现在,智能电抗器已成为处理电力体系众多问题的一个重要手法。各国都依据本国电力体系实践问题提出了各自的智能电抗器概念和开展方针。世界各国的动力开展动因不同,对智能电抗器的研究侧重点各异。在我国,开展智能电抗器的最大动力是充分使用可再生动力满意未来动力多元需求,最大化接纳可再生分布式动力,然后促进绿色动力的高效使用,进步能效。
智能电抗器体系是由分布式电源、储能设备、能量变换设备、相关负荷和监控、维护设备聚集而成的小型智能的发配电体系,是一个能够完结自我操控、维护和办理的自治体系,既能够与外部电网并网运转,也能够孤立运转。本文介绍的智能电抗器能量办理和安稳操控体系(以下简称体系)遵从“清洁、高效、自治、安全”的思维和整体技能规范,全面掩盖智能电抗器的监控、维护、运转操控等技能领域,旨在依据用户的需求,供给全方位的智能电抗器技能效劳。
该体系既能够用于智能电抗器领域,完结智能电抗器内能量的办理与调度,也适用于分布式发电的动力办理渠道,进步了分布式风能、光伏发电的安稳性及运转功率,完结了高效、安稳运用新动力的规划理念,该体系已经在海岛投入运转。
一、体系架构
体系依据IEC61850架构,对智能电抗器体系模型、二次功用模型进行描绘,对使用与通讯技能进行分层处理,由进程层、距离层、站控层3个层次构成。体系结构如图1所示。
1、进程层
体系进程层设备即兼并单元(兼并单元和智能单元一体设备)按体系内一次设备装备,就地加装在主变、断路器、分布式发电设备、储能设备等处,收集现场数字经过点对点光纤光纤网上送交流效劳器,单台交流效劳器满意接入45台兼并单元的数据处理要求,交流效劳器集成全站数据信息后经过工业以太网,完结分布式收集数据到距离层设备---智能电抗器中心操控器的通讯传输,一起兼并单元接纳中心操控器操控指令完结对风机、光伏、储能等设备的监测和操控。
为了进步进程层通讯的可靠性,进程层设备兼并单元经过光纤A、B双网和交流效劳器A、B进行数据交流,交流效劳器A、B则由彻底独立的工业以太网络和距离层设备通讯,光纤网络A和B发送的距离信息彻底相同,防止一套体系毛病导致的全体系失掉维护和操控功用。
智能电抗器能量办理体系装备一个大局同步设备---GPS时钟效劳器,GPS时钟效劳器依照12800次/S要求等距离地发作同步信号,并传递给一个或多个交流效劳器,交流效劳器依据链路长度发作新的同步信号发动兼并单元的数据收集。正常运转时,交流效劳器A和B别离接纳来自GPS时钟效劳器的同步信号,确保与GPS信号的同步;当GPS同步信号毛病时,交流效劳器之间经过同步光纤操控,确保交流效劳器A和交流效劳器B的同步,因而,连接在光纤双网的一切兼并单元完结了高精度数据同步采样(同步差错小于200ns)。
2、距离层
距离层具有丈量、操控元件和继电维护元件。丈量、操控元件担任该距离的丈量、监督、断路器的操作操控和电气联锁,以及时刻顺序记载等,维护元件担任该距离线路、变压器等设备的维护、毛病记载等。
距离层设备与进程层设备之间、距离层设备之间撤销惯例智能电抗器硬接点信号交互的方法,变为依据IEC61850规范的对等通讯形式,也就是,A、B距离层智能电抗器中心操控器经过各自的以太网络从进程层获取模拟量、开关量和其他设备的实时数据信息,经逻辑判断和相关电气联锁判断后,发出各自的操控指令。中心操控器A接纳光纤A网的实时数据,中心操控器B则接纳光纤B网的实时数据,进程层设备按“或”逻辑完结两台中心操控器的操控;任一台中心操控器毛病时,及时告警,退出运转,不影响整个体系。
距离层一起可选配:
①集成电度计量设备,使用进程层传输的实时数据,选用插值法(1024点)进行时域积分,完结全站各距离的电能计量,其精度到达0.5级。
②全体系毛病录波器,依据多种发动条件,记载全体系实时数据,波形文件为规范COMTRADE格局。
3、站控层
站控层选用工业以太网通讯,完结体系内距离层设备、一次设备的操控及与远方操控中心、工程师站、操作员站及人机界面通讯的功用,也可经过协议变换设备与第三方设备进行数据交流。
站控层设备跨硬件渠道(HP、IBM、SUN、X86等)、跨操作体系渠道(HP-UNIX,AIX-UNIX,Solaris-UNIX,Linux,Windows等),支持异构操作体系混合装备,具有杰出的开放性和可扩展性,方便进行功用扩展以及功用晋级。
二、体系功用
距离层设备经过交流效劳器获取到了全体系精确同步采样的全景数据,并且能实时操控接入到体系内的各设备、设备。在距离层设备上,依据目标的类型性质装备所需的维护、丈量、操控、毛病录波等模块,完结智能电抗器全体系所需的功用。
