智能变电站变电设备在线监测系统研究
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韩 月 ( 1978 ) , 女 , 硕士 , 工程师 , 主要从 事电力系 统电 气测量及研究工作。 (收稿日期 2010 - 10- 28)
物排放。
参考文献:
[ 1] DL /T 5374 度规定 [ S] . [ 2] [ 3] [ 4] DL /T 5375 定 [ S] . 发改能源 [ 2004] 864号 . 国家发 展改革 委关于 燃煤电 站 项目规划和建设的有关要求的通知 [ Z] . 蔡 爽, 王 东升 , 匡乐 林 . 火电工 程建设 中节 能降耗 措施 29 ( 5 ): 69- 72. 的探讨 [ J] . 电力建设 , 2008 , [ 5] 中国电力出版社 , 2010 年 . 2008 . 火力发电厂可行性研 究报告内容深 度规 2008 . 火力发电厂初步可行 性研究报告内 容深
施永红 ( 1974 染控制方面的研究。 (收稿日期 2010 - 09- 04) ) , 女 , 硕士 , 副教授 , 主要从 事电站锅 炉污
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东北电力技术
2011 年第 1 期
图 2 一种分布式变电设备综合在线监测系统结构
2 智能化变电站对变电设备在线监测系统 的要求
根据 国 网公 司 发布 的 智 能 变电 站 技术 导 则 、 330~ 750 kV 智能变电站设计技术规定 和 智能高压一 次设备技 术导则 等规 范性文 件要 求, 智能变电站的自动化系统必须遵 循 I E C61850 规约 , 实现通信的网络化, 信息的数字化。目前传 统的变电设备在线监测系统已经实现了信息数字化 的要求, 但是各厂家生产的在线监测系统的通信网 络还处在相对独立的状态, 各自使用自己的网络体 系, 还是以传统的串行通信总线为主。因此 , 智能 变电站变电设备在线监测系统在通信协议上必须遵 循 IEC61850 规约。 同时 , 智能化变电站还要求在线监测系统能够 整合预试信息、缺陷信息、家族信息等相关的设备 状态信息 , 并对设备进行综合的状态分析和评估, 实现状态可视化要求, 使系统按照不同的设备状态 采取相应的应对措施, 最终实现变电站的智能化。
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东北电力技术
2011 年第 1 期
测量的复杂程度等 , 合理布置 IED, 一方面使在线 监测系统整体结构清晰 , 另一方面确保最大限度节 约成本。 一般来说, 系统 监测后台应布 置于二次 设备 室, 应同综合数据网接入设 备布置于同一 个屏柜 内, 以方便二者的网络连 接; 主 IED 应布 置于现 场相应设备或间隔的智能控制柜内 , 或根据在线监 测功能组的规 模, 单独设立 在线监测汇控 柜; 子 IED ( 一般为现场监测单元 ) 按照形式的不同可能 布置于智能控制柜, 也有可能布置于设备本体上, 而且子 IED 距主 IED 的距离应保证尽可能近, 以 方便集中布置和网络连接。 3 6 通信协议和接口 系统站控层网络采用 I E C61850 规定的 MM S 协 议, 过程层根据装置的支持 程度, 可以采用 MM S 或 MODBUS 中的一 种, 如 果采用 MODBUS 协 议, 则应使用统一的寄存器配置规范。 系统子 IED 与主 I E D 之间通过 报告服务形式 进行数据交换 , 子 I E D 应支持多种报告触 发模式 ( 品质变化、数据更新、周期、总召唤 ) 和文件传 输服务; 传感器和主 IED /子 IED 之间应通过 MOD BUS 的 03H、 04H、 06H、 10 H 进行数据交 互或直 接通过 A /D 进行数据采集。 系统间隔层各主 IED 和 站控层后台之 间以报 告服务的形式进行 数据交换, 主 IED 应支 持多种 报告触发 模式 ( 品质变化、数据更 新、周期、总 ( 上接第 14 页 ) 保温隔热、可拆卸循环使用的材料 ; 临时电缆、管 道尽量回收再利用 ; 提高周转性材料和固体废弃物 的回收利用率。 e. 环保。总平面规划中合理布置施工过程中 的防尘、防污染设施, 满足现场洁净化施工要求; 防止高耗能、高污染的施工 机械造成的噪 声、粉 尘、有害气体的污染; 施工单位的生活区与施工区 保持一定的间距 ; 改变施工现场 化 的传统, 做到 先建设、后绿
