光電傳感器在變電站自動化系統中的應用
光電傳感器如何在變電站自動化系統中運用呢,首先必須滿足不同水平的變電站自動化系統。將IEC定義的合并單元(Merging Unit,MU)擴展到儀用傳感器單元 (Instrument Transducer Unit,ITU),與老系統兼容,使光電傳感器既具備將傳統互感器輸出模擬量數字化的功能,也具備輸出模擬量的功能。從而具有較高的靈活性,很容易與各種系統接口配合使用。ITU的功能結構圖如圖3所示。
ITU的設計應該遵循模塊組件化原則。ITU中含有合并單元、數據通信模塊、集成故障錄波儀、時鐘控制裝置等模塊。利用模塊化的通信組件,ITU 實現與間隔層設備的點對點和過程總線通信,并可方便地升級到IEC 61850-9-2標準通信協議。以ITU為底層基本處理單元,取代傳統互感器和二次電纜,實現光電傳感器在變電站自動化系統中的應用。
為了更好地推動變電站自動化系統水平的提高,ITU在變電站自動化系統的應用存在3個階段:
1)兼容傳統互感器,點對點通信和過程總線相結合階段
該階段中,光電傳感器的測量數據是通過點對點連接,直接傳送到保護裝置的,目前IEC定義了該連接的標準協議有IEC 61850-9-1和 IEC 60044-8。同時ITU還將RMS值通過過程總線傳送到間隔層處理單元,過程總線還負責監控開關設備信息的傳送。過程總線標準有 IEC61850-9-2,實施中可以考慮10Mbit/s的以太網。其原理示意圖如圖4所示。
· 2)過程總線共享傳感器數據階段
該階段,原來分開傳送的測量數據和控制數據將通過過程總線合二為一。該合并簡化了間隔單元里復雜的接線狀況,但同時由于實時的ITU測量數據和保護設備的控制命令都是通過過程總線傳送的,過程總線的傳輸速度和響應能力比前一階段要求更高。過程總線標準IEC 61850-9-2依然適用,實施中可以考慮100Mbit/s的以太網。
3)過程總線和站級總線統一,全站共享數據階段
隨著快速以太網技術的發展以及現代網絡交換技術,使得連接站級總線和下面的過程層總線成為可能,在網絡通信應用層中統一使用MMS協議標準的基礎上,將保證通信系統的實時響應等性能指標不受影響。總線統一的好處首先是信息的完全共享,統一的訪問和存儲方式,并且間隔層的設備只需要一個通信接口,將大大降低設備和變電站運行和維護費用。該階段的實現有賴于分等級的快速以太網技術的成熟和變電站通信協議的完善。其原理示意圖參見圖2所示。
5結論
利用光電傳感器的光電轉換和數據通信功能改造電磁式互感器,實現過程層和間隔層的點對點/多點對多點或現場總線通信,將會成為我國變電站自動化系統改造升級的有效途徑。而建設以光電傳感器和其他智能電子設備為基礎的新型變電站自動化系統,實現變電站站內各層間的無縫通信,最大限度的滿足信息共享和系統集成的要求,則是我國變電站自動化系統的發展方向。
關鍵字:光電傳感器,自動化系統,變電站,電磁式互感器
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