数字化在企业电力系统中的应用模式与前景分析

河南天冠企业集团有限公司 田山林

数字化在企业电力系统中的应用模式与前景分析

河南天冠企业集团有限公司 田山林

随着数字化在国家电力系统的应用及推广,作为国家智能电网战略发展目标重要组成部分,以及企业自身对电力系统供应与维护的高需求,数字化在企业电力系统的应用成为趋势。而作为企业必须要考虑电力系统数字化模式的应用对自身发展的实用性、安全性、可靠性、经济性。本文将在数字化变电站在企业电力系统中的应用模式与前景上进行浅要的分析。

数字化变电站电力系统光电通信自动化保护

电力工业是支撑国民经济和社会发展的重要基础性产业和公用事业。随着光电技术、通信技术和智能设备的发展,极大地推动了数字化在电力系统中的应用。而企业电力系统数字化的实现,除了提高自身电力运行安全和维护效率的同时,也给企业带来了良好的效益,为自身的高速发展提供了坚强而有力的支撑。数字化在企业电力系统的应用与模式研究也越加受到重视。本文对企业电力系统传统模式进行介绍,数字化模式进行分析,总结了数字化应用模式的一些特点,对企业变电站数字化应用前景进行了探讨。

一、传统模式应用情况

20世纪90年代以来变电站综合自动化技术的发展对于电力系统运行技术的提高起到了十分积极的作用,改变了电力系统自动控制的能力和可靠性,但在实现技术方案上还是维持着常规变电站自动化系统原有的功能和逻辑关系,在工作方式上多数还是各自独立运行,形成了各种信息孤岛现象。数据交互方面由于规约的限制,不同厂家的设备之间不能互相通信,不能共享资源,装置的冗余配置并不能实现信息的充分应用。涉及到不同厂家产品同时应用时,系统的联调时间长,系统的稳定性较差,对维护及运行带来极大的不便。整个系统仍然存在大量的二次电缆,因二次电缆可靠性问题引起的设备故障率事件时有发生。

二、数字化应用模式

企业电力系统数字化应用模式可以采用分层采集、集中控制的架构体系,对变电站系统模型、二次功能模型进行描述,对应用与通信技术进行分层处理,将模拟量、开关量的信息采集和信息的计算、逻辑判断分层实现。各智能电气设备的模拟量、开关量信息就地采集,数字化处理后通过光纤网络送往保护测控装置;保护测控装置安装于主控室,综合全站信息实现保护、测控、自动装置功能,各功能相对独立、分时运行,即保证了保护功能的选择性、快速性、安全性、可靠性,又保证了测量、计量功能的高精度要求。整个系统从信息的采集、传输、处理和输出等过程均实现数字化,实现了与智能一次设备无缝接口,同时兼容传统的一次设备,可用于部分或全部采用智能一次设备的变电站。在确保现有电网“安全性”、“可靠性”、“经济性”的基础上采用最新的实用技术来实现整个企业电力系统的数字化。

三、数字化模式的主要特点

1.实用性

实现了变电站内各种智能设备的互操作,各种信息的有机整合,提高系统的集成化度和信息应用的效率,以交换式以太网技术和光缆为媒介的信息通信模式将有效地实现整个变电站自动化系统的运行监视,实现二次系统定期检修向状态检修模式的过渡,对于常规变电站自动化系统的工程实施、运行、检修、更新模式带来巨大的变化,减轻维护工作,提高维护效率,同时能提高系统的安全运行水平。

测控智能终端既可直接采集智能设备,也保留了接入传统的一次设备的接口,以兼容传统的一次设备,这样对于企业就可以根据自身的需求进行建设投入,升级改造也可方便实现。

2.安全性

信息安全性。各层内部的信息交换采用严格的CRC校验措施,防止由于数据传输错误导致的装置误动作;交换服务器对来自间隔层的网络控制报文进行分析,过滤任何未经授权的网络访问,硬件实现的网络防火墙既保证安全又不影响系统实时性。

设备安全性。间隔设备采用虚拟存储管理和严格的存储隔离技术,应用程序和配置文件分类存放、互不影响;间隔设备对各种保护、测控功能的配置、定值、变量、程序等存储空间配备完善的自检措施,当内存出错时做出相应的保护处理;过程层设备在与间隔层保护装置的通信中断后,可以提供后备保护等功能;过程层合并单元实时监测模拟量、开入量、开出量、和状态信息,一旦发生电源失电、通讯中断等故障立刻报警。

3.可靠性

过程层通信网络全部采用光纤介质,无电磁兼容问题;站控层、间隔层通信采用双以太网,自动平衡网络负载;双重化的间隔层的变电站集成保护测控装置通过双重化的GOOSE网络、SMV采集网与过程层的合并单元相连。实现功能及网络的冗余,保证任何单一故障不引起重要功能的损失。过程层设备在与间隔层保护装置的通信中断后也可自动启用就地保护,实现第三重保护;所有装置无需外加抗干扰措施,其电磁兼容性能均可达到IEC61000-4标准规定的最高等级;过程层的合并单元设备的工作温度均达到-40℃～85℃,满足户外工作的要求。

4.经济性

数字化应用可以大大减少二次电缆,减少投资;维护和运行也更加有效,减少用于维护和检修的部分费用;测控智能终端既可直接采集智能设备,也保留了接入传统的一次设备的接口,以兼容传统的一次设备,应用灵活,升级改造也不需投入大量资金;数字化变电站由于全站数据共享模式,可以减少部分专用装置和设备的投入,实现网络化保护功能,降低设备投入成本。如网络化的母线保护及备自投功能。

四、结论

从以上分析探讨可以得出以下结论,数字化模式在企业电力系统的应用实现了全系统智能设备的互操作,和全站信息数据的共享,提高了运行和维护的效率,加强了系统的安全可靠性,也从经济上给企业用于电力供应方面减少了大量资金的投入,为企业的快速发展提供了坚强可靠的支持。数字化模式将非常广泛地应用于企业电力系统建设中。通过工程应用实践,各厂家发现问题和积累经验,以促进了数字化的大力应用。未来对数字化的应用还需要进行更深的研究。

[1]高翔.数字化变电站应用技术.中国电力出版社

[2]刘振亚.智能电网技术.中国电力出版社

[3]高翔,周健,周红,等.IEC61850标准在南桥变电站监控系统中应用[J].电力系统自动化

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