特高压交直流工程的发展以及大规模新能源的接入,给系统继电保护安全运行带来挑战。智能变电站作为变电站自动化的一种全新技术模式,其基本特征包括一次设备智能化、二次系统网络化和信息建模标准化及一体化,是解决交直流大电网系统保护的重要手段。
图5-10 智能变电站继电保护的基本功能架构
图5-10所示为智能变电站继电保护的基本功能架构,来自互感器的电压和电流模拟量通过合并单元(Merging Unit,MU)转换为数字量,并被合并到具有标准格式的采样值(Sample Value,SV)报文中,通过基于IEC 61850-9-2的过程层网络传输到各保护智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED),过程层网络由若干台以太网交换机互联构成。为实现来自不同MU的采样值同步,引入具有稳定且标准时间信息的参考时钟源,并通过过程层网络将时间信号传输给各MU。智能终端通过GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)报文向保护装置、合并单元上传一次系统的开关状态。保护装置通过GOOSE报文向智能终端传送保护跳闸命令,或进行保护装置间的联防闭锁。
通过上述智能变电站继电保护的基本功能框架,不难总结出智能变电站继电保护相较于传统微机保护具有如下新特点:
(1)信息传输通道网络化
为了实现信息共享,减少设备投资成本,智能变电站采用由光纤、交换机组成的过程层网络取代传统的电缆接线传输保护、控制信息。信息传输通道网络化特点由以下几个子特点组成:光纤、交换机的使用、逻辑连接关系取代物理连接关系、采样计算出口分离、就地采样、网络性能。当然,各个子特点的使用也给智能变电站带来了新的风险点。所有风险点分析均在下一小节中详细介绍。
(2)传输数据数字化
由于传输通道网络化的应用,所有的保护测控信息已转型为数字报文信息,在各IED设备中增加了报文的组包以及报文的解析这一额外的工作。(www.xing528.com)
(3)变电站统一建模
为了使保护、控制信息能够正常地在过程层网络中传输,使各IED设备能够正常响应来自过程层网络的数据报文,必须要对智能变电站的通信系统、各IED设备、数据报文按照统一的标准(如IEC 61850标准)来进行建模,使通信系统与各IED设备、各IED设备与数据报文以及各IED设备之间能够实现互操作。
(4)软压板代替硬压板
为了使智能变电站更加智能地控制虚拟链路的通断,设置了若干功能软压板以及报文接收或发送软压板,取代传统的硬压板。
除智能变电站技术以外,还可在智能电网调度技术支持系统(D5000)进行稳态监测与调控,平行构建控制功能相对独立的实时、紧急、闭环安全综合防御体系,实现对电网运行风险预控、所有重要元件的全景状态感知、各种可控资源的多维协同控制,该保护框架如图5-11所示。
图5-11 特高压交直流系统保护框架
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