Status perkembangan dan tren otomasi gardu induk terintegrasi

Gardu induk merupakan penghubung yang sangat diperlukan dan penting dalam sistem tenaga listrik. Ia bertanggung jawab atas tugas-tugas berat konversi tenaga listrik dan redistribusi tenaga listrik, dan memainkan peran yang menentukan dalam pengoperasian ekonomi jaringan listrik. Untuk meningkatkan tingkat operasi gardu induk yang stabil, mengurangi biaya pengoperasian dan pemeliharaan, meningkatkan manfaat ekonomi, dan memberikan layanan energi listrik berkualitas tinggi kepada pengguna, teknologi otomasi gardu induk yang komprehensif telah mulai bermunculan dan digunakan secara luas.

Otomatisasi gardu induk yang komprehensif adalah dengan menerapkan teknologi komputer dan teknologi komunikasi modern pada peralatan sekunder gardu induk (termasuk kontrol, sinyal, pengukuran, proteksi, perangkat otomatis dan perangkat kendali jarak jauh, dll.), dan menerapkan pemantauan dan pengukuran otomatis gardu induk melalui kombinasi fungsional dan kontrol dan koordinasi desain yang dioptimalkan, serta sistem otomasi komprehensif seperti komunikasi pengiriman. Mewujudkan otomatisasi gardu induk yang komprehensif dapat meningkatkan tingkat operasi ekonomi jaringan listrik, mengurangi investasi infrastruktur, dan menyediakan sarana untuk mempromosikan gardu induk tanpa pengawasan. Pesatnya perkembangan teknologi komputer, teknologi informasi dan teknologi jaringan telah menyebabkan kemajuan teknologi otomasi yang komprehensif di gardu induk. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan berkembangnya sistem pengukuran kelistrikan digital (seperti trafo fotolistrik atau trafo elektronik), peralatan listrik cerdas dan teknologi komunikasi terkait, sistem otomasi gardu induk yang terintegrasi bergerak menuju digitalisasi.

I. Fungsi pokok sistem otomasi terpadu gardu induk

Fungsi dasar sistem otomasi terpadu gardu induk tercermin dalam fungsi enam subsistem berikut:

1. Subsistem pemantauan;

2. Subsistem proteksi relai;

3. Subsistem kontrol komprehensif tegangan dan daya reaktif;

4. Subsistem kontrol pelepasan beban frekuensi rendah dari sistem tenaga;

5. Subsistem kontrol peralihan otomatis catu daya siaga;

6. Subsistem komunikasi.

Bagian ini relatif kaya isinya, dan banyak dokumen yang menjelaskannya secara detail, sehingga artikel ini tidak akan membahasnya secara detail.

II. Sistem otomasi gardu induk tradisional

1. Struktur sistem

Saat ini, struktur sistem otomasi gardu induk terintegrasi di dalam dan luar negeri diklasifikasikan menjadi tiga jenis berikut berdasarkan ide desain [1]:

(1) Terpusat

Gunakan komputer dengan tingkatan berbeda untuk memperluas sirkuit antarmuka periferalnya, mengumpulkan informasi analog, switching, dan digital gardu secara terpusat, melakukan pemrosesan dan perhitungan terpusat, dan menyelesaikan pemantauan komputer mikro, perlindungan komputer mikro, dan beberapa fungsi kontrol otomatis. Karakteristiknya adalah: persyaratan kinerja komputer yang tinggi, skalabilitas dan pemeliharaan yang buruk, dan cocok untuk gardu induk menengah dan kecil.

(2) Didistribusikan

Dibagi menurut objek yang dipantau atau fungsi sistem gardu induk, beberapa CPU bekerja secara paralel, dan teknologi jaringan atau metode serial digunakan untuk mengimplementasikan komunikasi data antar CPU. Sistem terdistribusi mudah untuk diperluas dan dipelihara, dan kegagalan lokal tidak mempengaruhi pengoperasian normal modul lainnya. Mode ini dapat digunakan untuk pengelompokan layar terpusat atau pengelompokan layar terpisah selama instalasi.

