변전소 통합자동화 개발현황 및 동향

변전소는 전력 시스템에서 없어서는 안될 중요한 링크입니다. 전력 변환 및 전력 재분배라는 무거운 작업을 담당하며 전력망의 경제적 운영에 결정적인 역할을 합니다. 변전소의 안정적인 운영 수준을 향상시키고, 운영 및 유지관리 비용을 절감하며, 경제적 이익을 향상시키고, 사용자에게 고품질의 전기에너지 서비스를 제공하기 위해 변전소를 위한 종합 자동화 기술이 등장하기 시작하여 널리 활용되고 있습니다.

변전소 종합자동화란 변전소의 2차 설비(제어, 신호, 계측, 보호, 자동장치, 원격제어장치 등 포함)에 컴퓨터 기술과 현대 통신기술을 적용하고 이를 통해 변전소의 자동 감시 및 계측을 구현하는 것을 말한다. 기능적 결합과 최적화된 설계 제어 및 조정은 물론 파견 통신 등 종합 자동화 시스템까지 갖추고 있습니다. 변전소의 포괄적인 자동화를 실현하면 전력망의 경제적 운영 수준을 향상시키고 인프라 투자를 줄이며 무인 변전소를 촉진할 수 있는 수단을 제공할 수 있습니다. 컴퓨터 기술, 정보 기술, 네트워크 기술의 급속한 발전은 변전소의 종합적인 자동화 기술의 발전을 가져왔습니다. 최근에는 디지털 전기 측정 시스템(예: 광전 변압기 또는 전자 변압기), 지능형 전기 장비 및 관련 통신 기술의 개발로 변전소의 통합 자동화 시스템이 디지털화를 향해 나아가고 있습니다.

I. 변전소 통합자동화시스템의 주요 기능

변전소 통합 자동화 시스템의 기본 기능은 다음 6개 하위 시스템의 기능에 반영됩니다.

1. 모니터링 하위 시스템

2. 릴레이 보호 하위 시스템;

3. 전압 및 무효 전력 종합 제어 하위 시스템;

4. 전력 시스템의 저주파 부하 차단 제어 하위 시스템

5. 대기 전원 공급 장치 자동 전환 제어 하위 시스템;

6. 통신 하위 시스템.

이 부분은 비교적 내용이 풍부하고, 자세히 설명하는 문서가 많기 때문에 이 글에서는 자세히 다루지 않겠다.

II. 기존 변전소 자동화 시스템

1. 시스템 구조

현재 국내외 변전소 통합자동화시스템의 구조는 설계 아이디어에 따라 다음과 같은 3가지 유형으로 분류된다[1].

(1) 중앙집중화

다양한 등급의 컴퓨터를 사용하여 주변 인터페이스 회로를 확장하고, 변전소의 아날로그, 스위칭 및 디지털 정보를 중앙에서 수집하고, 중앙 처리 및 계산을 수행하고, 마이크로컴퓨터 모니터링, 마이크로컴퓨터 보호 및 일부 자동 제어 기능을 완료합니다. 그 특징은 다음과 같습니다: 높은 컴퓨터 성능 요구 사항, 낮은 확장성 및 유지 관리 가능성, 중소형 변전소에 적합합니다.

(2) 분산

변전소의 모니터링 대상이나 시스템 기능에 따라 구분되어 여러 개의 CPU가 병렬로 작동하며 네트워크 기술이나 직렬 방식을 사용하여 CPU 간의 데이터 통신을 구현합니다. 분산 시스템은 확장 및 유지 관리가 용이하며 로컬 장애가 다른 모듈의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않습니다. 이 모드는 설치 중 중앙 집중식 화면 그룹화 또는 분할 화면 그룹화에 사용할 수 있습니다.

(3) 분산형 유통

베이 레이어의 각 데이터 수집, 제어 장치(I/O 장치) 및 보호 장치는 스위치 캐비닛 또는 기타 장비 근처에 로컬로 설치됩니다. 각 장치는 서로 독립적이며 통신 네트워크를 통해서만 상호 연결되며 주 변전소 수준의 측정 및 제어 장치에 연결됩니다. 의사소통. 베이 레벨에서 완료할 수 있는 기능은 보호 기능과 같이 통신 네트워크에 의존하지 않습니다. 통신 네트워크는 일반적으로 광섬유 또는 연선으로 구성되어 보조 장비와 보조 케이블을 최대한 압축하여 엔지니어링 건설 투자를 절약합니다. 설치는 각 구획에 분산될 수도 있고 제어실에서 스크린을 중앙 집중화하거나 계층적으로 그룹화할 수도 있습니다. 한 부분은 제어실에 있고 다른 부분은 스위치 캐비닛에 분산되어 있을 수도 있습니다.

