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智能变电站高压设备状态监测系统研究及应用

      1.项目研究内容

      本项目主要研究在智能变电站中应用的综合状态监测系统及其规范化。项目的目标是改变以往在线监测系统标准不统一,多系统并立,采集的监测数据无法进行整合从而进行统一展示、分析和诊断等方面的不足。通过研究灵活、易扩展、可配置、可重用、模型标准化的状态监测系统,可以提高稳定性,大幅度降低状态监测的投资,提高实施效率,减少系统运行维护量,真正实现一次设备的“状态可视化”,为电网的稳定可靠运行提供有效的监测手段。

      研究的系统是全站的综合状态监测系统,采用了先进的光纤以太网技术、现场总线技术以及全数字化技术、模型标准化技术。实现了各种监测装置和监测数据的灵活接入功能、灵活扩展功能和全站状态监测数据的统一存储、转发和分析功能。整个系统设计了3个层次的装置,包括站控层、间隔层和过程层。三个层次之间通过站控层网络和过程层网络构成。站控层网络支持智能变电站IEC61850标准,为了实现不同厂家不同类型装置的灵活接入,制定了符合状态监测要求的IEC61850规范,明确了接口细节,通过配置就可以实现数据接入。为了使系统能够满足实际应用的需求,过程层采用成熟的RS485现场通信总线技术,并制定了标准的MODBUS协议,通过配置就可以实现底层监测装置的灵活接入。另外还支持通过嵌入通信模块软件的形式实现非MODBUS协议的装置接入。为了验证整个系统的标准化和综合性接入,研制了站控层的站端监测单元和间隔层的综合监测单元,研制了支持MODBUS标准的避雷器绝缘监测装置和变压器铁芯接地监测装置。在国家电网公司第一个500kV智能变电站试点工程中进行了实际应用,通过全站站端监测单元和31个综合监测单元接入了4个厂家约300个监测装置的数据,并经过规范化接口向省公司主站发送了全站的配置信息和监测数据。

      项目最终研制了4类新型状态监测装置、5个规范,为智能变电站状态监测系统的实施提供了规范化的指导作用和典型示范作用。项目的成果被列入国网基建部2011年新技术推广目录,2012年新技术成果汇编,两项规范转化为国家电网公司的企业标准,研究成果在陆续在多个智能变电站得到广泛应用。

      2.主要技术创新点

      1、首次研究基于IEC61850和IEC61970标准的智能变电站状态监测系统体系结构,规范了系统的构架、服务接口、系统模型、安全分区、对时方案、装置性能、网络通信以及各层网络应采用的通信协议、服务接口、信息模型等。

      2、首次依托工程研制出综合监测单元和站端监测单元。

      3、首次在实验室搭建智能变电站状态监测系统联调测试平台,在实验室内实现全站在线监测装置及系统的软硬件集成联调测试。

      3.取得经济、社会效益

      通过规范智能变电站高压设备状态监测系统的体系结构和相关信息模型及通信模型,为监测项目的选型和配置提供指导,并对系统的功能和性能进行要求,使系统具有一致性好、灵活性高、扩展性强的特点。

      (1)可以规范智能变电站的状态监测系统建设,避免盲目性和私有化造成的不必要投资浪费。

      (2)规范统一的状态监测系统结构,可以确保系统的稳定可靠运行,节省运行维护、更新、扩展系统的所需的人力和财力。

      (3)能够为状态评价中心提供完整的基础监测信息和状态监测系统运行信息,为状态评价和状态监测系统的管理提供有力的支撑,从而促进状态监视和状态检修的进一步深化和发展,节省设备检修的费用和停电的损失。

      (4)项目的成果多次被列入国家电网基建部的新技术推广目录并被写入《智能变电站关键技术》一书。形成的技术原则被写入多项国家电网规范,将对全国的状态监测系统建设工作进行规范和指导。

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