CN105811584B - 一种常规变电站智能化改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种常规变电站智能化改造方法。本发明包括：在传统站控层中增加基于全景数据一体化信息平台的监控系统；全站通信规约统一采用IEC61850规约；间隔层中的传统主变保护装置更换为主后一体化智能保护装置；测控装置采用多功能智能测控装置；开关设备采用传统开关加智能终端的模式完成智能化改造；过程层中增加一次设备在线监测系统。本发明是通过新变电站的建设和常规变电站的智能化改造两方面进行，以构建智能变电站的三层两网标准结构为目标，对过程层、间隔层和站控层设备及功能进行智能化改造。可以降低变电站运维成本、优化资源配置、提升运行指标，本发明改造方法对电力系统具有深远的意义。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种常规变电站智能化改造方法。
背景技术
随着经济的发展对电力需求越来越旺盛，电网规模不断的扩大，电网结构日趋复杂，供电可靠性的要求也越来越高。如今，我国微机保护在原理和技术上已相当成熟，常规变电站发生事故的主要原因在于电缆老化接地造成误动、CT特性恶化和特性不一致引起故障、季节性切换压板易出错等。这几年国内智能化一次设备产品质量提升非常快，从一些试运行站的近期反馈情况可以看出，智能化一次设备已经从初期的不稳定达到了基本满足现场应用的水平。
智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。通过变电站智能化改造，可实现降低变电站运维成本、优化资源配置、提升运行指标,有着如下实际意义：
1、智能变电站能实现很好的低碳环保效果，在智能变电站中，传统的电缆接线不再被工程所应用，取而代之的是光纤电缆，在各类电子设备中大量使用了高集成度且功耗低的电子元件，此外，传统的充油式互感器也没有逃脱被淘汰的命运，电子式互感器将其取而代之。
2、智能变电站的工作特性和负担的职责，使其必须具有良好的交互性。常规变电站的网络103规约因各设备厂家对其理解区别较大，设备间的信息交互能力差，不利于信息共享。智能化变电站采用了统一的通信规范,即IEC61850通信规范，在智能站中均按照统一规范进行数据建模，体现出智能化站信息共享能力和互操作性能好的优势。智能变电站在实现信息的采集和分析功能之后，不但可以将这些信息在内部共享，还可以将其和网内更复杂、高级的系统之间进行良好的互动。智能电网的互动性确保了电网的安全、稳定运行。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种常规变电站智能化改造方法。其目的是降低变电站运维成本、优化资源配置、提升运行指标。
为了实现上述发明目的，本发明是通过以下方式实现的：
一种常规变电站智能化改造方法，包括：
在传统站控层中增加基于全景数据一体化信息平台的监控系统，实现运行监视，操作与控制，综合信息分析功能；
全站通信规约统一采用IEC61850规约，不具备IEC61850规约功能的保护测控装置通过规约转化器实现；
间隔层中的传统主变保护装置更换为主后一体化智能保护装置，保测分开，按主变各侧配置测控装置，保护采用双重化配置；测控装置采用多功能智能测控装置；
开关设备采用传统开关加智能终端的模式完成智能化改造；
在过程层中增加一次设备在线监测系统，用来实现对变电设备状态参数自动采集，在线分析功能。
所述基于全景数据一体化信息平台的监控系统，首先将传统监控系统更换成智能一体化平台，再将传统远动设备更换成智能化远动设备的模式来完成站控层的智能化改造；同时将传统的单星型以太网更改成双星型以太网来增加站控层的可靠性；具体是将智能变电站内的实时监控子系统、故障录波子系统、电能计量子系统、状态监测子系统、视频安防等辅助子系统的各种数据进行统一接入、统一处理、统一存储，建立统一的变电站全景数据处理平台，为各种智能应用提供标准化、规范化的信息访问接口；
其次再针对站内不能输出IEC61850规约的装置通过规约转换装置后以统一的规约接入一体化平台系统；最后在线监测数据同时给在线监测后台主机和一体化平台，在线监测的分析和判断由在线监测主机完成并上送调度；
基于全景数据一体化信息平台的监控系统，用于全站信息的统一接入、统一存储以及统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用功能。
所述主后一体化智能保护装置，通过将传统主变差动保护和主变后备测控装置更换成主后一体化的智能化保护测控装置的模式来完成主变二次保护设备的智能化改造，保护与测控装置分开，按主变各侧配置测控装置，保护采用双重化配置；并在高压侧就地安装智能控制柜，包括高压侧合并单元、智能终端、在线监测IED，先完成智能控制柜内的设备光纤的连接工作，并通过主变高压侧智能控制柜中的光纤熔接盒，将采样信息和跳闸数据通过光纤的熔接连接到主控室内的主变保护；