2. 기존 문제

변전소 통합 자동화 시스템은 좋은 적용 결과를 얻었지만 주로 다음과 같은 단점도 있습니다. 1. 1차와 2차 간의 정보 교환은 여전히 ​​기존 케이블 배선 모드를 계속 유지하므로 비용이 많이 들고 건설 및 유지 관리가 불편합니다. 2. 2차 데이터 수집 부분이 크게 반복되어 자원이 낭비됩니다. 3. 정보 표준화가 미흡하고, 정보 공유가 적고, 여러 시스템이 공존하며, 기기 간, 기기와 시스템 간 상호 연결이 어려워 정보 섬이 형성되어 정보의 종합적 적용이 어렵다. 4. 사고가 발생하면 효과적인 필터링 메커니즘이 부족하여 많은 양의 이벤트 경보 정보가 나타나며 이는 근무 중인 운영자의 올바른 오류 판단을 방해합니다.

III. 디지털 변전소

디지털 변전소는 변전소 자동화 개발의 다음 단계입니다. "전력망 회사의 "11차 5개년 계획" 과학기술 개발 계획"에는 "11차 5개년 계획" 기간 동안 디지털 변전소를 연구하고 실증 스테이션을 건설할 것이라고 명시되어 있습니다. 2, 현재 디지털 변전소가 있습니다. 푸저우 컨벤션 및 전시 변환 110kV 디지털 변전소 등 완료 및 가동 개시.

1. 디지털 변전소의 개념

디지털 변전소는 정보 수집, 전송, 처리 및 출력 프로세스가 완전히 디지털인 변전소를 말합니다. 기본 특성은 지능형 장비, 통신 네트워크, 자동화된 운영 및 관리입니다.

디지털 변전소에는 다음과 같은 주요 기능이 있습니다.

(1) 지능형 기본 장비

디지털 출력을 사용하는 전자 변압기 및 지능형 스위치(또는 지능형 단자가 있는 기존 스위치)와 같은 지능형 기본 장비. 기본 장치와 보조 장치는 디지털로 인코딩된 정보의 광섬유 전송을 통해 샘플링 값, 상태 수량, 제어 명령 및 기타 정보를 교환합니다.

(2) 보조 장비 네트워킹

통신 네트워크는 보조 장치 간에 아날로그 값, 스위칭 값, 제어 명령 등의 정보를 교환하는 데 사용되며 제어 케이블이 제거됩니다.

(3) 운영관리 시스템 자동화

자동화 수준을 향상시키고 운영 및 유지 관리의 어려움과 작업량을 줄이기 위해 자동 결함 분석 시스템, 장비 상태 모니터링 시스템 및 프로그래밍된 제어 시스템과 같은 자동화 시스템이 포함되어야 합니다.

2. 디지털 변전소의 주요 기술적 특성

(1) 데이터 수집의 디지털화

디지털 변전소의 주요 징후는 디지털 전기 측정 시스템(예: 광전 변압기 또는 전자 변압기)을 사용하여 전류 및 전압과 같은 전기 매개변수를 수집하여 1차 및 2차 시스템의 효과적인 전기 절연을 달성하고 동적 증가를 증가시키는 것입니다. 측정 범위를 확대하고 측정 정확도를 향상시켜 기존 변전소 장치 이중화에서 정보 이중화 및 정보 통합 적용으로의 전환을 실현할 수 있는 기반을 제공합니다.

(2) 시스템 계층적 분포

변전소 자동화 시스템의 개발은 중앙 집중화에서 분산화로 전환되었습니다. 대부분의 2세대 계층적 분산 변전소 자동화 시스템은 장비 정보를 보다 완전하고 크게 기록할 수 있는 성숙한 네트워크 통신 기술과 개방형 상호 연결 프로토콜을 사용하여 시스템 응답 속도를 향상시킵니다. 디지털 변전소 자동화 시스템의 구조는 물리적으로 지능형 기본 장비와 네트워크로 연결된 보조 장비의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 논리적 구조 측면에서 IEC61850 통신 표준의 정의에 따라 "프로세스 계층"과 "베이 계층"으로 나눌 수 있습니다. "," 스테이션 제어 계층"은 세 가지 수준으로 구성됩니다. 각 수준 내에서 그리고 각 수준 간에 고속 네트워크 통신이 사용됩니다.

(3) 정보 상호 작용의 네트워킹 및 정보 응용 프로그램의 통합

디지털 변전소는 기존 변압기 대신 저전력, 디지털 신형 변압기를 사용하여 고전압 및 고전류를 직접 디지털 신호로 변환합니다. 고속 네트워크를 통해 사이트 내 장치 간에 정보 교환이 이루어집니다. 보조 장치에는 중복 기능이 있는 I/O 인터페이스가 없습니다. 기존 기능 장치는 논리적 기능 모듈이 되어 데이터 및 리소스 공유를 달성합니다. 현재 IEC61850은 변전소 자동화 통신 표준으로 국제적으로 결정되었습니다.

또한 디지털 변전소는 정보를 통합하고 원래 분산된 2차 시스템 장치의 기능을 최적화하므로 기존 변전소 문제의 모니터링, 제어, 보호, 결함 기록, 측정 및 계량 장치에서 하드웨어 구성의 중복을 효과적으로 피할 수 있습니다. 정보가 공유되지 않고 높은 투자 비용이 발생하기 때문입니다.

