論變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

1、論變電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng) 【摘要】 本文闡述了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有不同的功能,通過(guò)對(duì)超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中集中模式、相對(duì)分散模式、分層分布分散模式等主要結(jié)構(gòu)模式的介紹,在模式化方案實(shí)施的基礎(chǔ)上,對(duì)超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在以后的發(fā)展模式再作探討。 【關(guān)鍵詞】 功能系統(tǒng)模式 1 變電站結(jié)構(gòu)自動(dòng)化系統(tǒng)采用的主要形式 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式從早期的以集中為主,發(fā)展到現(xiàn)在的以相對(duì)分散和分層分布分散為主,經(jīng)歷了一個(gè)探索、改進(jìn)和完善提高的過(guò)程,在模式設(shè)計(jì)和實(shí)際的工程建設(shè)中都有應(yīng)用。 所謂集中模式,指的是保護(hù)、監(jiān)控、通信等自動(dòng)化功能模塊均在控制室集中布置,各模塊從物理上聯(lián)系較弱甚至毫無(wú)聯(lián)系。集中式結(jié)構(gòu)的變電

2、站自動(dòng)化系統(tǒng)是采用不同檔次的計(jì)算機(jī),擴(kuò)展其外圍接口電路,集中采集變電站的模擬量、開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量等信息,集中進(jìn)行計(jì)算與處理,分別完成微機(jī)控制、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,可減少占地面積,造價(jià)低,適用于對(duì)35kv或規(guī)模較小的變電站,但運(yùn)行可靠性較差,組態(tài)不靈活。早期的系統(tǒng),包括許多引進(jìn)的產(chǎn)品,主要采用這種結(jié)構(gòu)模式,目前仍有為數(shù)不少的這樣的系統(tǒng)在運(yùn)行。 相對(duì)分散模式,指的是自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備按站內(nèi)的電壓等級(jí)或一次設(shè)備布置區(qū)域劃分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小區(qū),在該小區(qū)內(nèi)建設(shè)相應(yīng)的設(shè)備小室,保護(hù)、監(jiān)控等設(shè)備安裝于設(shè)備小室中,主站通信控制器、直流、錄波等設(shè)備仍集中安裝在控制室,各小室之間以

3、及與控制室之間均通過(guò)工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 分層分布分散模式亦即全監(jiān)控,指的是參照中低壓變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式,除主變、母線和高壓線路的保護(hù)測(cè)控中央信號(hào)、通信仍采用集中組屏外,出線、電容器的保護(hù)、監(jiān)控等設(shè)備完全按設(shè)備間隔安裝于就地的設(shè)備小室或直接安裝在一次設(shè)備上,各模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)局域總線和通信規(guī)約互聯(lián)當(dāng)然,也可按集中組屏的方式安裝這些模塊。 上述三種變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的推出,雖有時(shí)間先后,但并不存在前后替代的情況,變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點(diǎn)和變電站的實(shí)際情況,予以選配。 2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能很多,在選擇時(shí),除了必須保證所選系統(tǒng)功能滿足變電站的需要之外

4、,而且要求技術(shù)有一定的先進(jìn)性,現(xiàn)將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能概括如下: (1)微機(jī)保護(hù):是對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù),包括線路保護(hù),變壓器保護(hù),母線保護(hù),電容器保護(hù)及備自投,低頻減載等安全自動(dòng)裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能:故障記錄;存儲(chǔ)多套定值;顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息,動(dòng)作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號(hào)。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對(duì)時(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。 (2)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)量包括:斷路器狀態(tài),隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài),變壓器分接頭信號(hào)及變電站一次設(shè)備告警信號(hào)、事故跳閘總信號(hào)、預(yù)告信號(hào)等。目前這些信號(hào)大

5、部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng),也可通過(guò)通信方式獲得。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(wú)功功率值。饋線電流,電壓和有功、無(wú)功功率值。 (3)事件記錄和故障錄波測(cè)距。事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄,開(kāi)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(shí)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(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算,再將數(shù)字化的波型及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。 (4)控制和操作功能。操作人員可通過(guò)后臺(tái)機(jī)屏幕對(duì)斷路器,隔離開(kāi)關(guān),變壓器分接頭,電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無(wú)法操作被控設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6、時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。 (5)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(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對(duì)裝置本身實(shí)時(shí)自檢功能,方便維護(hù)與維修,可對(duì)其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測(cè)等方法實(shí)時(shí)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。 (6)數(shù)據(jù)處理和記錄。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,它包括上一級(jí)調(diào)度中心,變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù),主要有:斷路器動(dòng)作次數(shù);斷路器切除故障時(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù);輸電線路的有功、無(wú)功,變壓器的有功、無(wú)功、母線電壓定時(shí)記錄的最大,最小值及其時(shí)間;獨(dú)立負(fù)荷有功、無(wú)功,每天的峰谷值及其時(shí)間;控制操作及修改整定值的

7、記錄。 (7)人機(jī)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、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等,其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對(duì)時(shí),統(tǒng)一時(shí)鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。 3 設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則 近些年來(lái),實(shí)踐證明,只要堅(jiān)持按照“運(yùn)行可靠、功能實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理、維護(hù)方便、易于推廣”的選型原則去實(shí)施,便會(huì)成效顯著,偏離了這個(gè)原則,就收不到應(yīng)有的效果。 運(yùn)行可靠體現(xiàn)在:(1)本身各模塊能穩(wěn)定協(xié)調(diào)地工作;(2)關(guān)鍵部

8、分一定要有冗余、備份等措施,不因單個(gè)模塊的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行;(3)抗干擾能力強(qiáng)。 功能實(shí)用體現(xiàn)在:(1)基本功能、日常操作所需的功能必須完備、簡(jiǎn)明;(2)信息分流,哪一層需要的信息才送往哪一層。技術(shù)先進(jìn)體現(xiàn)在:(1)采用當(dāng)前的主流技術(shù);(2)符合開(kāi)放、分布分散分層的標(biāo)準(zhǔn)。一定要改變可靠的必然在技術(shù)上落后、技術(shù)先進(jìn)的必然不可靠的觀念。如果能夠把握好設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造、安裝投運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié),是可以做到先進(jìn)性與可靠性相統(tǒng)一的。 由于微處理器和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高,結(jié)構(gòu)體系不斷完善,全分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的選型提供了一個(gè)更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的增多,無(wú)論是新建、擴(kuò)建或技改工程,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的選型都應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)電公司下發(fā)的有關(guān)選型規(guī)定,力求做到選型規(guī)范化。 4 結(jié)語(yǔ) 我國(guó)的變電站自動(dòng)化已走過(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)而曲折的過(guò)程,目前逐步趨向成熟和理性,這為