【正文】 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí) 報(bào)告 1 引 言 國(guó)家電網(wǎng)公司近期提出了智能電網(wǎng)建設(shè)的新 規(guī)劃 , 至 2020年分為 3個(gè)階段全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng) ” , 技術(shù)和裝備全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 。 大量的常規(guī)變電站改造必然要考慮到成本和性價(jià)比 ,包括對(duì)運(yùn)行的影響、設(shè)備的使用期限和重要程度等因素 。變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的廣泛采用提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了電網(wǎng)輸配電能力和電網(wǎng)調(diào)度的能力，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)和人工費(fèi)用。 但是 , 目前變電站數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用還存在各種局限性。 數(shù)字化變電站的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn) 數(shù)字化變電站有兩個(gè)根本特點(diǎn) , 即一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化 。 各層次之間和內(nèi)部均采用網(wǎng)絡(luò)通信 , 在過程層實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。 該方案的核心元件有幾種名稱 ： ① Hard Fiber， 意為硬核光導(dǎo)纖維 ； ② IEC61850 現(xiàn) 場(chǎng)過程總線 ； ③ 俗稱 “ Brick”， 即磚塊的意思 。 它之所以被稱作 “ Brick”是因?yàn)樗坏瓷先ゾ拖駢K磚頭 ， 而且和磚頭一樣經(jīng)得起日曬雨淋 （ IP66 的防護(hù)等級(jí) ）。 即所有輸入可分別供 4 個(gè)用戶共享 。 模擬量可以接入非電 氣量變送器輸出 （ 如壓力 、 溫度等 ）， 開關(guān)量共有 18個(gè)量 ， 模擬量共有 3 個(gè) 。 通過在已有變電站中使用 “ 魔磚 ”， 我們傳統(tǒng)的一次設(shè)備就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化 。 基于上述原因，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)一次設(shè)備信息處理的數(shù)字化，通過標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)公用信息的共享，并在按照 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)族構(gòu)建未來的數(shù)字化變電站架構(gòu)，已逐漸為業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可，數(shù)字化變電站技術(shù)已成為變電站現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的方向。 2) 采用 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互操作，消除站內(nèi)信息孤島。 有利條件 數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備日趨成熟 實(shí) 現(xiàn)數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)有 2 點(diǎn) : 遵循 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)建立通信平臺(tái) 。所有這些都為建設(shè)數(shù)字化變電站提供了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。這將為變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化創(chuàng)造有利時(shí)機(jī)。 系統(tǒng)由于停電方式帶來的風(fēng)險(xiǎn)幾乎可以不考慮 。 ③ 改造后 ， 由于電流 ／ 電壓互感器的二次負(fù)載減小 ， 從而提高了保護(hù) 、 測(cè)量及計(jì)量的精度 。 極易管理 。 一般所考慮的一條 220KV 線路的壽命 （ 這里特指二次設(shè)備和保護(hù) ） 為 0年 ，以凈現(xiàn)金流 NPV 為比較依據(jù) ， 主要從成本方面進(jìn)行考慮 ： 全壽命周期成本計(jì)算公式 LCC＝ CI＋ CO＋ CM＋ CF＋ CD 式中 ： LCC： 全壽命周期成本 （ life cyclecost）； CI： 投入成本 ， 包括設(shè)計(jì)成本 、 采購成本 、 施工成本 （ investment costs）； CO： 運(yùn)行成本 ， 包括操作成本 、 管理成本 、 耗電成本 、（ operation costs） CM： 維護(hù)成本 ， 包括定期檢驗(yàn)成本和備品備件 （ maintenance costs）； C： 故障成本 ， 亦稱懲罰成本包括停電成本 、 不正確動(dòng)作成本和缺陷處理成本 （ outage or failure costs）； CD： 廢棄成本包括拆除及回收成本 （ disposal costs）。 實(shí)際上數(shù)字化的二次是一次設(shè)備的一部分 ， 而常規(guī)的二次除保護(hù)裝置以外 ，其它的都不算設(shè)備 。 5 萬元 。 （ 3） 維護(hù)成本 。 ① 停電成本包括由于停電造成運(yùn)行方式改變帶來的風(fēng)險(xiǎn)成本 ， 操作成本 ， 及網(wǎng)損約 10萬元 ／ 次 。 綜上所述 ： 結(jié)論詳見表 1。 常規(guī)變電站的數(shù)字化改造，也應(yīng)按照此思路及 IEC61850 的變電站架構(gòu)進(jìn)行。 