(4) 지능형 장비 작동

새로운 고전압 회로 차단기 2차 시스템은 마이크로컴퓨터, 전력 전자 기술 및 새로운 센서를 사용하여 구축됩니다. 회로 차단기 시스템의 지능은 마이크로컴퓨터로 제어되는 2차 시스템, IED 및 해당 지능형 소프트웨어에 의해 실현됩니다. 보호 및 제어 명령이 전달될 수 있습니다. 광섬유 네트워크는 비전통적인 변전소의 2차 회로 시스템에 도달하여 회로 차단기 작동 메커니즘과 디지털 인터페이스를 가능하게 합니다.

(5) 장비 유지관리 현황

디지털 변전소에서는 전력망 작동 상태 데이터와 다양한 IED 장치의 오류 및 작동 정보를 효과적으로 획득하여 작동 및 신호 루프 상태를 효과적으로 모니터링할 수 있습니다. 디지털 변전소에는 모니터링되지 않는 기능 단위가 거의 없으며, 장비 상태 특성 수집에 사각지대가 없습니다. 장비 유지 관리 전략은 기존 변전소 장비의 "정기 유지 관리"에서 "조건적 유지 관리"로 변경될 수 있어 시스템 가용성이 크게 향상됩니다.

(6) LPCT의 측정원리와 검사기의 외관

앞서 언급했듯이 LPCT는 실제로 저전력 출력 특성을 갖는 전자기 변류기입니다. IEC 표준에는 전자 변류기를 대표하는 전자 변류기의 구현 형태로 등재되어 있다. 폭넓은 응용 가능성을 지닌 개발 방향. LPCT의 출력은 일반적으로 전자 회로에 직접 제공되므로 2차 부하는 상대적으로 작습니다. 코어는 일반적으로 미정질 합금과 같은 자기 투과성이 높은 재료로 만들어지며 측정 정확도는 더 작은 코어 단면적(코어 크기)으로 충족될 수 있습니다. 요구 사항.

(7) 시스템 구조 압축 및 모델링 표준화

디지털 전기 측정 시스템은 소형, 경량이라는 특징을 가지고 있습니다. 지능형 배전반 시스템에 통합할 수 있으며 변전소의 메카트로닉스 설계 개념에 따라 기능 조합 및 장비 레이아웃을 최적화할 수 있습니다. 고전압 및 초고압 변전소에서 보호 장치, 측정 및 제어 장치, 오류 기록기 및 기타 자동 장치의 I/O 장치는 기본 지능형 장비의 일부이며 IED의 프로세스 긴밀한 설계를 실현합니다. 중저압 변전소 보호 및 모니터링 장치는 소형화되어 스위치 캐비닛에 완전히 설치될 수 있습니다.

IEC61850은 전력 시스템에 대한 모델링 표준을 확립하고 변전소 자동화 시스템에 대한 통합 및 표준 정보 모델과 정보 교환 모델을 정의합니다. 그 중요성은 주로 지능형 장치의 상호 운용성을 실현하고 변전소에서 정보 공유를 실현하며 시스템 유지 관리 구성 및 프로젝트 구현을 단순화하는 데 반영됩니다.

3.IEC61850 표준

IEC61850은 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission)의 TC57 실무 그룹에서 제정한 "변전소 통신 네트워크 및 시스템"에 대한 일련의 표준입니다. 네트워크 통신 플랫폼을 기반으로 하는 변전소 자동화 시스템에 대한 국제 표준 참조 자료입니다. 또한 이는 배전 센터부터 변전소, 변전소 내 및 배전 시스템까지의 전력 시스템에 대한 표준이 될 것입니다. 전기 자동화의 원활한 연결을 위한 통신 표준도 범용 네트워크 통신 플랫폼을 위한 산업 제어 통신 표준이 될 것으로 예상된다.

기존 통신 프로토콜 시스템과 비교할 때 IEC61850은 기술적으로 다음과 같은 뛰어난 기능을 가지고 있습니다. 1. 객체 지향 모델링 기술을 사용합니다. 2. 분산 및 계층화된 시스템을 사용합니다. 3. ACSI(추상 통신 서비스 인터페이스) 및 SCSM 기술을 매핑하는 특수 통신 서비스를 사용합니다. 4는 MMS(제조 메시지 사양) 기술을 사용합니다. 5 상호 운용성이 있습니다. 6은 미래 지향적인 개방형 아키텍처를 갖추고 있습니다.

6. 결론

우리나라의 변전소 자동화 시스템 적용은 매우 중요한 결과를 얻었으며 전력망의 경제적 운영 수준을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 현재 신기술의 지속적인 개발로 디지털 변전소가 등장하고 있습니다. 기존 변전소와 비교하여 디지털 변전소는 2차 배선 감소, 측정 정확도 향상, 신호 전송 신뢰성 향상, 전자기 호환성, 전송 과전압 및 케이블로 인한 2점 접지와 같은 문제 방지, 장비 간 문제 해결 등의 장점이 있습니다. 상호 운용성 문제, 변전소의 다양한 기능은 통합 정보 플랫폼을 공유하여 장비 중복을 방지하고 자동화된 운영 및 관리 수준을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 디지털 변전소는 변전소 자동화 기술의 발전 방향입니다.

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