Investigación sobre la importancia y las tecnologías clave de las subestaciones digitales Tecnologías clave de las subestaciones inteligentes
Resumen: Basado en la norma IEC61850, se discute la importancia del estudio de las subestaciones digitales. Combinadas con la arquitectura secundaria de la subestación digital, se estudian las tecnologías clave de la subestación digital y se elabora la subestación digital en su conjunto. Palabras clave: subestación digital; importancia; tecnología clave; arquitectura
Número de clasificación CLC: TM76 Código de identificación del documento: A
1 La importancia de realizar la subestación digital
Después Después de diez años de desarrollo, la tecnología de automatización de subestaciones ha alcanzado un cierto nivel, lo que ha mejorado en cierta medida el nivel de modernización de la construcción de la red eléctrica y ha mejorado la confiabilidad de la transmisión y distribución de energía y el despacho de la red eléctrica. Sin embargo, los sistemas de automatización de subestaciones tradicionales todavía tienen los siguientes problemas:
Problemas de interoperabilidad
Debido a las diferentes tecnologías y protocolos de comunicación utilizados por los sistemas de automatización de subestaciones de diferentes fabricantes, existe una falta de interoperabilidad entre productos, lo que genera mayores costos de integración y mantenimiento, y también reduce la confiabilidad del sistema.
Problemas con los transformadores electromagnéticos
Los transformadores tradicionales tienen deficiencias como saturación del núcleo, características transitorias deficientes y tamaño voluminoso, lo que dificulta satisfacer las necesidades de la tecnología de automatización moderna.
Problemas con el equipo primario convencional
En la actualidad, la mayoría de las subestaciones no están equipadas con equipos de monitoreo de condición. Debido a la falta de información de monitoreo del estado del equipo primario, generalmente solo se puede adoptar un mantenimiento planificado. , pero no se puede lograr el mantenimiento condicional. Al mismo tiempo, los equipos de disyuntores no inteligentes no pueden realizar las funciones de controlar el ángulo de cierre y monitorear en línea según la forma de onda.
Los costos de inversión y operación y mantenimiento del cable son altos.
Las subestaciones digitales han resuelto con éxito los problemas mencionados anteriormente de las subestaciones tradicionales y son una tendencia inevitable en el desarrollo de los sistemas eléctricos. también una parte importante de la tecnología de la comunicación y la tecnología de la información y el resultado inevitable del desarrollo de la tecnología informática. La promoción y aplicación integral del estándar IEC61850 y la tecnología digital en subestaciones será la clave para resolver estos problemas. En la actualidad, el grupo de trabajo TC57 de la Comisión Electrotécnica Internacional ha formulado una serie de estándares para "Redes y sistemas de comunicación de subestaciones": IEC 61850, que proporciona una plataforma unificada y un marco estándar para los sistemas de automatización de subestaciones. A medida que tecnologías como los transformadores electrónicos de corriente y voltaje, la detección en línea del estado de los equipos operativos primarios y la simulación de capacitación en operación de subestaciones se vuelven cada vez más maduras, así como el desarrollo y la aplicación de redes informáticas de alta velocidad en sistemas en tiempo real, es probable que tiene un profundo impacto en la tecnología de automatización de subestaciones existente, los sistemas de automatización de subestaciones totalmente digitales están a punto de ser ampliamente utilizados. A través de la investigación e implementación de tecnología de subestaciones digitales, se mejorará el nivel técnico y el nivel de operación segura y estable del sistema de automatización de la subestación y de toda la red eléctrica.
En la actualidad, nuestro país está construyendo vigorosamente un país innovador y la State Grid Corporation de China se ha convertido en una "empresa piloto innovadora" nacional. La State Grid Corporation de China concede gran importancia al progreso científico y tecnológico y a la innovación independiente, tomándolo como un apoyo estratégico para el desarrollo de la empresa y de la red eléctrica. Se esfuerza por dominar una serie de tecnologías clave y tecnologías centrales con intelectuales independientes. derechos de propiedad, ocupar las alturas dominantes del desarrollo de tecnología energética del mundo y participar activamente en la innovación de tecnología energética. Dar pleno juego al papel principal y modelo a seguir para servir a la construcción de un país innovador. La subestación digital cumple con los requisitos del progreso tecnológico y la innovación independiente en todos los aspectos. En primer lugar, en términos de reservas técnicas, los avances en las tecnologías de la información y las comunicaciones de los últimos años han hecho posibles las subestaciones digitales desde una perspectiva técnica y económica. El desarrollo de equipos eléctricos inteligentes, especialmente interruptores automáticos inteligentes, transformadores electrónicos, etc. la aparición de equipos inteligentes mecatrónicos ha llevado a las subestaciones a una nueva etapa de desarrollo digital; en segundo lugar, en términos de nivel de desarrollo, las empresas extranjeras acaban de comenzar a realizar investigaciones, pruebas y promoción de ingeniería de subestaciones digitales, especialmente en China en ECT/EPT. y la automatización de subestaciones y otros aspectos del trabajo de investigación no se quedan atrás de las empresas extranjeras. Se puede decir que la realización de subestaciones digitales es un requisito para construir una red eléctrica innovadora, y también es una oportunidad para que la industria eléctrica de mi país se ponga al día. con estándares internacionales.