(3) Distribusi terdesentralisasi

Setiap akuisisi data, unit kontrol (unit I/O) dan unit perlindungan di lapisan rongga dipasang secara lokal pada kabinet sakelar atau di dekat peralatan lainnya. Setiap unit bersifat independen satu sama lain dan hanya saling terhubung melalui jaringan komunikasi dan terhubung ke unit pengukuran dan pengendalian tingkat gardu induk utama. komunikasi. Fungsi yang dapat diselesaikan di tingkat rongga tidak bergantung pada jaringan komunikasi, seperti fungsi proteksi. Jaringan komunikasi biasanya berupa serat optik atau twisted pair, yang memampatkan peralatan sekunder dan kabel sekunder secara maksimal, sehingga menghemat investasi konstruksi teknik. Instalasi dapat tersebar di setiap kompartemen, atau dapat berupa pengelompokan layar secara terpusat atau hierarkis di ruang kontrol. Bisa juga satu bagian berada di ruang kontrol dan bagian lainnya tersebar di kabinet saklar.

2.Permasalahan yang ada

Sistem otomasi terintegrasi gardu induk telah mencapai hasil penerapan yang baik, namun terdapat juga kekurangan, terutama tercermin pada: 1. Pertukaran informasi antara primer dan sekunder masih melanjutkan mode pengkabelan kabel tradisional, yang berbiaya tinggi dan tidak nyaman dalam konstruksi dan pemeliharaan; 2. Bagian pengumpulan data sekunder sering dilakukan secara berulang-ulang, sehingga membuang-buang sumber daya; 3. Standardisasi informasi tidak memadai, pembagian informasi rendah, banyak sistem hidup berdampingan, dan sulitnya interkoneksi antar perangkat dan antara perangkat dan sistem, membentuk pulau-pulau informasi dan mempersulit penerapan informasi secara komprehensif; 4. Ketika terjadi kecelakaan, sejumlah besar informasi alarm kejadian akan muncul, tanpa mekanisme penyaringan yang efektif, sehingga mengganggu penilaian kesalahan yang benar oleh operator yang bertugas.

AKU AKU AKU. Gardu digital

Gardu induk digital merupakan tahap selanjutnya dalam pengembangan otomasi gardu induk. "Rencana Pengembangan Sains dan Teknologi" Perusahaan Jaringan Listrik "Rencana Lima Tahun Kesebelas" telah dengan jelas menyatakan bahwa selama periode "Rencana Lima Tahun Kesebelas", gardu induk digital akan dipelajari dan stasiun percontohan akan dibangun. 2, dan saat ini sudah ada gardu induk digital. Selesai dan dioperasikan, seperti gardu digital 110 kV Transformasi Konvensi dan Pameran Fuzhou.

1. Konsep gardu induk digital

Gardu induk digital mengacu pada gardu induk di mana proses pengumpulan, transmisi, pemrosesan, dan keluaran informasi sepenuhnya digital. Karakteristik dasarnya adalah peralatan cerdas, jaringan komunikasi, serta operasi dan manajemen otomatis.

Gardu induk digital memiliki fitur utama sebagai berikut:

(1) Peralatan utama yang cerdas

Peralatan primer cerdas seperti trafo elektronik dan sakelar cerdas (atau sakelar tradisional dengan terminal cerdas) menggunakan keluaran digital. Perangkat utama dan perangkat sekunder bertukar nilai pengambilan sampel, jumlah status, perintah kontrol, dan informasi lainnya melalui transmisi serat optik dari informasi yang dikodekan secara digital.

(2) Jaringan peralatan sekunder

Jaringan komunikasi digunakan untuk bertukar informasi seperti nilai analog, nilai switching, dan perintah kontrol antara perangkat sekunder, dan kabel kontrol dihilangkan.

(3) Otomatisasi sistem manajemen operasi

Sistem otomasi seperti sistem analisis kesalahan otomatis, sistem pemantauan status kesehatan peralatan, dan sistem kendali terprogram harus disertakan untuk meningkatkan tingkat otomasi dan mengurangi kesulitan dan beban kerja pengoperasian dan pemeliharaan.

