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變電站綜合;自動化系統(tǒng);結(jié)構(gòu);功能文章要介紹的是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和重要性,提出了變電站綜合自動化基本概念,并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通方式和能實現(xiàn)的基本功能及變電站自動化的發(fā)展前景進行分析。
一、概述電網(wǎng)是一個不可分割的整體,對整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備進行綜合利用,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展,一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面,保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng),是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言,大致存在以下幾種結(jié)構(gòu):
分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設(shè)備,將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計,采用主從CPU系統(tǒng)工作方式,多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力,解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題,提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護,局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu),較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來,顯示出強大的生命力。目前,還存在在抗電磁干擾、傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口,集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等,集中進行計算和處理,分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能,后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式,這種結(jié)構(gòu)有以下不足:
前置管理機任務(wù)繁重、引線多,降低了整個系統(tǒng)的可靠性,若前置機故障,將失去當(dāng)?shù)丶斑h方的所有及功能。
軟件復(fù)雜,修改工作量大,系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。
組態(tài)不靈活,對不同主接線或規(guī)模不同的變電站,軟、硬件都必須另行設(shè)計,工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。
分層分布式結(jié)構(gòu)
按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級——變電站層和就地單元控制級——間隔層(間隔單元)的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層,即變電站層、通信層和間隔層。
這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點:
可靠性提高,任一部分設(shè)備故障只影響局部,即將“危險”分散,當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障,只影響到監(jiān)控部分,而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行;段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷,比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。
可擴展性和開放性較高,利于工程的設(shè)計及應(yīng)用。站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少,節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。三、常見通方式目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通方式,在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前,無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通速度緩慢的缺陷?,F(xiàn)場總線的應(yīng)用部分地緩解了便電站自動化系統(tǒng)對通信的需求,但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘,以太網(wǎng)的應(yīng)用,使通問題迎刃而解。常見的通方式有:
雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機模式,主要是用于220-500kV變,在實現(xiàn)上可以是雙控機+雙服務(wù)器方式,支撐光/電以太網(wǎng);單以太網(wǎng),雙/單監(jiān)控機模式;雙LON網(wǎng),雙監(jiān)控機模式;單LON網(wǎng),雙/單監(jiān)控機模式。四、變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)的功能微機保護:是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進行保護,包括線路保護,變壓器保護,母線保護,電容器保護及備自投,低頻減載等安全自動裝置。各類保護應(yīng)具有下列功能:故障記錄;存儲多套定值;顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ担慌c監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障,動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對時鐘等命令。通信應(yīng)采用標準規(guī)約。
數(shù)據(jù)采集及處理功能:包括狀態(tài)數(shù)據(jù),模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)
狀態(tài)量采集。狀態(tài)量包括:斷路器狀態(tài),隔離開關(guān)狀態(tài),變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng),也可通過通信方式獲得。
模擬量采集。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括:各段母線電壓、線路電壓,電流和有功、無功功率值。饋線電流,電壓和有功、無功功率值。
事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應(yīng)包含保護動作序列記錄,開關(guān)跳合記錄。
變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn),一是集中式配置專用故障錄波器,并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型,即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算,再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
控制和操作功能。操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器,隔離開關(guān),變壓器分接頭,電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。
防誤閉鎖功能。系統(tǒng)的自診斷功能
系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能,方便維護與維修,可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查,能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷,并給出提示,指出故障位置。
數(shù)據(jù)處理和記錄。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,它包括上一級調(diào)度中心,變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù),主要有:
斷路器動作次數(shù);斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù);輸電線路的有功、無功,變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大,最小值及其時間;獨立負荷有功、無功,每天的峰谷值及其時間;控制操作及修改整定值的記錄。
根據(jù)需要,該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉崿F(xiàn),也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。
人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能。系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,自診、斷也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。
本功能在常規(guī)遠動“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等,其量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對時,統(tǒng)一時鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\行維護功能。五、結(jié)語通過以上分析,能看到變電綜合自動化對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到了很大的促進作用,它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進步和硬件軟件環(huán)境的改善,它的優(yōu)越性必將進一步體現(xiàn)出來。
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(責(zé)任編輯:xy)
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