变电设备是电网的基本单元, 变电设备智能化 是智能电网的重要组成部分 , 也是区别传统电网的 主要标志之一。智能变电站要求变电设备状态参数 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 , 实现变电站的智能化。上述工作基本上是由 变电设备在线监测系统完成 , 因此对于智能变电站 来说 , 在线监测技术的应用非常关键。
4 结束语
基于 IEC61850标准的智能化变电站在线监测 系统能够智能化实时采集、分析变电站主设备的各 项数据 , 建立基于专家系统的在线监测数据库 , 实 时对运行设备的状态进行跟踪和监测 , 及时对设备 的异常状态提供报警和详细分析报告 , 在线监测系 统的智能化功能可为智能电网的整体决策提供坚实 的基础。 作者简介:
召唤 ) 和文件传输服务。站内后台与远方主站之 间通过 W ebService 形 式依据相应接 入通信规约进 行数据交换。 3 7 在线监测后台软件设计 软件应采用模块化和分层设计, 以方便更新和 扩展。各模块可以灵活配置, 模块内功能具有高内 聚性。不同层次间接口应简洁明了, 兼容性和可扩 展性强 , 确保某一层次的技术改造不会影响其它层 次。软件应具有信息收集功能、远程通信功能、分 析预警功能、管理维护功能、数据存储功能、远程 维护功能、安全认证功能、信息展示功能、数据导 出功能和运行监视功能等。
a .
内置传感器宜由高压设备制造厂在制造时
植入, 高压设备的所有出厂试验应在安装内置传感 器后进行, 内置传感器与外部自检测单元的联络通 道应符合高压设备的密封要求。 b. 与高压设备内部 绝缘介质相通 的外置传 感器, 其密封性能、机械杂质含量等应符合或高于 高压设备的相应要求。 c . 应按照智能化导则的要求选取传感器的精 度。根据设备的重要情况确定应选取哪些传感器。 3 5 IED 布置 按照智能变电站的需求以及所配置的在线监测 系统的特点 , 如测点数、被测设备分布情况以及被
韩 月, 耿宝宏, 高 强
沈阳 110006) ( 东北 电力科学研究院有限公司 , 辽宁
摘要 : 智能变电站变电设备的各种状态监测装置应整合为一个统一、规范、开 放、稳定 , 既 符合国家 相关智 能化导 则、又 能够准确地向上级状态检修平台提供可靠的基础状态信息的完整系统 。简述 了国内外 目前传统变 电站变电 设备在线监 测技 术的发展现状 , 分析了智能化变电站对变电设备在线监测系统要求 , 并 对智能变电 站变电设备 在线监测 系统主要功 能、网 络布置、系统分层、传感器配置、 IED 布置、通信协议和接口以 及后台软件 设计等内 容进行 了初步的 讨论 , 给 出了相 关的 建议。 关键词 : 智能变电站 ; 在线监测 ; [ 中图分类号 ] TM 63; TM 764 IEC61850 ; IED [ 文章编号 ] 1004- 7913 ( 2011) 01- 0017- 04 [ 文 献标志码 ] B
而考虑到状态检修工作的开展现状, 许多的评价工 作实际上不可能完全由自动化完成, 仍然需要专业 人员的参与 , 因此, 站内在线监测系统的主要职责 还是应该 定 位在 状 态信 息 收集 和 初步 的 分 析整 合上。 3 2 网络配置 依据智能变电站变电设备在线监测系统数据的 分区原则, 在线监测数据应处于安全 区 , 不应和 、 区发生关联, 因此 , 在线监测系统应独立组 网 , 即在物理上是独立的 , 应独立配置交换机和各 层装置。鉴于在线监测系统的特点, 实时性要求不 高 , 具有非易失性存储功能等 , 系统的稳定性和数 据完整性比较容易保障, 因此 , 只配置单星形以太 网即可 , 所有装置和 网络均单套配 置, 不做任何 冗余。 