2. Karakteristik teknis utama gardu induk digital

(1) Digitalisasi pengumpulan data

Tanda utama dari gardu induk digital adalah penggunaan sistem pengukuran listrik digital (seperti trafo fotolistrik atau trafo elektronik) untuk mengumpulkan parameter listrik seperti arus dan tegangan 3 untuk mencapai isolasi listrik yang efektif pada sistem primer dan sekunder dan meningkatkannya. jangkauan pengukuran besaran listrik dan meningkatkan akurasi pengukuran, sehingga memberikan dasar untuk mewujudkan transformasi dari redundansi perangkat gardu induk konvensional menjadi redundansi informasi dan penerapan integrasi informasi.

(2) Distribusi hierarki sistem

Perkembangan sistem otomasi gardu induk telah mengalami peralihan dari terpusat menjadi terdistribusi. Sebagian besar sistem otomasi gardu induk terdistribusi hierarkis generasi kedua menggunakan teknologi komunikasi jaringan yang matang dan protokol interkoneksi terbuka, yang dapat mencatat informasi peralatan secara lebih lengkap dan secara signifikan meningkatkan kecepatan respons sistem. Struktur sistem otomasi gardu digital secara fisik dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu peralatan primer cerdas dan peralatan sekunder jaringan; dalam hal struktur logis, dapat dibagi menjadi "lapisan proses" dan "lapisan teluk" sesuai dengan definisi standar komunikasi IEC61850. "," Lapisan Kontrol Stasiun "tiga tingkat. Komunikasi jaringan berkecepatan tinggi digunakan di dalam dan di antara setiap tingkat.

(3) Jaringan interaksi informasi dan integrasi aplikasi informasi

Gardu induk digital menggunakan trafo digital baru berdaya rendah, bukan trafo konvensional, untuk secara langsung mengubah tegangan tinggi dan arus tinggi menjadi sinyal digital. Pertukaran informasi terjadi antar perangkat di situs melalui jaringan berkecepatan tinggi. Perangkat sekunder tidak memiliki antarmuka I/O dengan fungsi duplikat. Perangkat fungsional konvensional menjadi modul fungsional logis untuk mencapai pembagian data dan sumber daya. Saat ini, IEC61850 telah ditetapkan secara internasional sebagai standar komunikasi otomasi gardu induk.

Selain itu, gardu digital mengintegrasikan informasi dan mengoptimalkan fungsi perangkat sistem sekunder asli yang tersebar, sehingga secara efektif dapat menghindari duplikasi konfigurasi perangkat keras dalam perangkat pemantauan, pengendalian, proteksi, pencatatan kesalahan, pengukuran dan pengukuran masalah gardu induk konvensional seperti karena tidak adanya pembagian informasi dan biaya investasi yang tinggi.

(4) Pengoperasian peralatan cerdas

Sistem sekunder pemutus sirkuit tegangan tinggi yang baru dibuat menggunakan mikrokomputer, teknologi elektronika daya, dan sensor baru. Kecerdasan sistem pemutus sirkuit diwujudkan oleh sistem sekunder yang dikendalikan komputer mikro, IED, dan perangkat lunak cerdas yang sesuai. Perintah perlindungan dan kontrol dapat diteruskan. Jaringan serat optik menjangkau sistem sirkuit sekunder dari gardu induk nonkonvensional, memungkinkan antarmuka digital dengan mekanisme pengoperasian pemutus sirkuit.

(5) Status pemeliharaan peralatan

Di gardu induk digital, data status pengoperasian jaringan listrik serta informasi kesalahan dan tindakan berbagai perangkat IED dapat diperoleh secara efektif untuk mencapai pemantauan operasi dan status loop sinyal yang efektif. Hampir tidak ada unit fungsional yang tidak dipantau di gardu induk digital, dan tidak ada titik buta dalam pengumpulan karakteristik status peralatan. Strategi pemeliharaan peralatan dapat diubah dari "pemeliharaan rutin" pada peralatan gardu induk konvensional menjadi "pemeliharaan bersyarat", sehingga sangat meningkatkan ketersediaan sistem.