主变保护装置将取消原先的A/D采样模块，通过光纤通信的模式来完成电流、电压数据（SMV）的采集；取消原先的DI、DO模块，通过光纤通信的模式来完成开关跳、合闸命令的下发和开关量信息的采集（GOOSE），优化装置插件配置，智能化保护装置在动作事件、告警等与后台监控系统的信息交互中，将以IEC61850规约来代替原先103规约。
所述开关设备采用传统开关加智能终端的模式来完成开关设备的智能化改造，66kV部分将传统开关的开关信息量和分、合闸全部通过电缆连接到就地智能控制柜中的智能终端设备；智能化改造后开关所有信息采集由智能终端设备将以光纤通信的模式来完成，通过GOOSE协议传递上下行信息和接受跳闸命令，并通过GOOSE将开入量信息和自检告警信息上送监控系统，达到数据采集数字化、传输模式网络化、设备运行状态可视化的目标。
所述多功能智能测控装置，通过将过程层设备合并单元智能终端完成二次接线后，通过室外铠装光缆接入中控室过程层交换机，组建过程层SV和GOOSE网络；多功能测控装置通过室内尾缆或软光缆，接入过程层交换机网络，实现SV和GOOSE信号的采集；多功能测控装置以IEC61850规约接入站控层MMS网络，实现和基于全景数据一体化信息平台的监控系统通信；测控装置增加检修压板，在间隔检修时无需更改硬件回路，将检修压板投入即可对停电间隔进行检修。
所述多功能智能测控装置，测控采样数据的采集方式由传统电信号的采集模式转变为数字量，按照IEC61850-9-2要求来进行采集；测控数据的传输方式由传统的电缆传输模式转变成光纤传输模式；测控装置增加检修压板，在间隔检修时无需更改硬件回路，将检修压板投入即可对停电间隔进行检修。
所述一次设备在线监测系统，对一次设备状态参数自动采集，在线分析，实现状态可视化，并根据设备的状态对设备进行评估、分析，采取相应的应对措施； 其中，主变开关在线监测：在不改变目前主变开关的运行状况的情况下，在主变开关外部增加传感单元，传感单元将所要监测的数据信息传输给智能控制柜中的在线监测IED，再通过IED上送至在线监测后台主机和一体化平台系统；施工中在原有的电缆沟中增加光纤走线槽盒，以便光缆走线；
变压器在线监测：通过将智能终端安装在就地变压器旁的智能控制柜中进行开关信息量的采集，并完成对变压器本体的跳闸，跳闸方式采用电缆来实现，主变的间隙电压数据通过单独的合并单元来完成采集，并且本体智能终端和间隙合并单元集中组屏就地安装,在不改变目前主变压器运行状况的情况下，在变压器外部增加传感单元，传感单元将所要监测的数据信息传输给智能控制柜中的在线监测IED，再通过IED上送至在线监测后台主机和一体化平台。
所述传感单元将所要监测的数据，包括机械特性，包括分、合闸次数、电流及速度信息。
所述传感单元将所要监测的数据，包括变压器油色谱分析、局放信息。
本发明的有益效果及优点是：
本发明与现有技术比，本发明提供的一种常规变电站智能化改造方法，具体是通过新变电站的建设和常规变电站的智能化改造两个方面进行，以构建智能变电站的三层两网标准结构为目标，对过程层、间隔层和站控层设备及功能进行智能化改造。本发明可以降低变电站运维成本、优化资源配置、提升运行指标，本发明改造方法对电力系统具有深远的意义。
附图说明
图1是本发明中一体化监控系统结构示意图；
图2是本发明中主后一体化智能保护装置结构示意图；
图3是本发明中开关设备结构示意图；
图4是本发明中多功能智能测控装置结构示意图；
图5是本发明中一次设备在线监测系统结构示意图；
图6是本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明是一种常规变电站智能化改造方法，如图6所示，具体内容包括：在站控层中增加基于全景数据一体化信息平台的监控系统，实现运行监视，操作与控制，综合信息分析等功能。全站通信规约统一采用IEC61850规约，不具备IEC61850规约功能的保护测控装置通过规约转化器实现。间隔层中的传统主变保护装置更换为主后一体化智能保护装置，保测分开，按主变各侧配置测控装置，保护采用双重化配置。测控装置采用多功能智能测控装置。开关设备采用传统开关加智能终端的模式完成智能化改造。在过程层中增加一次设备在线监测系统用来实现对变电设备状态参数自动采集，在线分析等功能。
如图1所示，本发明中所述基于全景数据一体化信息平台的监控系统，首先通过将传统监控系统更换成智能一体化平台和将传统远动设备更换成智能化远动设备的模式来完成站控层的智能化改造，同时将原先的单星型以太网更改成双星型以太网来增加站控层的可靠性；具体是将智能变电站内的实时监控子系统、故障录波子系统、电能计量子系统、状态监测子系统、视频安防等辅助子系统的各种数据进行统一接入、统一处理、统一存储，建立统一的变电站全景数据处理平台。为各种智能应用提供标准化、规范化的信息访问接口。