图 3 、图 4 是一种智能变电站变电设备在线监 测系统的总体网络布置图和变压器监测功能组推荐 结构示意图。 3 3 系统分层 变电设备在线监测系统按照智能变电站通用的 分层原则, 分为站控层、间隔层和过程层。在线监 测系统网络分为站控层和过程层两层 , 分别用于连 接间隔层与站控层及间隔层与过程层。 站控层 设 备主 要 是 在 线 监测 的 站 内 后 台机 ( 子站 ) , 负责收集站内所有的在线监测数据并进 行标准化模型的转换以及统计分析 功能和数据存 储、预警等功能。另外 还应向上一级 ( 主站 ) 及 时上 传相 应 的数 据 , 并 接收 远 程 控制 和 维 护命 令等。 间隔层设备一般为现场监测功能组的主 IED, 负责某一类或一批设备的在线监测 数据收集和整 合、分析及就地存储 等。并向上一 级后台机按照 MM S 协议上传数据、接收上级发来的控制和配置 命令等。 过程层设备是相应的监测单元或传感器, 主要
1 变电设备在线监测技术发展现状
在线监测技术是掌握变电设备运行状态的重要 手段。如何研制能够真实、可靠地反映变电设备绝 缘状态的在线监测系统, 20 余年来 一直是我国电 力行业努力追求的方向。变电设备在线监测系统组 成如图 1 所示。 近年来, 随着计算机技术为数字测量技术的不
图 1 变电设备在线监测系统组成原理图
2011年 第 1 期
东北电力技术
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智能变电站变电设备在线监测系统研究
Study on O n lineM on itoring System of Pow er T rans m ission and T ransform ation Equ ip m ent for Sm art Substation
3 智能变电站变电设备在线监测系统设计 探讨
依据智能变电站的相关要求以及状态检修的需 要, 结合在线监测技术的发展现状 , 对智能变电站 中在线监测系统的一些关键因素进行初步的探讨, 并分析相应的合理性和适用性。 3 1 主要功能 智能变电站变电设备在线监测系统应利用各种 传感器, 由就地的监测功能组获取相应一次设备的 原始监测数据 , 就地进行分析处理 , 得到可用的状 态数据; 然后通过网络将各种状态数据和分析结果 汇集到站内统一后台做进一步的分析和存储 , 后台 机能够准确地向上级状态检修平台提供可靠的基础 状态信息 , 为状态检修提供基础数据。按照智能化 的要求, 在站内就应该完成相应的状态评价功能,
物排放。
参考文献:
[ 1] DL /T 5374 度规定 [ S] . [ 2] [ 3] [ 4] DL /T 5375 定 [ S] . 发改能源 [ 2004] 864号 . 国家发 展改革 委关于 燃煤电 站 项目规划和建设的有关要求的通知 [ Z] . 蔡 爽, 王 东升 , 匡乐 林 . 火电工 程建设 中节 能降耗 措施 29 ( 5 ): 69- 72. 的探讨 [ J] . 电力建设 , 2008 , [ 5] 中国电力出版社 , 2010 年 . 2008 . 火力发电厂可行性研 究报告内容深 度规 2008 . 火力发电厂初步可行 性研究报告内 容深
施永红 ( 1974 染控制方面的研究。 (收稿日期 2010 - 09- 04) ) , 女 , 硕士 , 副教授 , 主要从 事电站锅 炉污
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2011 年第 1 期
图 2 一种分布式变电设备综合在线监测系统结构
2 智能化变电站对变电设备在线监测系统 的要求
