一種智能變電站二次設備系統的構建方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能變電站二次設備系統的構建方法，包括以下步驟，A）將智能變電站的數據劃分為保護類數據和測量類數據，分別獨立采樣且數據源唯一；B）建立線路間隔；C）建立主變壓器間隔；D）建立母線間隔。本發明的智能變電站二次設備系統的構建方法，能夠減少保護、測控功能的實現環節，提高裝置速動性和可靠性，提出線路和母線間隔的二次設備采用間隔層和過程層功能集成設備并就地安裝，母線和主變壓器間隔的二次設備仍采用分層結構，過程層接口采用GOOSE、SV共口方式；為了便于運行和維護，將全站數據分為保護類數據和測量類數據，分別獨立采樣且數據源唯一，具有可靠、經濟、高效的特點，具有良好的應用前景。
【專利說明】
-種智能變電站二次設備系統的構建方法
技術領域
[0001] 本發明設及技術領域，具體設及一種基于多功能集成裝置的智能變電站二次設備 系統架構的構建方法。
【背景技術】
[0002] 智能變電站已成為國內變電站建設的主要模式，智能變電站采用層兩網"結 構，即站控層設備、間隔層設備、過程層設備、站控層網絡和過程層網絡。與常規變電站相 比，智能變電站增加了過程層網絡及設備，用于實現采樣值及開關量信息的共享和網絡化 跳閩。過程層網絡的通信介質采用光纖，W虛回路連接代替傳統變電站的二次電纜回路，虛 回路的連接W配置文件的形式體現，包括了全站系統配置文件（SCD)、裝置能力描述文件 (CID)及配置文件（ICD)等。
[0003] 智能終端、合并單元等過程層設備實現了就地數字化采集、網絡化控制。然而，智 能站內裝置數量較常規站明顯增多，網絡架構復雜，整體投資成本較大，運行維護成本較 高。2012年12月，W "占地少、投資省、效率高"為目標的新一代智能變電站示范工程啟動建 設，變電站過程層、間隔層和站控層設備開始探索功能集成設計，較為典型的有智能終端、 合并單元集成裝置，測控保護集成裝置，集中式保護裝置，集中式測控裝置，多功能測控裝 置，一體化監控系統等。將各設備的集成設計減少了裝置數量，一定程度上簡化了網絡架 構，但仍存在W下問題，
[0004] (1)保護裝置可靠性及動作快速性下降，保護功能實現由保護裝置、合并單元、智 能終端配合完成，增加了保護功能的實現環節，在"直采直跳"方式下，智能站保護動作時間 較常規站慢5ms左右。此外，合并單元、保護裝置和智能終端S者任何一個環節發生故障都 會導致保護功能的缺失。而現場運行的合并單元和智能終端由于光口較多，發熱量大，受現 場環境溫度和電磁干擾等影響，故障概率較高，影響保護的整體可靠性。對于跨間隔保護設 備問題則更為嚴重。
[0005] (2)過程層設備實現了多業務的信息共享，但同時也給各業務系統的運維和擴建 帶來了影響。W線路合并單元為例，一臺線路合并單元需要提供給線路保護裝置、母線保護 裝置、安全穩定裝置、短引線保護、SV網絡上的多個設備提供采樣值數據。如當測控需要檢 修時，會影響其它業務的運行。
[0006] (3)虛端子配置工作量大，維護困難，智能終端、合并單元都需要配置虛端子，是智 能變電站設計、調試環節的重要內容。而且，虛端子在運行和維護階段是看不見摸不著的， 所W給運維帶來了一定的困難。
[0007] (4)數據同步復雜，智能變電站的合并單元、交換機、保護測控等設備必須基于統 一的時間基準運行，方能滿足事件順序記錄(SOE)、故障錄波等功能時間一致性的要求，合 并單元及智能終端由于傳輸采樣值、跳閩信息，需要達到ys的同步精度，對合并單元內部時 鐘穩定性及在外部時鐘源缺失或抖動情況下的對時精度要求很高。