其次再针对站内不能输出IEC61850规约的装置通过规约转换装置后以统一的规约接入一体化平台系统；最后在线监测数据同时给在线监测后台主机和一体化平台，在线监测的分析和判断由在线监测主机完成并上送调度。
所述基于全景数据一体化信息平台的监控系统，用于全站信息的统一接入、统一存储以及统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。
如图2所示，所述主后一体化智能保护装置，通过将传统主变差动保护和主变后备测控装置更换成主后一体化的智能化保护测控装置的模式来完成主变二次保护设备的智能化改造，保护与测控装置分开，按主变各侧配置测控装置，保护采用双重化配置。并在高压侧就地安装智能控制柜，包括高压侧合并单元、智能终端、在线监测IED等，先完成智能控制柜内的设备光纤的连接工作，并通过主变高压侧智能控制柜中的光纤熔接盒，将采样信息和跳闸数据通过光纤的熔接连接到主控室内的主变保护。
主变保护装置将取消原先的A/D采样模块，通过光纤通信的模式来完成电流、电压数据（SMV）的采集；取消原先的DI、DO模块，通过光纤通信的模式来完成开关跳、合闸命令的下发和开关量信息的采集（GOOSE），优化装置插件配置，智能化保护装置在动作事件、告警等与后台监控系统的信息交互中，将以IEC61850规约来代替原先103规约。
如图3所示，所述开关设备，通过传统开关加智能终端的模式来完成开关设备的智能化改造，66kV部分将传统开关的开关信息量和分、合闸全部通过电缆连接到就地智能控制柜中的智能终端设备。智能化改造后开关所有信息采集由智能终端设备将以光纤通信的模式来完成，通过GOOSE协议传递上下行信息和接受跳闸等命令，并通过GOOSE将开入量信息和自检告警信息上送监控系统，达到数据采集数字化、传输模式网络化、设备运行状态可视化的目标。
如图4所示，所述多功能智能测控装置，通过将过程层设备合并单元智能终端完成二次接线后，通过室外铠装光缆接入中控室过程层交换机，组建过程层SV和GOOSE网络；多功能测控装置通过室内尾缆（软光缆），接入过程层交换机网络，实现SV和GOOSE信号的采集；多功能测控装置以IEC61850规约接入站控层MMS网络，实现和基于全景数据一体化信息平台的监控系统通信；测控装置增加检修压板，在间隔检修时无需更改硬件回路，将检修压板投入即可对停电间隔进行检修。
所述多功能智能测控装置，测控采样数据的采集方式由传统电信号的采集模式转变为数字量，按照IEC61850-9-2要求来进行采集；测控数据的传输方式由传统的电缆传输模式转变成光纤传输模式；测控装置增加检修压板，在间隔检修时无需更改硬件回路，将检修压板投入即可对停电间隔进行检修。
如图5所示，所述一次设备在线监测系统，对一次设备状态参数自动采集，在线分析，实现状态可视化，并根据设备的状态对设备进行评估、分析，采取相应的应对措施。
主变开关在线监测：在不改变目前主变开关的运行状况的情况下，在主变开关外部增加传感单元，传感单元将所要监测的数据，包括机械特性，包括分、合闸次数、电流及速度等信息，传输给智能控制柜中的在线监测IED，再通过IED上送至在线监测后台主机和一体化平台系统；施工中在原有的电缆沟中增加光纤走线槽盒，以便光缆走线。
变压器在线监测：通过将智能终端安装在就地变压器旁的智能控制柜中进行开关信息量的采集，并完成对变压器本体的跳闸，跳闸方式采用电缆来实现，主变的间隙电压数据通过单独的合并单元来完成采集，并且本体智能终端和间隙合并单元集中组屏就地安装,在不改变目前主变压器运行状况的情况下，在变压器外部增加传感单元，传感单元将所要监测的数据，包括变压器油色谱分析、局放等信息，传输给智能控制柜中的在线监测IED，再通过IED上送至在线监测后台主机和一体化平台。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围。
Claims (7)
1.一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：包括：
在传统站控层中增加基于全景数据一体化信息平台的监控系统，实现运行监视，操作与控制，综合信息分析功能；
全站通信规约统一采用IEC61850规约，不具备IEC61850规约功能的保护测控装置通过规约转化器实现；
间隔层中的传统主变保护装置更换为主后一体化智能保护装置，保测分开，按主变各侧配置测控装置，保护采用双重化配置；测控装置采用多功能智能测控装置；
开关设备采用传统开关加智能终端的模式完成智能化改造；
在间隔层中增加一次设备在线监测IED，用来实现对变电设备状态参数自动采集，在线分析功能；
所述基于全景数据一体化信息平台的监控系统，首先将传统监控系统更换成智能一体化平台，再将传统远动设备更换成智能化远动设备的模式来完成站控层的智能化改造；同时将传统的单星型以太网更改成双星型以太网来增加站控层的可靠性；具体是将智能变电站内的实时监控子系统、故障录波子系统、电能计量子系统、状态监测子系统、视频安防辅助子系统的各种数据进行统一接入、统一处理、统一存储，建立统一的变电站全景数据处理平台，为各种智能应用提供标准化、规范化的信息访问接口；
