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2020年12月9日

倍福为瑞士西区领先的电力公司提供集成式测量技术

EtherCAT 端子模块助力确保电力公司实现可靠的电网管理并降低成本

Romande Energie SA 是瑞士五大能源公司之一,在其变电站中采用了倍福的 EL3453 功率测量端子和其它 EtherCAT 端子模块,以保障其电网的可用性。这是在二级数据采集系统的帮助下实现的,该系统可以补偿一级采集路径的部分或全部故障。

Romande Energie 在沃州以及瓦莱州、弗里堡州和日内瓦州等地区生产、分配和销售电能。它还作为配电网络运营商负责 125 kV 电网的运维,为 30 多万名客户,约 50 万人提供服务。电网基础设施包括 45 个中高压变电站、3200 个中低压变电站、长达 10000 公里的电力线,以及长达 720 公里的光纤线。

Romande Energy 公司自 2017 年起就开始采用倍福控制技术。他们选择倍福的主要原因是,倍福能够提供结构紧凑且价格经济的 CX9020 嵌入式控制器,为针对电力基础设施的 StreamX® 模块化软件网关解决方案的使用提供了理想的平台。Romande Energie 和 Services Industriels de Genève 公司合作开发完成了 StreamX®,旨在为变电站的建设和运营实现标准化通信。Romande Energie 公司认为,使用他们自己的网关(基于 StreamX® 产品)能够显著简化现有设施,减少到只需一个开发工具,并实现了应用的标准化。同时也省去了使用多个专有工具,从而大大降低了成本。Romande Energie 认为,倍福产品的长期可供货性对实施工作也很重要,因为变电站的寿命周期约为 30 年。

用于测量功率流向的二次回路

Romande Energie 通过一个可以 24 小时监测功率流向的区域控制中心管理其电网。中高压变电站通过一个专用的通信网络进行远程控制。每个中低压变电站不间断地传输其状态信息,从而将电网拓扑结构的状态信息传输给控制中心。中低压变电站内有用于保护和控制功能的智能装置,以确保电力分配安全可靠。如果发生故障,这些智能电子装置就会中断线路,或确保相应的开关装置按照控制中心发出的指令运行。它们还会将断路器和隔离开关的位置以及电压、电流和各种输出值等各种测量数据传输给控制中心。

Romande Energie 公司项目工程师 Patrick Ducret 和 Gabriel Pelet 以及倍福伊韦尔东办事处的 Vincent Hauert(从左到右)在高压开关设备前。
Romande Energie 公司项目工程师 Patrick Ducret 和 Gabriel Pelet 以及倍福伊韦尔东办事处的 Vincent Hauert(从左到右)在高压开关设备前。

由于 Romande Energie 遵守瑞士电力企业协会关于在供应连续性框架内提供信息和通信技术的建议,必须随时确保电网的透明度,因此需要安装一个紧急采集系统。这个二次系统配备了倍福大量的 EtherCAT I/O,在光纤环路上运行,可以补偿主采集系统的部分或全部故障。

  • EL1712-0020(120 V DC)数字量输入端子模块可以采集开关(电源开关、隔离开关和断路器)的位置数据、报警组信息和看门狗信号。
  • ES1008(24 V DC,3 ms)数字量输入端子模块用于采集如应急服务和当地变电站管理系统的状态信息(包括 110 V DC 配电、火灾报警信号和现场工作人员的状态信息)等信号。

实践证明,“ES”版本的可插拔 EtherCAT 端子模块为 Romande Energie 在设计保护外壳和开关柜以及排除故障时带来了特别大的便利,可以在不修改任何接线的情况下更换 I/O。

电力测量端子模块在高压系统中的应用

电网线路上安装的每个高压模块中都配备了 EL3453 三相电力测量端子模块。测量电压高达 690 V AC,输入端直接连接电磁式互感器的低压侧。Romande Energie 的高压装置中提供电流、电压和功率值以及功率流向等测量数据。

过去,相应的测量只能通过传感器实现,因为现有的设备不支持电磁式互感器中的二次侧电压和电流。而倍福的 EL3453 节省了这些额外的成本。此外,EtherCAT 电力测量端子模块可以承受设备发生故障时可能出现的大电流。额定测量电流通常为 1 A,但在 1 秒钟内可以上升到最大 60 A。EL3453 不仅能够免去使用传感器,节省了成本,而且还显著简化了安装工作。最重要的是,它还可以降低硬件成本,为中高电压设施提供标准化的解决方案,同时整个控制和数据采集系统只需使用一个开发工具,即可满足主通道和次通道的需求。

电网中的中压装置

中压系统(10 至 20 kV)馈入至地区变电站,为电力公司的最终客户提供中压和低压电力。在这里,倍福的 EtherCAT 端子模块(ES1008)负责传输信息(断路器和/或开关位置、接地故障和短路检测),控制中心用来管理电网。它们还为电网状态评估以及管理电力流和分析紧急情况提供了基础。ES2624(125 V AC/30 V DC)继电器输出端子模块用于传输打开和/或关闭开关设备(电源开关和断路器)的指令。由于 Romande Energie 的中压配电网很少需要进行测量,因此他们没有其中压系统配备电力测量端子模块。仅使用了少量通过 Modbus 或 IEC 61850 协议运行的测量设备,而且 EL6614 以太网交换机端子模块完全支持这些设备。