[0008] 為了解決和優化上述問題，是當前急需解決的問題。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是為了克服現有的智能變電站二次設備系統架構，所存在的問題。 本發明的基于多功能集成裝置的智能變電站二次設備的系統架構，變電站裝置數量、交換 機端口數量和尾纖數量大副減少，網絡架構進一步簡化，大幅降低直接造價，虛端子和SCD 配置工作量大幅降低，工程調試周期縮短，運行維護難度降低，具有可靠、經濟、高效的特 點。
[0010] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：
[0011] -種智能變電站二次設備系統的構建方法，其特征在于:包括W下步驟，
[0012] 步驟(A)，將智能變電站的數據劃分為保護類數據和測量類數據，分別獨立采樣且 數據源唯一，保護類數據通過多功能保護裝置采集，并供保護裝置、故障錄波裝置和安全穩 定裝置使用；測量類數據通過多功能測控裝置采集，供測控裝置、動態向量測量單元、計量 裝置使用；
[0013] 步驟(B)，建立線路間隔，將具備保護功能、與保護相關的合并單元功能、與保護相 關的智能終端功能的多功能保護裝置，采集保護電壓、電流信號，并通過電纜與出口跳閩回 路相連接，將多功能保護裝置配置雙MMS光纖接口，接入站控層MMS雙網，其的過程層接口采 用GOOSE、SV共口方式，點對點接至母差保護，并接入過程層雙網；將具備測控功能、與測控 相關的合并單元功能、與測控相關的智能終端功能的多功能測控裝置，采集測量電壓、電流 信號，并通過電纜與出口跳閩回路相連接，將多功能測控裝置配置雙MMS光纖接口，接入站 控層匪S雙網，其的過程層接口采用GOOSE、SV共口方式，并接入過程層雙網；
[0014] 步驟(C)，建立主變壓器間隔，包括主變保護裝置、高壓側智能終端合并單元一體 化裝置、中壓側智能終端合并單元一體化裝置、低壓側智能終端合并單元一體化裝置、本體 智能終端裝置、高壓側多功能測控裝置、中壓側多功能測控裝置、低壓側多功能測控裝置、 本體多功能測控裝置，所述主變保護裝置集成主保護和后備保護功能，通過與高壓、中壓、 低壓側的智能終端合并單元一體化裝置、本體智能終端裝置的點對點通信進行采樣和跳閩 出口，并采用SV、G00SE共口方式，雙套配置，所述高壓、中壓、低壓、本側的多功能測控裝置 集測控裝置、智能終端、合并單元功能于一體，單套配置，各多功能測控裝置直接測量電流 和電壓，通過繼電器直接出口跳閩，并提供SV、GOOSE共口實現共享數據；
[001引步驟(D)，建立母線間隔，包括母線保護裝置、母線測控裝置、母線合并單元，將母 線電壓經并列箱后用電纜接至母線保護裝置、母線測控裝置、母線合并單元，所述母線測控 裝置采集PT刀閩位置、母線電壓測量值，通過MMS網絡傳輸遙測信息;所述母線保護裝置與 線路間隔內的多功能保護裝置之間W點對點G00SE、SV共口的通信方式獲得采樣值信號、位 置信號，執行跳令;所述母線保護裝置與主變壓器間隔內的智能終端合并單元一體化裝置 W點對點GOOSE、SV共口的通信方式獲得采樣值信號、位置信號，執行跳令;所述母線合并單 元用于提供母線電壓采樣值信息。
[0016] 本發明的有益效果是:本發明的智能變電站二次設備系統的構建方法，具有可靠、 經濟、高效的特點，具體表現如下，
[0017] (1)為減少保護、測控功能的實現環節，提高裝置速動性和可靠性，提出線路和母 線間隔的二次設備采用間隔層和過程層功能集成設備并就地安裝，母線和主變壓器間隔的 二次設備仍采用分層結構，過程層接口采用GOOSE、SV共口方式；
[001引（2)為了便于運行和維護，將全站數據分為保護類數據和測量類數據，分別獨立采 樣且數據源唯一，保護類數據由線路間隔就地保護裝置采樣，供母線保護、故錄、安穩裝置 用，測量類數據由線路間隔就地測控裝置采樣，供動態向量測量單元(PMU)、計量裝置使用。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明的智能變電站二次設備系統的構建方法的流程圖。