A través de la construcción e investigación de subestaciones digitales de 66 kV, se propondrá una solución completa de sistema de subestación digital de 66 kV adecuada para la estructura de la red eléctrica y el modo de operación de China, lo que tendrá un impacto positivo en la construcción digital de Anshan y Incluso toda la red eléctrica de Liaoning.
El significado de subestación digital y sus tecnologías clave
La tecnología de subestación digital se refiere al establecimiento de un modelo de datos unificado y una plataforma de comunicación de datos para toda la estación basado en el estándar IEC61850 para realizar la integración de equipos primarios y secundarios en la estación. Comunicación digital, configuración unificada de funciones de protección y automatización para todo el sitio.
Las características principales incluyen:
——Modelo de datos unificado y plataforma de servicios de comunicación para todo el sitio basado en IEC61850;
——Equipo eléctrico primario inteligente;
——Equipo secundario en red basado en sincronización unificada de todo el sitio.
Creemos que las tecnologías clave para realizar una "subestación digital" incluyen los siguientes puntos:
●Arquitectura del sistema IEC61850
●Configuración uniforme de todas las funciones de la estación
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●Controlador de sistema funcional integrado
●Arquitectura de red de comunicación
●Transformador electrónico de corriente/tensión
●Inteligente una vez Equipo
●Sistema de cronometraje unificado para toda la estación
Contenido básico de la subestación digital
El análisis de los requisitos de la subestación digital anteriores muestra que la solución completa de la subestación digital debe incluir el cumplimiento de la norma IEC61850 La realización de todos los sistemas primarios y secundarios. Se puede dividir aproximadamente en las siguientes partes:
a Parte primaria
●Transformador
●Interruptor, interruptor de cuchilla
●CC sistema, etc.
bParte secundaria
El sistema secundario se puede dividir lógicamente en capa de proceso, capa de bahía y capa de subestación según las funciones. La estructura se muestra en la Figura 1:
●Equipo de hardware
Para realizar las funciones lógicas que se muestran en la Figura 1, el equipo del sistema secundario incluye:
a. p>b. Unidad inteligente de transformador
c. Controlador de interruptor y cuchilla
d. Unidad inteligente de sistema de CC
e.
f. Host de monitoreo (estación del operador, estación del ingeniero)
g. Servidor de impresión
i. Conmutadores Ethernet industriales y transceptores ópticos para comunicación por fibra óptica
●Sistema de software
El sistema de software adopta un diseño de estructura multiplataforma y se pueden seleccionar los sistemas operativos Windows, Unix y Linux. Estructura de la base de datos Está definida e implementada de acuerdo con el modelo IEC61850, y todos los programas son compatibles con el modelo IEC61850. Las herramientas de ingeniería de integración de sistemas brindan a los ingenieros o usuarios medios completos y convenientes de configuración, prueba y mantenimiento, incluida la configuración/configuración del sistema, administración de bibliotecas en tiempo real, modelos, pruebas de coherencia de la comunicación, archivos de configuración SCL y administración parametrizada y otras funciones.
●Red de comunicación en el sitio
El sistema debe basarse en tecnología Ethernet de conmutación de red. El bus a nivel de estación adopta fibra óptica de estructura en estrella Ethernet de 10M/100M y el método de conexión en red. es VLAN virtual Ethernet La red tiene función de autorreparación; el bus de proceso elige Ethernet de fibra óptica de estructura en estrella de 100/1000 Mb para evitar que la información en tiempo real colisione en la red y afecte los requisitos de respuesta en tiempo real. Si es necesario, considere usar prioridades de VLAN para coordinar la operación de múltiples redes Ethernet a través de múltiples conmutadores.
En el diseño de la subestación digital de 66 kV, según los resultados del cálculo de la cantidad de datos que deben transmitirse, tanto el bus a nivel de estación como el bus de proceso adoptan fibra óptica de estructura en estrella Ethernet de 100 M.
●Sistema de sincronización
El sistema de sincronización del reloj consta de un servidor de hora de red (reloj principal) y un dispositivo de salida de expansión del reloj (reloj de expansión). El sistema de sincronización de reloj tiene dos servidores de tiempo de red que se respaldan mutuamente. La cantidad específica de dispositivos de salida de expansión de reloj se combina opcionalmente según la situación real en el sitio para cumplir con los requisitos del sistema de tiempo para la cantidad y el tipo de señales.
El servidor de hora de la red y el dispositivo de salida de expansión del reloj se pueden combinar en una pantalla centralizada o individualmente según la situación real en el sitio.
Referencias
[1] Xie Xingguo Investigación e implementación del marcado de hardware de mensajes de sincronización de reloj [A]. Tesis de maestría de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong [D]. 06 ).
[2] Xu Ji Electric Power Grid Protection Automation Co., Ltd. Especificación técnica clave de la subestación digital [Z 2011 (06).
[3] He. Yongan. Estándar IEC61850 para La importancia del sistema de automatización de subestaciones digitales [J]. Revista de Beijing Electric Power College, 2011 (03).