2）應(yīng)用智能操作箱 對(duì)于過程層，由于斷路器、刀閘等一次設(shè)備暫不具備實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的條件，對(duì)需要進(jìn)行分散控制的開關(guān)類設(shè)備，采用智能操作箱實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)完整控制單元（含斷路器及相關(guān)刀閘）的 YX/YK 進(jìn)行處理，并經(jīng)過 GOOSE 網(wǎng)與間隔層 IED 進(jìn)行聯(lián)系。 對(duì)于高壓進(jìn)出線、主變等通過一套或數(shù)套支持 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的集中式測(cè)控保護(hù)裝置（每組均需冗余配置），組成基于 IEC61850 的數(shù)字化變電站系統(tǒng)，在間隔層實(shí)現(xiàn) IEC61850。即：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在站控層和間隔層實(shí)現(xiàn)基于 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，對(duì)于過程層暫時(shí)不進(jìn)行變化；變電站所有裝置和后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) IEC61850，所有改動(dòng)僅限于通信層面，對(duì)變電站現(xiàn)有格局影響最小。通過這種設(shè)計(jì)，變電站二次電纜大為減少，總體系統(tǒng)趨于簡(jiǎn)單。 需要考慮的問題 數(shù)字化變電站在實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化和信息共享的條件下，與常規(guī)變電站有很大的不同，即使是由常規(guī)變電站改造而來，也必須考慮其帶來的變革，并對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)予以考慮。從技術(shù)上有多種實(shí)現(xiàn)手段，筆者建議采用全站硬同步方式。通過理論計(jì)算和模擬試驗(yàn)：采用 100M以太網(wǎng)，以 200點(diǎn) /西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 周波的采樣率，接入 6～ 7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 MU時(shí)，數(shù)據(jù)丟包率已經(jīng)達(dá)到無法使用的地步。 5） GOOSE 應(yīng)用 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通過 GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)快速信息傳遞，應(yīng)用中常用來傳遞遙信、遙控及保護(hù)跳閘報(bào)文。但在數(shù)字化變電站中，為了保證不失測(cè)量系統(tǒng)的同步性，只能采用等間隔采樣 。除了在整個(gè)通信架構(gòu)及通信協(xié)議上盡可能地減少此類問題的發(fā)生外，各應(yīng)用系統(tǒng)必須具備一定的容錯(cuò)機(jī)制和容錯(cuò)邏輯。數(shù)字化變電站建設(shè)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)能滿足上述特征的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。智能設(shè)備具備可與其他設(shè)備交互參數(shù)、狀態(tài)和控制命令等信息的通信接口。設(shè)備根據(jù)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的在線檢測(cè)功能，實(shí)時(shí)提供設(shè)備的健康狀態(tài)信息，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)備健康狀態(tài)提出檢修要求，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃。采用面向?qū)ο笞晕颐枋龅姆椒ǎ瑐鬏數(shù)阶詣?dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都帶說明，馬上建立數(shù)據(jù)庫，使得現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收的驗(yàn)證工作大大簡(jiǎn)化，數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作量大大減少，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的“即插即用”。通信接口②主要用于縱差保護(hù)、遠(yuǎn)跳裝置等，由設(shè)備制造廠定義，應(yīng)能在變電站間的通信系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化變電站所有設(shè)備的功能和數(shù)據(jù)按 IEC61850 建模，采用映射到 MMS(制造報(bào)文規(guī)范 )的 ACSI((抽象通信服務(wù)接口 )、 G00SE(面向變電站事件的通用對(duì)象 )、 SV(采樣值 )、 SNTP(時(shí)間同步 )等通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)各種通 信功能。按 IEC61850 通信協(xié)議，可傳輸設(shè)備的完整信息，包括狀態(tài)、配置參數(shù)、工作參數(shù)、與其他設(shè)備的邏輯關(guān)系、軟硬件版本等。數(shù)字化變電站可降低變電站整個(gè)生命周期的費(fèi)用。提高管理自動(dòng)化水平，減少人力資源投入。任何元件的故障不應(yīng)導(dǎo)致不可檢出的功能失效，也不應(yīng)導(dǎo)致多個(gè)和級(jí)聯(lián)的元件故障。苗培青 。2021 年 [2] 高翔 。基于 IEC 61850的數(shù)字變電站自動(dòng)化系統(tǒng) [J]。機(jī)電商報(bào) 。2021 年