1、距离层设备供给两种毛病录波的完结方法:
①智能电抗器中心操控器:当体系运转反常或毛病时发动全体系毛病录波。
②毛病录波器(选配):一起收集两台交流效劳器的数据,当体系运转反常或毛病、开关变位、量值突变、能量办理体系下发操控调理指令等时,长期记载体系运转的数据。
以上两种方法均生成规范的COMTRADE格局,并供给波形剖析软件。
2、电度计量功用(选配)
距离层设备集成电度计量设备上经过装备电度计量模块,可完结全体系四象限峰、平、谷的电度计量,并可经过串口输出DL645规约格局的报文,精度为0.5级。
3、当地监控功用(站控层)
基本功用:数据收集与处理、操控功用、通用核算、强者机界面功用、操作办理、报警及事情处理、数据查询效劳东西、挂牌操作、集控功用、可视化显现、图形修改功用、数据库修改软件、事情及事端报警处理、前史断面回显及事端回忆(PDR)、安全子体系、设备办理、监督功用、报表功用、数据的备份功用、可视化数据库形式修改、馈线自动化、WEB数据整合和安全发布、配电作业办理、智能操作票体系等。
三、体系特点
1、全体系数据同享
智能电抗器能量办理体系选用分布式收集、集中式处理的体系处理方案,一切模拟量的收集和一次设备的操作都是就地完结,数据在交流效劳器汇总并在网络上实时发布,完结全体系数据同享及全网毛病录波。
2、可靠性
进程层与距离层的通讯网络悉数选用光纤介质,无电磁兼容性问题。站控层的通讯选用双以太网,能自动平衡网络负载,完结功用及网络的冗余,确保任何单一毛病不引起重要功用的损失。一切设备无需外加抗干扰办法,其电磁兼容性均可到达IEC61000-4规范规则的最高等级。进程层与距离层设备的作业温度规模为-40℃—﹢85℃,满意户外作业的要求。
3、安全性
A 信息安全性
进程层与距离层、和谐操控与距离层和站控层三层之间及三层内部的信息交流选用严厉的CRC校验办法,防止因为数据传输过错导致的设备误动作。交流效劳器对来自距离层的网络操控报文进行剖析,过滤任何未经授权的网络拜访,硬件完结的网络防火墙既确保安全又不影响体系实时性。
B 设备安全性
和谐操控与距离层设备选用虚拟存储办理和严厉的存储阻隔技能,使用程序和装备文件分类寄存、互不影响。和谐操控与距离层设备为各种维护、测控功用的装备、定值、变量和程序等存储空间装备了完善的自检办法,当内存犯错时做出相应的维护处理。进程层与距离层兼并单元实时监测模拟量、开入量、开出量和状况信息,一旦发作电源失电、通讯中断等毛病立刻报警。
4、实时性
满意智能电抗器全网数据同步采样的要求,同步精度到达纳秒级。独创的链路补偿技能,确保数据同步传输不受距离的影响,可满意2m—2000m的数据交流和对时的要求。中心操控器选用抢先式硬实时多任务操作体系,对高优先级突发任务的呼应时刻到达微秒级;使用软件具有完善的异步事情触发呼应机制,确保了上行运转信息和下行操控指令都能在2个采样距离内完结,因而,就地兼并单元和中心操控器之间的数据交流就能在在320μS之内完结。
四、体系的现场运转
长岛分布式发电及智能电抗器接入操控演示工程位于长岛县砣矶岛内。现在,砣矶岛内电源为大唐联凯12MW风电场、柴油发电机,岛内均匀负荷500kW,首要依靠长岛电网供电。
在本期工程中能量办理体系首要包括储能电池(电容)、并网变流设备、并网接入设备、以及相关监测体系,该体系将与柴油发电机体系、风电、光伏、配电网自动化体系以及智能电抗器能量办理体系和谐合作,在砣矶岛内树立完好的智能电抗器运转、监控体系,为整个砣矶岛供给满意国家相关规范的电力需求,完结砣矶岛智能电抗器在并网及孤岛状况下的安全安稳运转,保障岛内工业、居民、海产饲养以及军事设施的继续性供电。集装箱式混合储能电站首要用于砣矶岛电网在并网/孤岛两种运转状况下的滑润切换,滑润风景功率输出;此外,还将具有暂态有功出力紧迫呼应、暂态电压紧迫支撑功用。
本项目经过进行混合储能体系、柴油发电机、风电机组改造等分布式电源建造,一起进行低压配网智能负荷操控,并经过智能电抗器的维护和操控、能量优化办理、后台运转监控等完结砣矶岛供电体系继续安稳、经济的供电;建造智能电抗器体系的数据收集、运转监控、安稳运转操控、能量办理、长途监控等内容,支撑整个砣矶岛供电体系的安全、安稳、优化运转。
五、定论
智能电抗器能量办理和安稳操控体系经过了动模实验和实践现场运转,体系全面掩盖智能电抗器的维护、运转操控、监控等技能领域,为智能电抗器的安全、安稳、高效运转供给了高可靠性的处理方案。