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IEC61850及数字化变电站发展展望
jiang_0514 发表于 2009/8/4 12:43:52 1726 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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作者：北京四方继保自动化股份有限公司 任雁铭,晋阳珺 来源：赛尔电力自动化 总第80期
变电站自动化技术发展到今天面临需要解决的主要问题之一就是互操作问题。以前由于没有一个统一的网络和系统标准，不同厂家的设备和系统往往使用不同的网络、通信协议和信息描述方法，导致变电站自动化系统中不同厂家设备之间无法进行互操作。必须使用种类繁多的协议转换器进行转换，才能集成为一个系统。这种情况在国内外普遍存在。协议转换器的存在，使得系统集成周期长、系统集成费用高、系统可靠性降低、后期维护不方便。
为了解决互操作问题，IECTC57花了10年时间起草了IEC61850标准，该标准2004年正式发布。IEC61850标准统一了信息模型和访问服务，使不同厂家的设备可以直接实现互操作，取消了站内的协议转化器。解决了互操作问题，实现了“一个世界，一种技术，一个标准”的目标。简化了变电站内部信息共享。由于IEC61850规范了工程数据格式SCL（变电站配置语言），支持IEC61850的不同厂家都支持SCL，使得不同厂家的工程工具可以自动处理并自由交换数据，工程实施变得简单。后期维护和扩建都变得比较容易。
IEC61850技术是数字化变电站的核心技术之一，是数字化变电站的信息描述方法和通信协议。IEC61850技术是面向未来技术发展的。该标准将上层服务与底层具体网络技术实现分开，可以随着网络技术的发展而发展，上层不需要改变。由于IEC61850标准所代表技术的先进性和通用性，以该标准作为基础而派生出的电力系统新的标准越来越多，涉及电能质量监测、跨变电站的联锁、变电站到控制中心之间的通信协调、风力发电的监控、水电厂监控等。
IEC61850技术将成为电力系统信息技术的基础，对电力自动化技术的发展产生巨大的影响。目前IEC61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟，已经到了批量推广的时机。
数字化变电站的主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化”。在数字化变电站中，一次设备的信号输出和控制输入均被数字化，利用网络通信技术进行传输，变电站二次回路设计中常规的继电器及其逻辑回路被可编程软件代替，常规的模拟信号被数字信号代替，常规的控制电缆被光缆代替，节约了大量资源，简洁的二次回路设计使变电站自动化系统的可靠性得到进一步提高。数字化变电站中信息统一建模，实现了信息共享，可以是变电站控制功能更加优化。一次设备智能化也节约了大量变电站建设用地。因此，建设数字化变电站无论从技术上还是经济上都很有意义。
数字化变电站是变电站自动化技术发展方向，是目前国内外研究的热点技术。但由于智能一次设备的可靠性等因素，目前数字化变电站技术还处于实验和探索阶段，还不具备大规模推广的条件。
北京四方公司从1999年开始就密切跟踪研究IEC61850技术。当时IEC61850还处于CD（委员会草案版本）阶段。北京四方公司发表了国内最早一批IEC61850研究论文，这些论文已被美国EI索引，被同行多次引用。北京四方公司具有一支高水平的IEC61850研发团队，该团队一直积极参与IECTCWG10、CIGRE（国际大电网会议）的相关活动，并与KEMA等多个国际机构有合作关系，熟悉并掌握IEC61850最近动态。
对于数字化变电站，我们采取了“整体规划，积极研究，分布推广”的策略。我们对数字化变电站的3层设备进行了统一的产品研发规划，全面进行研发。考虑到电网的安全性，在产品推广方面，我们本着谨慎负责的原则，采取了循序渐进的方式。按照先2层（变电站层、间隔层）系统，后3层（变电站层、间隔层和过程层）系统，先低压站，后高压站的原则稳步推进。
北京四方公司2004年3月完成IEC61850预研系统的研制，这是当时国内唯一能够运行的IEC61850系统。通过该系统，验证和探索了技术路线，培养了人才队伍，为工程化开发积累了宝贵的经验。
北京四方公司2005年完成工程化开发，开发出支持IEC61850的新一代变电站自动化系统CSC-2000（V2）。2005年11月该系统通过了中国电力科学研院的检测和中国电机工程学会组织的技术鉴定。CSC-2000（V2）是国内第一套通过检测和鉴定的IEC61850系统。
2006年6月、8月北京四方公司在西安市投运行了2个110kVIEC61850变电站。这是国内最早投运的一批IEC61850变电站工程。2006年针对数字化变电站设计的合并单元、变压器保护、线路保护分别开始挂网运行。
2007年6月北京四方公司在陕西电网成功投运330kV聂刘变（泾河变）电站工程。聂刘变是国内投运的第一个使用IEC61850技术的330kV变电站，是当时国内投运的电压等级最高、系统集成度最高（4家设备）、间隔层设备数目最多（86台保护/测控装置）的IEC61850变电站。四方公司作为该变电站的系统集成商，不使用保护管理机等协议转换设备，而通过IEC61850直接将其它3个厂家的保护装置接入CSC-2000（V2）的监控、远动系统，实现了不同厂家设备的互操作。
截至2009年7月北京四方公司作为系统集成商已投运的500kV变电站1个、330kV变电站2个、220kV变电站2个、110kV变电站3个，作为保护供货商已投运的变电站有10个。目前已经签订供货协议的变电站从110kV到750kV已有40多个。
2009年7月北京四方公司将投运河北唐山郭家屯220kV全数字化变电站。该工程是华北电网公司重点科技项目，是一个完整3层结构数字化变电站。全站采用ECT/EPT，在过程层采用智能操作箱并就地安装。间隔层全面采用测保一体化设备，间隔层设备之间以及与过程层全面采用GOOSE网络通信方式交换信息，实现装置之间的逻辑配合以及对一次设备的保护与控制。替代了传统控制电缆硬连接。
郭家屯200kV变电站是目前国内技术要求最高的数字化变电站。北京四方公司作为系统集成商中标该工程，为该站提供绝大部分二次设备，包括监控系统、远动系统、故障信息系统、高压线路保护、中压线路保护、变压器保护、母线保护、低压保护、智能操作箱等设备。作为系统集成商负责整个系统的集成。
北京四方公司积极参与国调中心组织的IEC61850互操作实验，并取得了良好成绩。2006年至今四方公司先后与ABB、SIEMENS、AREVA、SEL、GE成功进行了IEC61850互操作实验。
北京四方公司的CSC-2000（V2）系统和间隔层全系列设备通过了中国电科学研究院IEC61850一致性测试。
2008年1月北京四方公司间隔层全系列产品通过国际权威机构荷兰KEMA公司的IEC61850一致性检测和认证。北京四方公司已成为国际上少数实现间隔层全系列产品通过KEMA测试和认证的公司。
