[发明专利]一种基于IEC61850标准的水电站智能现地控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于IEC61850标准的水电站智能现地控制系统及方法，控制系统包括单元设备控制层、单元层以及过程层，单元层和过程层之间仅通过GOOSE网连接；过程层包括IO智能终端以及至少一个用于实现同期功能的同期智能终端，IO智能终端和同期智能终端连接所述GOOSE网。本发明取消了SV网及合并单元，由硬接线将PT、CT等信号接入相应IO智能终端，并在过程层设置同期智能终端以实现同期功能，简化了智能现地控制单元的架构，提升了水电站安全可靠运行水平。

技术领域

本发明涉及一种基于IEC61850标准的水电站智能现地控制系统及方法，属于智能水电站技术领域。

背景技术

目前国内智能水电站建设处于研究和试点阶段，国内各大设计院、科研院所及设备厂家对智能水电站提出了一些理论和思路，少数几个已建成的水电站对部分设备进行了智能化改造，并给出了智能水电站现地控制单元架构，如图1所示为智能水电站机组现地控制单元架构示意图。智能水电站现地控制单元LCU基于IEC61850标准，划分为厂站层、单元层和过程层，各种设备信息的传递都以数字信号为准，采用SV、GOOSE网络进行交互，解决了传统水电站缺乏统一接口和数据结构，难以实现互兼容和互操作，使用大量电缆易受电磁干扰，数据共享困难，可靠性差等问题。但该架构也存在一定的不足，尤其是在同期方面，以下加以说明：

同期对实时性、可靠性要求较高，但在现有智能水电站现地控制单元架构下，同期存在采样和网络传输延时，易造成非同期合闸。PT信号经电子式互感器、合并单元、网络交换机传输存在采样延时和网络传输延时，同样经GOOSE网络传输的调节指令和合闸指令也存在网络延时，这些延时的存在易错过同期时刻，导致非同期合闸。

智能水电站由于信息的数字化传输和高度数据共享，导致常规水电站中测试和应急情况下的独立手动同期回路无法实现。PT信号、开关量信号的数字化采集和传输，无法按常规水电站的模式设置独立的手动同期回路，导致在合并单元、网络交换机、光纤等任一环节故障都将无法实现同期，造成机组停运。虽然电子式互感器具有一系列的优点，但现阶段电子式互感器技术成熟度不高，存在问题较多，影响变电站、电厂的可靠运行。

2014年底，国网对已投运的1679座智能变电站进行故障统计，存在各类设备缺陷2504个，其中合并单元为473个，约占19％。合并单元缺陷主要表现为异常告警、误发数据、硬件质量、配置错误等，并造成保护采样处理时间较长，整组动作时间较常规保护长约10ms，严重影响变电站可靠运行。

综上所述，现阶段智能水电站现地控制单元LCU虽然按IEC61850标准实现了水电站的智能化，但在同期实时性及操作方式、电子式互感器的成熟度、合并单元的可靠性存在欠缺，影响电厂的可靠运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于IEC61850标准的水电站智能现地控制系统及方法，用于解决现有水电站智能现地控制系统同期方面存在的缺陷这一技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于IEC61850标准的水电站智能现地控制系统，包括以下方案：

系统方案一：包括单元设备控制层、单元层以及过程层，所述单元层和过程层之间仅通过GOOSE网连接；所述过程层包括IO智能终端以及至少一个用于实现同期功能的同期智能终端，所述IO智能终端和同期智能终端连接所述GOOSE网。

系统方案二：在系统方案一的基础上，所述同期智能终端设置有用于实现同期功能的同期板卡。

系统方案三：在系统方案二的基础上，所述同期板卡以硬接线方式引入同期点两侧PT电压信号。

系统方案四、五：分别在系统方案二、三的基础上，所述同期板卡安装有独立的手动同期回路。

系统方案六、七：分别在系统方案四、五的基础上，所述手动同期回路包括同步表、同期检查继电器、同期点选择继电器、调压开关、调频开关、断路器合分开关和重动继电器。