根据 国 网公 司 发布 的 智 能 变电 站 技术 导 则 、 330~ 750 kV 智能变电站设计技术规定 和 智能高压一 次设备技 术导则 等规 范性文 件要 求, 智能变电站的自动化系统必须遵 循 I E C61850 规约 , 实现通信的网络化, 信息的数字化。目前传 统的变电设备在线监测系统已经实现了信息数字化 的要求, 但是各厂家生产的在线监测系统的通信网 络还处在相对独立的状态, 各自使用自己的网络体 系, 还是以传统的串行通信总线为主。因此 , 智能 变电站变电设备在线监测系统在通信协议上必须遵 循 IEC61850 规约。 同时 , 智能化变电站还要求在线监测系统能够 整合预试信息、缺陷信息、家族信息等相关的设备 状态信息 , 并对设备进行综合的状态分析和评估, 实现状态可视化要求, 使系统按照不同的设备状态 采取相应的应对措施, 最终实现变电站的智能化。
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东北电力技术
2011 年第 1 期
测量的复杂程度等 , 合理布置 IED, 一方面使在线 监测系统整体结构清晰 , 另一方面确保最大限度节 约成本。 一般来说, 系统 监测后台应布 置于二次 设备 室, 应同综合数据网接入设 备布置于同一 个屏柜 内, 以方便二者的网络连 接; 主 IED 应布 置于现 场相应设备或间隔的智能控制柜内 , 或根据在线监 测功能组的规 模, 单独设立 在线监测汇控 柜; 子 IED ( 一般为现场监测单元 ) 按照形式的不同可能 布置于智能控制柜, 也有可能布置于设备本体上, 而且子 IED 距主 IED 的距离应保证尽可能近, 以 方便集中布置和网络连接。 3 6 通信协议和接口 系统站控层网络采用 I E C61850 规定的 MM S 协 议, 过程层根据装置的支持 程度, 可以采用 MM S 或 MODBUS 中的一 种, 如 果采用 MODBUS 协 议, 则应使用统一的寄存器配置规范。 系统子 IED 与主 I E D 之间通过 报告服务形式 进行数据交换 , 子 I E D 应支持多种报告触 发模式 ( 品质变化、数据更新、周期、总召唤 ) 和文件传 输服务; 传感器和主 IED /子 IED 之间应通过 MOD BUS 的 03H、 04H、 06H、 10 H 进行数据交 互或直 接通过 A /D 进行数据采集。 系统间隔层各主 IED 和 站控层后台之 间以报 告服务的形式进行 数据交换, 主 IED 应支 持多种 报告触发 模式 ( 品质变化、数据更 新、周期、总 ( 上接第 14 页 ) 保温隔热、可拆卸循环使用的材料 ; 临时电缆、管 道尽量回收再利用 ; 提高周转性材料和固体废弃物 的回收利用率。 e. 环保。总平面规划中合理布置施工过程中 的防尘、防污染设施, 满足现场洁净化施工要求; 防止高耗能、高污染的施工 机械造成的噪 声、粉 尘、有害气体的污染; 施工单位的生活区与施工区 保持一定的间距 ; 改变施工现场 化 的传统, 做到 先建设、后绿
变电设备是电网的基本单元, 变电设备智能化 是智能电网的重要组成部分 , 也是区别传统电网的 主要标志之一。智能变电站要求变电设备状态参数 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 , 实现变电站的智能化。上述工作基本上是由 变电设备在线监测系统完成 , 因此对于智能变电站 来说 , 在线监测技术的应用非常关键。
4 结束语
基于 IEC61850标准的智能化变电站在线监测 系统能够智能化实时采集、分析变电站主设备的各 项数据 , 建立基于专家系统的在线监测数据库 , 实 时对运行设备的状态进行跟踪和监测 , 及时对设备 的异常状态提供报警和详细分析报告 , 在线监测系 统的智能化功能可为智能电网的整体决策提供坚实 的基础。 作者简介:
召唤 ) 和文件传输服务。站内后台与远方主站之 间通过 W ebService 形 式依据相应接 入通信规约进 行数据交换。 3 7 在线监测后台软件设计 软件应采用模块化和分层设计, 以方便更新和 扩展。各模块可以灵活配置, 模块内功能具有高内 聚性。不同层次间接口应简洁明了, 兼容性和可扩 展性强 , 确保某一层次的技术改造不会影响其它层 次。软件应具有信息收集功能、远程通信功能、分 析预警功能、管理维护功能、数据存储功能、远程 维护功能、安全认证功能、信息展示功能、数据导 出功能和运行监视功能等。
a .
