基于光纖通信交互式遠(yuǎn)方自投裝置的研發(fā)與應(yīng)用

0、引言

目前，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)部分110kV變電站沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)雙電源供電。即不是直接從220kV變電站引來(lái)，而是多座變電站串接在兩座220kV變電站中間，簡(jiǎn)稱為“手拉手”式閉環(huán)連線開環(huán)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。正常時(shí)，兩端電源供電，中間的兩座變電站間聯(lián)絡(luò)斷路器斷開。如下圖1結(jié)構(gòu)。K1~K4，K6~K10閉合，K5斷開，假設(shè)左側(cè)220kV變電站停電，變電站1內(nèi)的備自投無(wú)法控制K5，導(dǎo)致變電站1，左側(cè)220kV變電站全站停電。如何解決這一問(wèn)題，即檢測(cè)、判斷故障，通過(guò)何種方式傳遞、變換站間信息，以便隔離故障，提高供電可靠性，一直是一個(gè)難題。筆者針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，聯(lián)合邯鄲市德普電力自動(dòng)化設(shè)備有限公司，上海安科瑞電氣有限公司研制了“基于光纖通信交互式遠(yuǎn)方自投裝置”，很好的解決了這一問(wèn)題。

1、高壓電網(wǎng)裝設(shè)該裝置的背景和意義

近階段，河北電網(wǎng)部分變電站采用“手拉手”式結(jié)構(gòu)，不能完全實(shí)現(xiàn)真正意義的雙電源供電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)常造成220kV，110kV變電站全站失壓，造成負(fù)荷損失，極大地影響了我省部分地區(qū)的供電可靠性，但由于電網(wǎng)發(fā)展資金的限制，不可能在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)從根本上解決該問(wèn)題，這種情況下，需要解決該問(wèn)題，只能靠安裝安全自動(dòng)裝置來(lái)補(bǔ)救，即基于光纖通信交互式遠(yuǎn)方自投裝置。

2、幾種通信方式的比較

2.1、TCP/IP以太網(wǎng)

以太網(wǎng)通信的遠(yuǎn)方備自投方案，是應(yīng)用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過(guò)建立以太網(wǎng)內(nèi)的TCP/IP協(xié)議完成裝置間的數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)備自投之間的相互通信。每個(gè)站的備自投裝置都需安裝發(fā)送和接收終端，各有自己的IP地址。這種方式的特點(diǎn)是：必須建立變電站之間的局域網(wǎng)，還需設(shè)計(jì)開發(fā)專用的備自投發(fā)送及接收終端，以太網(wǎng)服務(wù)器；通信易受干擾，通信交換信息時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，安全性能差，維護(hù)難度較大。

2.2、GPRS技術(shù)

GPRS技術(shù)的特點(diǎn)是通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或者中心對(duì)多點(diǎn)以及多點(diǎn)之間的無(wú)線IP連接，數(shù)據(jù)以“編碼”的形式通過(guò)GPRS信道進(jìn)行通信，利用其傳輸運(yùn)行狀態(tài)信息、故障信息和跳合閘命令信息。這種方式的特點(diǎn)是覆蓋廣，傳輸速度快，可長(zhǎng)期在線運(yùn)行。不足的是：安全性能差，信息交換實(shí)時(shí)性無(wú)法控制，安全性能差，整套設(shè)備投資較大。

2.3、光纖通信

目前，各個(gè)110kV變電站之間基本都實(shí)現(xiàn)了光纖通信，其光纖通信傳輸運(yùn)行狀態(tài)信息、故障信息和跳合閘命令信息，具有無(wú)誤差，傳輸速度快，傳輸容量大，接口簡(jiǎn)便靈活，轉(zhuǎn)換方便，基本不受外界電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，是最可靠的通信通信方式。在此基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方備自投裝置的任何通信需求。

這種方案投資小，見效快，安全準(zhǔn)確，基本無(wú)干擾，所以是目前實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方備自投的最佳通信方案。

3、備自投的軟件功能設(shè)計(jì)

3.1、運(yùn)行方式分析

針對(duì)圖1中的問(wèn)題，裝設(shè)的該裝置控制的相鄰兩個(gè)變電站四個(gè)開關(guān)的位置，圖2為裝置裝設(shè)圖。

見圖2，根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)則，四個(gè)斷路器至少有一個(gè)斷路器處于分閘狀態(tài)，分析出有運(yùn)行價(jià)值的運(yùn)行方式，如下所列：

方式一：1DL、3DL、4DL閉合，2DL斷開。
    方式二：1DL、2DL、4DL閉合，3DL斷開。
    方式三：2DL、3DL、4DL閉合，1DL斷開。
    方式四：1DL、2DL、3DL閉合，4DL斷開。
    方式五：1DL、4DL閉合，2DL、3DL斷開。

根據(jù)功耗的要求，最理想的運(yùn)行方式為方式五，聯(lián)絡(luò)線不存在損耗，但是系統(tǒng)以方式五運(yùn)行時(shí)，線路3不帶電，線路3的設(shè)備包括電纜、線桿易被盜，長(zhǎng)時(shí)間不帶電設(shè)備會(huì)老化；另外如果備自投動(dòng)作，線路充電時(shí)間也很長(zhǎng)，電源切換的時(shí)間也加長(zhǎng)，因此一般不考慮。正常運(yùn)行時(shí)選擇方式一、方式二，電源1給A站供電，電源2給B站供電。如果電源1或者電源2故障停電，自動(dòng)轉(zhuǎn)向方式三或方式四。

方式三或方式四時(shí)，供電都被電源一或電源二承擔(dān)，這點(diǎn)也不符合電力系統(tǒng)要求，只能作為臨時(shí)供電模式。