(6) Prinsip pengukuran LPCT dan tampilan instrumen inspeksi

Seperti disebutkan sebelumnya, LPCT sebenarnya merupakan trafo arus elektromagnetik dengan karakteristik keluaran daya rendah. Dalam standar IEC tercantum sebagai bentuk implementasi trafo arus elektronik, yang merupakan trafo arus elektromagnetik. Arah pengembangan dengan prospek penerapan yang luas. Karena keluaran LPCT umumnya diberikan langsung ke rangkaian elektronik, beban sekundernya relatif kecil; intinya umumnya terbuat dari bahan yang sangat permeabel secara magnetis seperti paduan mikrokristalin, dan akurasi pengukuran dapat dipenuhi dengan penampang inti yang lebih kecil (ukuran inti). persyaratan.

(7) Pemadatan struktur sistem dan standardisasi pemodelan

Sistem pengukuran kelistrikan digital memiliki karakteristik ukuran kecil dan ringan. Ini dapat diintegrasikan ke dalam sistem switchgear cerdas, dan kombinasi fungsional serta tata letak peralatan dapat dioptimalkan sesuai dengan konsep desain mekatronik gardu induk. Di gardu induk bertegangan tinggi dan ultra-tinggi, unit I/O dari perangkat proteksi, perangkat pengukuran dan kontrol, perekam kesalahan, dan perangkat otomatis lainnya merupakan bagian dari peralatan cerdas primer, yang mewujudkan desain IED yang menutup proses; di gardu induk tegangan menengah dan rendah Perangkat proteksi dan pemantauan dapat diperkecil, dipadatkan, dan dipasang seluruhnya pada kabinet sakelar.

IEC61850 menetapkan standar pemodelan untuk sistem tenaga dan mendefinisikan model informasi terpadu dan standar serta model pertukaran informasi untuk sistem otomasi gardu induk. Signifikansinya terutama tercermin dalam mewujudkan interoperabilitas perangkat cerdas, mewujudkan berbagi informasi di gardu induk dan menyederhanakan konfigurasi pemeliharaan sistem dan implementasi proyek.

3. Standar IEC61850

IEC61850 adalah serangkaian standar untuk "Jaringan dan Sistem Komunikasi Substasiun" yang dirumuskan oleh kelompok kerja TC57 Komisi Elektroteknik Internasional. Ini adalah referensi standar internasional untuk sistem otomasi gardu induk berdasarkan platform komunikasi jaringan. Hal ini juga akan menjadi standar untuk sistem tenaga listrik mulai dari pusat pengiriman hingga gardu induk, di dalam gardu induk, dan sistem distribusi. Standar komunikasi untuk sambungan otomasi kelistrikan yang mulus juga diharapkan menjadi standar komunikasi kontrol industri untuk platform komunikasi jaringan universal.

Dibandingkan dengan sistem protokol komunikasi tradisional, secara teknis IEC61850 memiliki fitur-fitur luar biasa berikut: 1. Gunakan teknologi pemodelan berorientasi objek; 2. Menggunakan sistem terdistribusi dan berlapis; 3. Menggunakan Antarmuka Layanan Komunikasi Abstrak (ACSI) dan teknologi SCSM pemetaan layanan komunikasi khusus; 4 menggunakan teknologi MMS (Spesifikasi Pesan Pabrikan); 5 memiliki interoperabilitas; 6 memiliki arsitektur terbuka dan berorientasi masa depan.

VI. Kesimpulan

Penerapan sistem otomasi gardu induk di negara kita telah mencapai hasil yang sangat signifikan dan berperan penting dalam meningkatkan tingkat operasi ekonomi jaringan listrik. Saat ini, dengan terus berkembangnya teknologi baru, gardu induk digital pun bermunculan. Dibandingkan dengan gardu induk tradisional, gardu induk digital memiliki keunggulan sebagai berikut: mengurangi kabel sekunder, meningkatkan akurasi pengukuran, meningkatkan keandalan transmisi sinyal, menghindari masalah seperti kompatibilitas elektromagnetik, tegangan berlebih transmisi dan grounding dua titik yang disebabkan oleh kabel, dan menyelesaikan masalah antar peralatan. Masalah interoperabilitas, berbagai fungsi gardu induk dapat berbagi platform informasi terpadu, menghindari duplikasi peralatan, dan selanjutnya meningkatkan tingkat operasi dan manajemen otomatis. Gardu Induk Digital merupakan arah pengembangan teknologi otomasi gardu induk.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.