基于IED的变电站一次设备状态监测系统
基于IED 的变电站一次设备状态监测系统 作者：徐清 张敏
来源：《科技创新导报》2011年第07期
摘要:本文结合变电设备状态监测系统现状以及智能电网建设需求, 分析了变电设备状态监测系统存在的问题以及发展趋势, 指出基于IED 的变电设备状态监测系统是变电设备状态监测系统的过渡形式; 同时, 阐述了基于IED 的变电设备状态监测系统的建设原则、系统架构以及实施方案, 并分析了系统的特点及优势。
关键词:状态监测IEDIEC61850智能变电站
中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0088-02
随着智能电网建设的不断推进, 智能化变电站建设备受关注。变电设备状态监测及状态检修是智能变电站的一个重要内容, 研发满足智能变电站发展要求的变电设备状态监测装置及系统的紧迫性日渐突出。为此, 本文介绍了一种基于智能电子设备(IED)的变电设备状态监测系统, 该系统满足智能变电站对状态监测装置的配置与接入要求, 实现了各分散系统的集成及其与全站监控一体化信息平台的融合。
智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为主要特征和基本要求, 但传统的变电设备状态监测装置对于接入环节和信息的复用不够重视, 各类监测装置的通信规约、数据格式不统一、不透明, 状态数据资源不能共享, 难以作为综合诊断、状态评价的可靠数据来源, 不能适应智能电网的发展趋势。因此, 准确把握智能变电站对状态监测装置的配置与接入要求, 以智能变电站的理念打造变电设备状态监测系统, 实现各分散系统的集成及其与全站监控一体化信息平台的融合有着迫切的实际需求。
目前国内变电设备状态监测系统方面主要存在的问题:(1)设备状态评价工作刚刚起步[1]。在线监测在手段、方法上还不成熟, 设备在线监测尚未形成统一标准和技术规范, 监测数据的可靠性不足, 在线监测设备现场维护、校验困难, 应用限制较大; 在线设备状态自动诊断技术缺乏, 部分设备已经具备在线监测的条件, 并积累了大量的在线数据, 但尚缺少基于在线数据的设备状态自动诊断技术, 制约了在线数据对设备状态诊断作用的发挥。(2)状态监测信息模型尚不完善, 信息共享率低[2]。国内外尚无完整的满足IEC61850标准的变电站状态监测IED, 变电站状态监测系统均独立于变电站自动化系统运行, 信息共享率低。虽然IEC61850定义了4个专门用于高压设备状态监测的逻辑节点, 但是随着状态监测技术的发展,IEC6l850对状态监测系统的覆盖存在较大的空缺。相对于数字化变电站发展[3],变电设备状态监测技术发展滞后, 存在一二次脱节现象。
1 系统架构
结合智能变电站发展趋势以及状态监测系统现状, 按照标准化、模块化、智能化的设计思路, 将基于IED 的变电设备状态监测系统分成状态监测数据管理组件、状态接入控制器、监测IED 及传感监测单元, 按照每个间隔配置1个状态监测IED 的设计原则。
系统分别在站控层、间隔层采用IEC61850标准, 由于过程层涉及传感信号种类和采集方式众多, 暂不采用IEC61850标准, 但预留IEC61850标准接口。传感监测单元采用模块化设计, 按照业务类型划分, 如:局放监测单元、油气监测单元、铁芯接地监测单元等, 采集一次设备状态量, 就地数字化, 通过光纤/现场总线与监测IED 进行信息交换; 监测功能组按照设备间隔划分设一个监测IED, 间隔IED 设备监测功能组根据用户需求及变电站间隔设备情况, 配置传感监测单元即可, 监测功能可以包括局放监测IED 、油中溶解气体监测IED 、套管监测IED 等; 间隔层IED 承担涵盖的其所有监测结果的即时分析、诊断及标准化处理, 通过光纤/现场总线与传感监测单元进行信息交换, 接入站控层MMS 网, 与站控层状态接入控制器进行信息交换; 同时拥有从数字化变电站SV 网络上获取相关设备负荷状态、不良工况, 从GOOSE 网络上获取开关状态量等信息的标准接口; 站控层状态接入控制器通过状态监测数据管理组件与变电站统一信息平台进行信息交换。
状态接入控制器是一种部署在变电站内, 负责以标准方式连接站内状态监测IED, 接收它们所发出的标准化状态信息, 并对它们进行标准化控制的设备。其通过站控层MMS 网与各设备监IED 进行信息交换。
状态监测数据管理组件接收由状态接入控制器收集的站内各状态监测IED 标准化监测信息及初步诊断结果, 承担全站覆盖监测设备的状态综合分析、诊断及存储, 以多状态参量融合状态评判技术和多参数诊断模式为主要手段, 对设备状态进行纵向和横向数据分析、预警; 由变电站统一信息平台对状态监测数据管理组件存储数据及诊断结果进行统一管理及上传, 从而实现状态检修、状态可视化展示等各种智能化的高级应用功能。
按照IEC61850标准, 系统网络主要为站控层网络(MMS网) 。为满足监测系统可靠性的要求,MMS 网络均按照双网冗余配置。
基于IED 的变电设备状态监测系统采用标准化、模块化、智能化的设计思路具有以下特点。
(1)状态监测IED 设备在其所在间隔就近取电, 无需重新铺设电缆, 采用光纤通信, 不需要再使用大量的双绞电缆, 而使用二次光缆接线, 可节省大量的铜材。
(2)系统具备柔性组合和即插即用功能, 减少状态监测系统重复建设和投资, 方便状态监测系统的扩建及扩充; 并预留从其他系统获取设备运行工况、不良工况等信息的通信接口, 节省大量的系统重复开发费用。