[实用新型]一种光伏箱变保护测控通信一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及箱式变电站技术领域，特别是涉及一种支持IEC61850的光伏箱变保护测控通信一体化装置。

背景技术

箱变是箱式变电站的简称，箱式变电站又叫预装式变电所或预装式变电站。是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。箱式变电站适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电站，它替代了原有的土建配电房、配电站，成为新型的成套配电装置。箱式变电站适用于住宅小区、城市公用、繁华闹市、施工电源等，用户可根据不同的使用条件、负荷等级选择箱式变电站。箱式变电站自问世以来，发展极为迅速，在欧洲发达国家已占配电变压器的70%，美国已占90%。随着中国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造，箱式变电站必将得到广泛的应用。

中国自20世纪70年代后期，从法国、德国等引进及仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱式变电站称为欧式箱变，形象比喻为给高、低压开关柜、变压器盖了房子。其中，欧式箱变的箱体是由底座、外壳、顶盖三部分构成。底座一般用槽钢、角钢、扁钢、钢板等，组焊或用螺栓连接固定成型；为满足通风、散热和进出线的需要，还在相应位置开出条形孔和大小适度的圆形孔。箱体外壳、顶盖槽钢、角钢、钢板、铝合金板、彩钢板、水泥板等进行折弯、组焊或用螺钉、铰链或相关的专用附件连接成形。其设有独立的变压器室，变压器室主要由变压器、自动控温系统，照明及安全防护栏等构成。

从20世纪90年代起，中国引进美国箱式变电站，在结构上将负荷开关，环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器。变压器取消油枕，油箱及散热器暴露在空气中，这种箱式变电站称为美式箱变，形象比喻为变压器旁边挂个箱子。美式箱变最初是从欧式箱变发展而来的，其体积往往比较庞大，其过载能力强，允许过载2倍2个小时，过载1.6倍7个小时而不影响箱变寿命。其采用肘式插接头，可以十分方便高压进线电缆的连接，并可在紧急情况下作为负荷开关使用，即可带电拔插。其采用双熔断器保护，插入式熔断器为双敏熔丝（温度、电流）保护箱变二次侧发生的断路故障。后备限流保护熔断器保护箱变内部发生的故障，用于保护高压侧。其一般采用高燃油点。其高压负荷开关保护用熔断器等全部元件都与变压器铁芯、绕组放在同一油箱内。

目前，国产箱变同美式箱变相比，增加了接地开关、避雷器，接地开关与主开关之间有机械联锁，这样可以保证在进行箱变维护时人身的绝对安全。其每相用一只熔断器代替了美式箱变的两支熔断器保护，其最大特点是当任一相熔断器熔断之后，都会保证负荷开关跳闸而切断电源，而且只有更换熔断器后，主开关才可合闸。

其中，IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10,11,12(WG10/11/12)负责制定的。作为基于网络通信平台的变电站唯一的国际标准，IEC61850标准吸收了IEC60870系列标准和UCA的经验，同时吸收了很多先进的技术，对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统（SAS）的设计产生深刻的影响。它将不仅应用在变电站内，而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。其主要特点包括：1）定义了变电站的信息分层结构；2）采用了面向对象的数据建模技术；3）数据自描述；4）网络独立性。国内外各大电力公司、研究机构都在积极调整产品研发方向，力图和新的国际标准接轨，以适应未来的发展方向。

然而，近年来，我国新能源行业虽然发展较为迅速，尤其在光伏发电领域，由于国家政策的大力支持，目前已经进入井喷式高速发展阶段。在发展的过程中，相关的配套设施，尤其是以箱式变压器为中心的箱变保护测控装置，绝大部分产品功能不全面、采集信息量有限、产品功能整合度不高、通信接口有限。大部分箱变测控装置由于装置尺寸限制，电气量采集路数有限、开入采集路数较少、通信接口仅支持数量较少的RS485串口、以太网及光纤环网通信，通信协议仅支持Modbus或IEC103，不支持新一代变电站自动化系统国际标准IEC61850、不支持无线传感器接入以及视频摄像头接入等功能。

目前已有很多自动化系统支持IEC61850标准，而箱变测控装置作为光伏发电的核心，目前还没有完全按照该标准设计的箱式变电站。