 IEC61850标准的优点
    采用IEC61850标准后,变电站通信网络与系统标准形成一个标准的开放式变电站自动化系统和通信体系。通过通信网络,只需要在客户端配置网络服务器网络IP地址,变电站内各种应用可以得到各个设备的数据;由手数据具有自描述特征,所有测点名可用通信方式获得,无需人工配置,不同制造厂的电气设备通过标准的定义会自动被控制系统识别,实现电气设备在变电站的“即插即用”,同时当变电站内增加或删除装置或应用时不需要进行通信配置。站内所有应用程序和智能设备采用相同的规约、数据格式、数据访问方式、命名规则和配置语言,采用标准的网络通信平台,使变电站内实现无缝通信,提高了系统的灵活性、扩展性和互操作性。由于互操作性强,在自动化系统集成时,应用程序不需再处理大量不同的通信规约、数据格式和数据访问形式,也无需进行重复的变电站配置和对点工作,工程维护大大简化,减少了系统集成工作量,减少了投资和维护成本,同时也增强了变电站的可靠性和安全性。
     
1.2 变电站自动化体系结构
    110kV圆石变电站采用IEC61850标准,将变电站自动化系统分为变电站层、间隔层和过程层三层。变电站层即为综合自动化后台部分;间隔层主要指二次设备层,即保护与测控装置、其他小系统装置等;过程层由电子式互感器和智能单元/合并器组成。110kV圆石变电站自动化系统结构如图1所示。
    
    电子式互感器ECT/EPT通过光纤接入智能单元/合并器,由智能单元对采集的数据进行整理后,再通过光纤经100M以太网以点对点的方式发送给相应的符合IEC61850标准的数字式保护测控装置,并将处理后的结果送入站级总线。间隔的传统设备(电容器室的不平衡电压)通过硬接线接至智能单元,智能单元将收集的模拟信号转换为数字信号通过光纤接入保护测控装置。
     
    变电站内对一些不具备IEC61850通信功能的单元,如交直流系统、消弧线圈自动调谐系统等通过IEC61850网关进行规约转换,转换到IEC61850标准再接入综合自动化后台。
     
二、电子式互感器的应用

2.1 电子式互感器概述
    电子式互感器一般由电子式电流互感器(ECT)和电子式电压互感器(EPT)组成。根据传感原理,电子式互感器分为基于光学材料的光电式和基于非光学材料的电子式两类。光学电流传感器是利用Faraday磁光效应测量电流的,光学电压传感器是利用Pockels电光效应测量电压的。非光学材料的电子式互感器主要采用Rogowski线圈或小铁芯原理,电子式电压互感器多采用分压(电容或电阻)原理。
     
    光电式互感器和电子式互感器的种类很多,主要分为有源型和无源型两种,两者结构各异,但最终在低压部分通过光纤输出数字信号,提供给二次设备。由于无源的光电式互感器的光学传感器的制作工艺复杂,稳定性及一致性不易控制,还有双折射效应的影响,磁场干扰问题以及温度的影响等问题待更好地解决。而有源的电子式互感器结构简单且成本低廉,目前较为成熟并投入变电站运行的主要是有源电子式互感器。
     
2.2 电子式互感器与电磁式互感器的比较
    从原理和结构上比较:电子式互感器有绝缘结构简单可靠,体积小、重量轻;无磁饱和问题,频率响应范围宽,精度高,暂态特性好,抗电磁干扰能力强,数据可靠性高,无易燃易爆危险,无二次侧开路产生高压的危险等特点。
     
    从实际应用维护中比较:电磁式互感器的投运前需要工程人员做极性试验,伏安特性试验,升大电流验证变比试验,二次接线必须保证电流互感器二次不开路,电压互感器二次不短路,要有可靠的二次接地点;设备投运送电后要钳二次电流验证电流互感器二次侧没有开路,还要测六角图验证二次接线极性和相位的正确性;在运行操作中要保证电流互感器二次不开路,电压互感器二次不短路;电磁式互感器的应用要花费工程人员大量的精力。电子式互感器由于没有极性、没有二次侧开路短路等问题,在施工中保证接线的相位正确后,工程人员不需要再做其他工作,大大降低了劳动强度,同时提高了设备的安全性。
     
2.3 电子式互感器的应用配置
    110kV圆石变电站过程层设备(电子式互感器和智能单元/合并器)采用国电南自南京新宁光电自动化有限公司的产品。该电子式电流电压互感器是利用电磁感应原理的Rogowski.线圈以及串行感应分压器实现的混合式交流电流电压互感器。
     
    变电站每回出线(包括电容器/分段)开关柜内配置三个电子式电流互感器,柜上配置一个XA702智能单元(智能单元具备采集器和合并器功能),每段母线的母设柜内配置三个电子式电压互感器,柜上配置一个XA702-PT合并器。主变的低压侧开关柜内配置三个电子式电流互感器,柜上配置一个XA702智能单元;高压侧GIS组合电器内配置三个电子式电流互感器,还配置一个OEMU701-T高后备合并器和OEMU701-T差动后备合并器(在二次室内组柜安装)。详见图l所示。

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