[0020] 圖2是本發明建立的線路間隔的系統框圖。
[0021] 圖3是本發明建立的主變壓器間隔的系統框圖。
[0022] 圖4是本發明建立的母線間隔的系統框圖。
[0023] 圖5是本發明的一實施例220kV雙母線主接線智能變電站的系統架構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面將結合說明書附圖，對本發明作進一步的說明。
[0025] 如圖1所示，本發明的智能變電站二次設備系統的構建方法，包括W下步驟，
[0026] 步驟(A)，將智能變電站的數據劃分為保護類數據和測量類數據，分別獨立采樣且 數據源唯一，保護類數據通過多功能保護裝置采集，并供保護裝置、故障錄波裝置和安全穩 定裝置使用；測量類數據通過多功能測控裝置采集，供測控裝置、動態向量測量單元、計量 裝置使用；
[0027] 步驟(B)，建立線路間隔，如圖2所示，將具備保護功能、與保護相關的合并單元功 能、與保護相關的智能終端功能的多功能保護裝置，采集保護電壓、電流信號，并通過電纜 與出口跳閩相連接，將多功能保護裝置配置雙MMS光纖接口，接入站控層MMS雙網，其的過程 層接口采用GOOSE、SV共口方式，點對點接至母差保護，并接入過程層雙網；將具備測控功 能、與測控相關的合并單元功能、與測控相關的智能終端功能的多功能測控裝置，采集測量 電壓、電流信號，并通過電纜與出口跳閩相連接，將多功能測控裝置配置雙MMS光纖接口，接 入站控層MMS雙網，其的過程層接口采用GOOSE、SV共口方式，并接入過程層雙網；
[00%]步驟(C)，建立主變壓器間隔，如圖3所示，包括主變保護裝置、高壓側智能終端合 并單元一體化裝置、中壓側智能終端合并單元一體化裝置、低壓側智能終端合并單元一體 化裝置、本體智能終端裝置、高壓側多功能測控裝置、中壓側多功能測控裝置、低壓側多功 能測控裝置、本體多功能測控裝置，所述主變保護裝置集成主保護和后備保護功能，通過與 高壓、中壓、低壓側的智能終端合并單元一體化裝置、本體智能終端裝置的點對點通信進行 采樣和跳閩出口，并采用SV、G00SE共口方式，雙套配置，所述高壓、中壓、低壓、本側的多功 能測控裝置集測控裝置、智能終端、合并單元功能于一體，單套配置，各多功能測控裝置直 接測量電流和電壓，通過繼電器直接出口跳閩，并提供SV、G00SE共口實現共享數據；
[0029]步驟(D)，建立母線間隔，如圖4所示，包括母線保護裝置、母線測控裝置、母線合并 單元，將母線電壓經并列箱后用電纜接至母線保護裝置、母線測控裝置、母線合并單元，所 述母線測控裝置采集PT刀閩位置、母線電壓測量值，通過MMS網絡傳輸遙測信息;所述母線 保護裝置與線路間隔內的多功能保護裝置之間W點對點G00SE、SV共口的通信方式獲得采 樣值信號、位置信號，執行跳令;所述母線保護裝置與主變壓器間隔內的智能終端合并單元 一體化裝置W點對點GOOSE、SV共口的通信方式獲得采樣值信號、位置信號，執行跳令;所述 母線合并單元用于提供母線電壓采樣值信息。
[0030] 下面根據本發明的智能變電站二次設備系統的構建方法，具體介紹一實施，W - 個220kV雙母線主接線智能變電站為例，系統架構示意圖，如圖5所示，假設變電站內有4回 220kV出線（出線越多，優勢越明顯），2臺主變，1個母聯。依據本發明的構建方法跟目前智能 變電站方案W上間隔所需二次設備的配置情況如下表所示，
[0031]
[C
