一種建立數(shù)字化變電站的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立，具體的來說，是一種建立數(shù)字化變電 站的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕 重的作用，如果仍然依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主的運(yùn)行方式，將無法滿足現(xiàn) 代電力系統(tǒng)管理模式的需求;同時(shí)，用于變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)等裝置，如果不能充分地 利用微機(jī)數(shù)據(jù)處理的大功能和速度優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)上也是一種資源浪費(fèi)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷 擴(kuò)大、電力分配的日益復(fù)雜以及用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求進(jìn)一步提高，電網(wǎng)自動(dòng)化就顯得極 其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種建立數(shù)字化變電站的方法，以滿足現(xiàn) 在對(duì)于智能化電網(wǎng)的需求。所述建立數(shù)字化變電站的方法包括變電站設(shè)計(jì)數(shù)字化、變電站 過程層數(shù)字化、變電站間隔層數(shù)字化、變電站層數(shù)字化、一次側(cè)設(shè)備數(shù)字化以及主變壓器數(shù) 字化。
[0004] 變電站設(shè)計(jì)數(shù)字化的實(shí)施過程主要分為四個(gè)過程，即數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)封裝、數(shù)據(jù)移 植、數(shù)據(jù)移交四個(gè)過程。每個(gè)過程既相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系，保持上下游的緊密關(guān)系。
[0005] 數(shù)據(jù)采集:數(shù)據(jù)采集是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，是對(duì)數(shù)字化的主體對(duì)象進(jìn)行收集和整 理的過程。
[0006] 數(shù)據(jù)采集明確數(shù)據(jù)采集對(duì)象，通常采集以下對(duì)象:布置設(shè)計(jì)三維模型;設(shè)計(jì)系統(tǒng)流 程圖、接線圖、邏輯控制圖；電氣設(shè)計(jì)圖；設(shè)備資料圖；設(shè)備技術(shù)規(guī)范書。
[0007] 數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足及時(shí)性，是一個(gè)及時(shí)性收集過程，將經(jīng)過驗(yàn)證為正確有效的數(shù)據(jù) 及時(shí)收集歸類，這樣便于有足夠的時(shí)間，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)校驗(yàn)，以絕對(duì)保證數(shù)據(jù)的正確性。
[0008] 保證數(shù)據(jù)正確性，數(shù)字化的內(nèi)容數(shù)據(jù)很繁雜，需要去偽存真，因此需要一個(gè)校驗(yàn)數(shù) 據(jù)正確性的機(jī)制和程序，以免造成數(shù)字化內(nèi)容的數(shù)據(jù)的差錯(cuò)，或者不正確。
[0009] 規(guī)范分類，數(shù)字化的內(nèi)容龐雜，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分類，保證能夠有效檢索和快速 查詢。
[0010] 數(shù)據(jù)封裝:數(shù)字化的內(nèi)容是呈現(xiàn)給用戶一個(gè)最終的正確結(jié)果，要求保持其永久性， 不可更改性，因此必須對(duì)其進(jìn)行特殊的格式封裝和加工處理過程，進(jìn)行統(tǒng)一格式的種類的 選擇，包括roF、SVG和ZGL三種格式。
[0011]數(shù)據(jù)移植:數(shù)據(jù)完成采集、封裝處理過程之后，需要整合到數(shù)字化平臺(tái)中，這個(gè)將 數(shù)據(jù)加入平臺(tái)數(shù)據(jù)倉庫的過程，數(shù)據(jù)移植要求對(duì)數(shù)據(jù)封裝后的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確性校驗(yàn)和確 認(rèn)，以及規(guī)范合理性的分門歸類，之后才能正式開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的移植。在正式進(jìn)行數(shù)據(jù)移植 前，對(duì)數(shù)據(jù)有一個(gè)完整的整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，同時(shí)建立起數(shù)據(jù)的一套結(jié)構(gòu)框架，針對(duì)不同的內(nèi) 容分類，進(jìn)行數(shù)據(jù)的裝載移植。
[0012] 數(shù)據(jù)移植完成后，還有需對(duì)移植數(shù)據(jù)的實(shí)際驗(yàn)證和測(cè)試，保證所有數(shù)據(jù)都能夠正 確完整打開和順暢瀏覽，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的智能挖掘和檢索查詢。
[0013]數(shù)據(jù)移交：當(dāng)數(shù)據(jù)完整地存儲(chǔ)在數(shù)字化平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，并可進(jìn)行檢索和查詢的時(shí) 候，將這個(gè)數(shù)據(jù)庫完整地移交給用戶的過程，數(shù)據(jù)移交的過程控制主要包含兩個(gè)方面的內(nèi) 容:進(jìn)度控制和質(zhì)量控制。數(shù)據(jù)移交的進(jìn)度控制主要是確保信息移交方能根據(jù)信息接收方 的時(shí)間完成信息的移交。數(shù)據(jù)移交的質(zhì)量控制主要是確保信息移交方能按信息接收方的質(zhì) 量要求來完成信息的移交。
[0014]數(shù)字化變電站的建立需要對(duì)變電站的各層進(jìn)行數(shù)字化，變電站數(shù)字化包括過程層 數(shù)字化、間隔層數(shù)字化以及變電站層數(shù)字化。
[0015]過程層是智能斷路器等電氣設(shè)備的智能化部分，是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合 面，過程層的主要功能包括:實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量檢測(cè)、運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和操作控制命令執(zhí) 行。
