iec61850在鋁業(yè)整流變綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-22 06:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 項目設(shè)計始于2006年初，盡管當(dāng)時在系統(tǒng)設(shè)計中提出了基于GOOSE控制功能，特別是基于GOOSE的間隔之間的連鎖功能，但后來考慮到國內(nèi)的設(shè)計規(guī)程、項目驗收以及用戶運行維護(hù)水平等因素，在方案最終確認(rèn)階段并沒有考慮實施基于GOOSE應(yīng)用。但由于所選擇的間隔層IED支持完整的模擬量和數(shù)字量傳輸功能，將來通過IED組態(tài)即可實施用戶需要的擴(kuò)展應(yīng)用。為了保證IED的互操作性，所選擇的IED還應(yīng)根據(jù)IEC6185010標(biāo)準(zhǔn)通過KEMA以及中國電科院的一致性測試，這一點對于保護(hù)用戶將來的投資是非常重要的。此外，在設(shè)計中還考慮了采用的IED在電解鋁等行業(yè)應(yīng)具有多年成功的現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗，并應(yīng)提供基于IEC61850 GOOSE的成功的商業(yè)運行經(jīng)驗。蘭鋁整流變綜合自動化系統(tǒng)，其監(jiān)控范圍包括一個220KV整流變電所和五個10KV配電所，它主要由支持間隔層IEC61850功能的保護(hù)測控IED、以太網(wǎng)交換機(jī)以及監(jiān)控計算機(jī)三部分組成，它是一個完整的滿足IEC61850站控層和間隔層要求的變電站自動化系統(tǒng)，如圖2所示。蘭鋁整流變自動化系統(tǒng)以靈活多樣的“組態(tài)方式”而來實現(xiàn)各種保護(hù)測控裝置（IED）的互聯(lián)以及軟硬件的集成，構(gòu)成一可靠的IEC61850站控層和間隔層解決方案。蘭鋁整流變自動化系統(tǒng)具有以下特點：1）控主站采用雙服務(wù)器和雙監(jiān)控工作站的冗余配置方案，另外還配置一臺工程師工作站用于保護(hù)測控IED是組態(tài)設(shè)定、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、故障綠波分析及日常維護(hù)等。監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)，它可以減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，提供柔性性能，為系統(tǒng)的冗余功能打下良好的基礎(chǔ)。它可以用于單機(jī)或雙機(jī)、多路遠(yuǎn)程通信，也可以作為局域網(wǎng)的當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)。其各種服務(wù)器都有多客戶支持能力，即它們不但可以支持本地計算機(jī)其他客戶的請求，也可以支持網(wǎng)絡(luò)上其他計算機(jī)客戶任務(wù)的請求，完成整流變的監(jiān)控功能。2）整個系統(tǒng)的配置充分利用IEC61850系統(tǒng)的通信特性，采用高度集成的配置方案，取消了常規(guī)系統(tǒng)的RTU、主控單元、故障錄波裝置、備自投等設(shè)備，從而節(jié)省了大量的硬件、屏柜、布線等費用，并形成一個易于擴(kuò)展的、具有互操作性的自動化系統(tǒng)。3）采用100Mb光纖雙星形網(wǎng)的冗余結(jié)構(gòu)，結(jié)合滿足IEC618503標(biāo)準(zhǔn)的“變電站級”以太網(wǎng)交換機(jī)，提供一個高速的和高可靠性的站層和間隔層通信網(wǎng)絡(luò)。4）220KV間隔層IED采用保護(hù)測控獨立的配置方案，通信接口采用100Mb雙光纖接入方式，采用冗余介質(zhì)切換以保證通信的可靠性。這一配置方案除了保證站層和間隔層之間的高速通信外，還具有高EMC性能，可滿足220KV整流變間隔層設(shè)備的測控要求。5）從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面綜合考慮，10KV間隔層IED采用保護(hù)控制一體化的配置方案，通信接口采用10/100Mb自適應(yīng)RJ45接入方式。這一配置方案在滿足10KV間隔保護(hù)測控要求的基礎(chǔ)上，通過降低10KV間隔層IED的配置，并同時減少10KV間隔層以太網(wǎng)交換機(jī)的開銷來達(dá)到減少設(shè)備費用的目的。6）以太網(wǎng)交換機(jī)采用采用符合IEC618503標(biāo)準(zhǔn)的Multilink系列交換機(jī)。該系列交換機(jī)除了提供適應(yīng)變電站環(huán)境的工業(yè)級交換機(jī)的所有實時傳輸和控制、安全及管理等功能外，還支持小于每跳5ms的環(huán)網(wǎng)故障切換性能，并提供光纖斷線檢測、GOOSE優(yōu)先等功能，用于優(yōu)化整個整流變自動化系統(tǒng)的性能。7）所采用的220KV和10KV間隔層保護(hù)測控裝置，均支持完整的GOOSE功能，可實現(xiàn)間隔層IED之間的數(shù)字量和模擬量的實時信息傳輸，將來需要時通過組態(tài)可實現(xiàn)間隔層之間連鎖、備自投、閉鎖式母線保護(hù)等功能。8）間隔層保護(hù)測控裝置采用GE公司UR系列IED和F650饋線保護(hù)裝置。UR系列IED均支持嵌入式IEC61850間隔層設(shè)備所需的所有保護(hù)、測控及通信功能，并具有完整的間隔層設(shè)備之間的GOOSE實時控制功能。9）整個系統(tǒng)配置1臺GPS裝置對全站系統(tǒng)進(jìn)行對時，同時系統(tǒng)可通過SNTP網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一對時。10）整流機(jī)組監(jiān)控PLC系統(tǒng)的單機(jī)組總PLC和其它四組PLC以總線方式通訊，各單元之間組成Profibus DP環(huán)網(wǎng)，機(jī)組總PLC向上以雙以太網(wǎng)方式接入直流屏微機(jī)室交換機(jī)。5. 蘭鋁220KV整流變綜合自動化系統(tǒng)的配置方案 概述蘭鋁項目的保護(hù)監(jiān)控范圍，包括1個220KV整流變電所和5個10KV配電所。220kV部分按配電單元分布劃為2個進(jìn)線回路、1個母聯(lián)回路、2個動力變壓器回路、6個整流機(jī)組回路、2個PT回路共13個間隔。10kV部分共設(shè)五個配電室，每個配電室均采用單母線分段結(jié)線。五個10KV配電室共有89個間隔。以下介紹的配置方案，包括蘭鋁整流變綜合自動化系統(tǒng)使用的站控層計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備、220KV和10KV間隔層保護(hù)測控裝置以及站控層和間隔層應(yīng)用的以太網(wǎng)交換機(jī)。 站控層站控層硬件設(shè)備由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)控工作站、以太網(wǎng)交換機(jī)、GPS同步時鐘以及模擬屏等組成。站控層網(wǎng)絡(luò)采用100Mb冗余光纖以太網(wǎng)星形結(jié)構(gòu)，由2臺冗余配置的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)和光纜組成。監(jiān)控計算機(jī)設(shè)備包括2臺IBM機(jī)架式數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、2臺IBM監(jiān)控工作站、1臺IBM工程師工作站以及LCD顯示器、打印機(jī)、UPS等輔助設(shè)備。2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及2臺監(jiān)控工作站均采用冗余熱備份方式構(gòu)成，每個系統(tǒng)都可獨立地獲取所連接的IED 的內(nèi)部數(shù)據(jù)，完成220KV整流所和5個10kV配電所的
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