[0033] 220kV智能變電站中，采用本發明的線路間隔至少可節約20套裝置、主變壓器間隔 節約12套裝置。同時，可節約交換機網口數量84個，節約光纖數量108根。更為重要的是，間 隔內裝置功能獨立，無相互關聯，無合并單元采樣傳輸和智能終端響應環節，大大提高間隔 內保護裝置快速性和可靠性。跨間隔裝置直采直跳，同時母差保護發熱量降低至線路保護 裝置同等水平，進一步提高保護功能可靠性和系統穩定性。
[0034] 綜上所述，
[0035] W上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該 了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原 理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，運些變化和改進 都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界 定。
【主權項】
1. 一種智能變電站二次設備系統的構建方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟(A)，將智能變電站的數據劃分為保護類數據和測量類數據，分別獨立采樣且數據 源唯一，保護類數據通過多功能保護裝置采集，并提供SV、GOOSE接口供保護裝置、故障錄波 裝置和安全穩定裝置使用；測量類數據通過多功能測控裝置采集，并提供SV、GOOSE接口供 測控裝置、動態向量測量單元、計量裝置使用； 步驟(B)，建立線路間隔，采用具備保護功能、與保護相關的合并單元功能、與保護相關 的智能終端功能的多功能保護裝置，采集保護電壓、電流信號，并通過電纜與出口跳閘回路 相連接，將多功能保護裝置配置雙MMS光纖接口，接入站控層MMS雙網，其過程層接口采用 GOOSE、SV共口方式，點對點接至母差保護，并接入過程層雙網；將具備測控功能、與測控相 關的合并單元功能、與測控相關的智能終端功能的多功能測控裝置，采集測量電壓、電流信 號，并通過電纜與出口跳閘回路相連接，將多功能測控裝置配置雙MMS光纖接口，接入站控 層MMS雙網，其過程層接口采用GOOSE、SV共口方式，并接入過程層雙網； 步驟(C)，建立主變壓器間隔，包括主變保護裝置、高壓側智能終端合并單元一體化裝 置、中壓側智能終端合并單元一體化裝置、低壓側智能終端合并單元一體化裝置、本體智能 終端裝置、高壓側多功能測控裝置、中壓側多功能測控裝置、低壓側多功能測控裝置、本體 多功能測控裝置，所述主變保護裝置集成主保護和后備保護功能，通過與高壓、中壓、低壓 側的智能終端合并單元一體化裝置、本體智能終端裝置的點對點通信進行采樣和跳閘出 口，并采用SV、G00SE共口方式，雙套配置，所述高壓、中壓、低壓、本側的多功能測控裝置集 測控裝置、智能終端、合并單元功能于一體，單套配置，各多功能測控裝置直接測量電流和 電壓，通過繼電器直接出口跳閘，并提供SV、G00SE共口實現共享數據； 步驟(D)，建立母線間隔，包括母線保護裝置、母線測控裝置、母線合并單元，將母線電 壓經并列箱后用電纜接至母線保護裝置、母線測控裝置、母線合并單元，所述母線測控裝置 采集PT刀閘位置、母線電壓測量值，通過MMS網絡傳輸遙測信息;所述母線保護裝置與線路 間隔內的多功能保護裝置之間以點對點GOOSE、SV共口的通信方式獲得采樣值信號、位置信 號，執行跳令;所述母線保護裝置與主變壓器間隔內的智能終端合并單元一體化裝置以點 對點G00SE、SV共口的通信方式獲得采樣值信號、位置信號，執行跳令;所述母線合并單元用 于提供母線電壓采樣值信息。
【文檔編號】H02H7/22GK106099727SQ201610425307
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】張斌, 周斌
【申請人】南京南瑞集團公司, 國網電力科學研究院