[0016]實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量檢測(cè):與傳統(tǒng)的功能一樣主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的 檢測(cè)，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設(shè)備運(yùn)算得到。
[0017]運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)檢測(cè):變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、 隔離開關(guān)、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)等。在線檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、 密度、絕緣、機(jī)械特性等數(shù)據(jù)。
[0018]操作控制命令執(zhí)行:操作控制命令的執(zhí)行包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制、電容電抗 器投切控制、斷路器、隔離開關(guān)合分控制以及直流電源充放電控制等。
[0019]過程層數(shù)字化建設(shè)包括：電流電壓模擬量的數(shù)字化和傳輸、一次設(shè)備狀態(tài)量的就 地采集和GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸、保護(hù)跳合閘和監(jiān)控系統(tǒng)遙控命令的網(wǎng)絡(luò)傳輸和執(zhí)行(含保護(hù)間的 配合信號(hào)）。通過過程層信號(hào)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳輸將大大減少傳統(tǒng)的信號(hào)電纜，降低了電 纜的成本、管道面積，解決了信號(hào)電纜傳輸過程中受電磁干擾的問題，簡化了設(shè)計(jì)，減少了 現(xiàn)場(chǎng)施工、調(diào)試的工作量。用網(wǎng)絡(luò)代替電纜，可以通過網(wǎng)絡(luò)報(bào)文實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸回路的自檢， 實(shí)現(xiàn)傳輸回路的狀態(tài)檢修，避免了傳統(tǒng)電纜回路接觸不可靠時(shí)無法自檢的缺點(diǎn)，將大大降 低變電站的維護(hù)工作量和維護(hù)成本。
[0020] 過程層設(shè)備包括：
[0021 ]電子式互感器一實(shí)現(xiàn)電流電壓模擬量的數(shù)字化；
[0022] 合并單元一將電子式互感器的數(shù)字信號(hào)匯總后分發(fā)給保護(hù)和測(cè)控裝置；
[0023]智能單元一采集一次設(shè)備的狀態(tài)通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸至保護(hù)和測(cè)控裝置，同時(shí)接 收保護(hù)和測(cè)控裝置的命令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行操作。
[0024]智能匯控柜一實(shí)現(xiàn)保護(hù)和測(cè)控裝置的就地安裝，優(yōu)化一次設(shè)備的控制回路
[0025]間隔層的主要功能包括:匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保 護(hù)控制功能;實(shí)施本間隔操作閉鎖功能;實(shí)施操作同期及其他控制功能;對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì) 運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別控制;執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下傳輸功能，同時(shí)高速完成 與過程層及變電站層的網(wǎng)絡(luò)通信功能，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工方式以提高信息通道 的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。
[0026]間隔層數(shù)字化建設(shè)包括實(shí)現(xiàn)在間隔過程中傳輸數(shù)據(jù)信息的數(shù)字化，在實(shí)施設(shè)備保 護(hù)功能時(shí)控制信號(hào)數(shù)字化傳輸，實(shí)行同期操作以及閉鎖等操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，對(duì)信息 處理、采集、運(yùn)算與信息交互采用數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了間隔層的數(shù)字 化建設(shè)與控制，清晰透明的顯示間隔層的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
[0027] 變電站層的主要功能包括:通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷 新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫，將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往電網(wǎng)調(diào)度或控制中心，接收電網(wǎng) 調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行，具有在線可編程的全站操作閉鎖 控制功能，具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)警等功能以及圖像、聲 音等多媒體功能，具有對(duì)間隔層、過程層設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)等功能。
[0028] 變電站的數(shù)字化建設(shè)包括數(shù)據(jù)庫與全站的信息采用均采用數(shù)字化信息進(jìn)行交互， 以及與其他各層之間采用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)總控制部分的數(shù)字化控制。
[0029]變電站整體的數(shù)字化建設(shè)包括：
[0030]全站按照IEC61850協(xié)議構(gòu)建，站控層與間隔層之間采用以太網(wǎng)交換信息，間隔層 與過程層采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交換采樣值和開關(guān)量信息。
[0031] 110kV、35kV線路采用按照IEC61850協(xié)議數(shù)字輸