其次再针对站内不能输出IEC61850规约的装置通过规约转换装置后以统一的规约接入一体化平台系统；最后在线监测数据同时给在线监测后台主机和一体化平台，在线监测的分析和判断由在线监测主机完成并上送调度；
基于全景数据一体化信息平台的监控系统，用于全站信息的统一接入、统一存储以及统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用功能。
2.根据权利要求1所述的一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：所述主后一体化智能保护装置，通过将传统主变差动保护和主变后备测控装置更换成主后一体化的智能化保护测控装置的模式来完成主变二次保护设备的智能化改造，保护与测控装置分开，按主变各侧配置测控装置，保护采用双重化配置；并在高压侧就地安装智能控制柜，智能控制柜包括高压侧合并单元、智能终端、在线监测IED，先完成智能控制柜内的设备光纤的连接工作，并通过主变高压侧智能控制柜中的光纤熔接盒，将采样信息和跳闸数据通过光纤的熔接连接到主控室内的主变保护；
主变保护装置将取消原先的A/D采样模块，通过光纤通信的模式来完成电流、电压数据SMV的采集；取消原先的DI、DO模块，通过光纤通信的模式来完成开关跳、合闸命令的下发和开关量信息的采集GOOSE，优化装置插件配置，智能化保护装置在动作事件、告警与后台监控系统的信息交互中，将以IEC61850规约来代替原先103规约。
3.根据权利要求1所述的一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：所述开关设备采用传统开关加智能终端的模式来完成开关设备的智能化改造，66kV部分将传统开关的开关信息量和分、合闸全部通过电缆连接到就地智能控制柜中的智能终端设备；智能化改造后开关所有信息采集由智能终端设备将以光纤通信的模式来完成，通过GOOSE协议传递上下行信息和接受跳闸命令，并通过GOOSE将开入量信息和自检告警信息上送监控系统，达到数据采集数字化、传输模式网络化、设备运行状态可视化的目标。
4.根据权利要求1所述的一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：所述多功能智能测控装置，通过将过程层设备合并单元智能终端完成二次接线后，通过室外铠装光缆接入中控室过程层交换机，组建过程层SV和GOOSE网络；多功能测控装置通过室内尾缆或软光缆，接入过程层交换机网络，实现SV和GOOSE信号的采集；多功能测控装置以IEC61850规约接入站控层MMS网络，实现和基于全景数据一体化信息平台的监控系统通信；测控装置增加检修压板，在间隔检修时无需更改硬件回路，将检修压板投入即可对停电间隔进行检修；
所述多功能智能测控装置，测控采样数据的采集方式由传统电信号的采集模式转变为数字量，按照IEC61850-9-2要求来进行采集；测控数据的传输方式由传统的电缆传输模式转变成光纤传输模式；测控装置增加检修压板，在间隔检修时无需更改硬件回路，将检修压板投入即可对停电间隔进行检修。
5.根据权利要求1所述的一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：所述一次设备在线监测系统，对一次设备状态参数自动采集，在线分析，实现状态可视化，并根据设备的状态对设备进行评估、分析，采取相应的应对措施；
其中，主变开关在线监测：在不改变目前主变开关的运行状况的情况下，在主变开关外部增加传感单元，传感单元将所要监测的数据信息传输给智能控制柜中的在线监测IED，再通过IED上送至在线监测后台主机和一体化平台系统；施工中在原有的电缆沟中增加光纤走线槽盒，以便光缆走线；
变压器在线监测：通过将智能终端安装在就地变压器旁的智能控制柜中进行开关信息量的采集，并完成对变压器本体的跳闸，跳闸方式采用电缆来实现，主变的间隙电压数据通过单独的合并单元来完成采集，并且本体智能终端和间隙合并单元集中组屏就地安装,在不改变目前主变压器运行状况的情况下，在变压器外部增加传感单元，传感单元将所要监测的数据信息传输给智能控制柜中的在线监测IED，再通过IED上送至在线监测后台主机和一体化平台。
6.根据权利要求5所述的一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：所述在主变开关外部增加的传感单元所要监测的数据，包括机械特性。
7.根据权利要求5所述的一种常规变电站智能化改造方法，其特征在于：所述在变压器外部增加的传感单元所要监测的数据，包括变压器油色谱分析、局放信息。
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