内置传感器宜由高压设备制造厂在制造时
植入, 高压设备的所有出厂试验应在安装内置传感 器后进行, 内置传感器与外部自检测单元的联络通 道应符合高压设备的密封要求。 b. 与高压设备内部 绝缘介质相通 的外置传 感器, 其密封性能、机械杂质含量等应符合或高于 高压设备的相应要求。 c . 应按照智能化导则的要求选取传感器的精 度。根据设备的重要情况确定应选取哪些传感器。 3 5 IED 布置 按照智能变电站的需求以及所配置的在线监测 系统的特点 , 如测点数、被测设备分布情况以及被
韩 月, 耿宝宏, 高 强
沈阳 110006) ( 东北 电力科学研究院有限公司 , 辽宁
摘要 : 智能变电站变电设备的各种状态监测装置应整合为一个统一、规范、开 放、稳定 , 既 符合国家 相关智 能化导 则、又 能够准确地向上级状态检修平台提供可靠的基础状态信息的完整系统 。简述 了国内外 目前传统变 电站变电 设备在线监 测技 术的发展现状 , 分析了智能化变电站对变电设备在线监测系统要求 , 并 对智能变电 站变电设备 在线监测 系统主要功 能、网 络布置、系统分层、传感器配置、 IED 布置、通信协议和接口以 及后台软件 设计等内 容进行 了初步的 讨论 , 给 出了相 关的 建议。 关键词 : 智能变电站 ; 在线监测 ; [ 中图分类号 ] TM 63; TM 764 IEC61850 ; IED [ 文章编号 ] 1004- 7913 ( 2011) 01- 0017- 04 [ 文 献标志码 ] B
而考虑到状态检修工作的开展现状, 许多的评价工 作实际上不可能完全由自动化完成, 仍然需要专业 人员的参与 , 因此, 站内在线监测系统的主要职责 还是应该 定 位在 状 态信 息 收集 和 初步 的 分 析整 合上。 3 2 网络配置 依据智能变电站变电设备在线监测系统数据的 分区原则, 在线监测数据应处于安全 区 , 不应和 、 区发生关联, 因此 , 在线监测系统应独立组 网 , 即在物理上是独立的 , 应独立配置交换机和各 层装置。鉴于在线监测系统的特点, 实时性要求不 高 , 具有非易失性存储功能等 , 系统的稳定性和数 据完整性比较容易保障, 因此 , 只配置单星形以太 网即可 , 所有装置和 网络均单套配 置, 不做任何 冗余。 图 3 、图 4 是一种智能变电站变电设备在线监 测系统的总体网络布置图和变压器监测功能组推荐 结构示意图。 3 3 系统分层 变电设备在线监测系统按照智能变电站通用的 分层原则, 分为站控层、间隔层和过程层。在线监 测系统网络分为站控层和过程层两层 , 分别用于连 接间隔层与站控层及间隔层与过程层。 站控层 设 备主 要 是 在 线 监测 的 站 内 后 台机 ( 子站 ) , 负责收集站内所有的在线监测数据并进 行标准化模型的转换以及统计分析 功能和数据存 储、预警等功能。另外 还应向上一级 ( 主站 ) 及 时上 传相 应 的数 据 , 并 接收 远 程 控制 和 维 护命 令等。 间隔层设备一般为现场监测功能组的主 IED, 负责某一类或一批设备的在线监测 数据收集和整 合、分析及就地存储 等。并向上一 级后台机按照 MM S 协议上传数据、接收上级发来的控制和配置 命令等。 过程层设备是相应的监测单元或传感器, 主要
1 变电设备在线监测技术发展现状
在线监测技术是掌握变电设备运行状态的重要 手段。如何研制能够真实、可靠地反映变电设备绝 缘状态的在线监测系统, 20 余年来 一直是我国电 力行业努力追求的方向。变电设备在线监测系统组 成如图 1 所示。 近年来, 随着计算机技术为数字测量技术的不
图 1 变电设备在线监测系统组成原理图
2011年 第 1 期
东北电力技术
17
智能变电站变电设备在线监测系统研究
Study on O n lineM on itoring System of Pow er T rans m ission and T ransform ation Equ ip m ent for Sm art Substation
3 智能变电站变电设备在线监测系统设计 探讨
依据智能变电站的相关要求以及状态检修的需 要, 结合在线监测技术的发展现状 , 对智能变电站 中在线监测系统的一些关键因素进行初步的探讨, 并分析相应的合理性和适用性。 3 1 主要功能 智能变电站变电设备在线监测系统应利用各种 传感器, 由就地的监测功能组获取相应一次设备的 原始监测数据 , 就地进行分析处理 , 得到可用的状 态数据; 然后通过网络将各种状态数据和分析结果 汇集到站内统一后台做进一步的分析和存储 , 后台 机能够准确地向上级状态检修平台提供可靠的基础 状态信息 , 为状态检修提供基础数据。按照智能化 的要求, 在站内就应该完成相应的状态评价功能,
