基于以太網(wǎng)技術(shù)的變電站自動化系統(tǒng)改造

基于以太網(wǎng)技術(shù)的變電站自動化系統(tǒng)改造

1電力系統(tǒng)運行監(jiān)控、控制和運行維護功能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體功能要求主要取決于傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地位、功能、傳感器網(wǎng)絡(luò)的范圍和設(shè)備的狀況。同時,這些功能要適應(yīng)以下基本要求。(1)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,繼電保護系統(tǒng)能準(zhǔn)確檢測故障,迅速切除故障,使故障造成的影響限制在盡可能小的范圍;(2)收集、處理各種設(shè)備的運行信息和數(shù)據(jù),按要求對電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和運行操作;(3)遠方集控站或調(diào)度對變電站失去監(jiān)控的情況下,變電站的后備控制能對變電站進行控制。1.1接從400kv性能(1)主變增設(shè)為兩臺50MVA有載調(diào)壓風(fēng)冷變壓器,各帶中性點刀閘一把;(2)110kV進線為兩條永延I、II,直接從330kV延安變110kV母線供電,主接線形式為110kV母線為單母分段形式;35kV母線為雙母線形式;10kV母線為單母分段形式。(3)在10kV兩段母線上各裝設(shè)兩檔與三檔控制的電容器各一組的無功補償設(shè)備。其中I段為2X3000kVR,II段為2000+4000kVR。(4)選擇所用變?yōu)閮膳_有中性點的接地變,在接地變的中性點裝設(shè)消弧線圈。1.2測控保護單元硬件結(jié)構(gòu)采用分散與集中相結(jié)合式,系統(tǒng)按縱向分為變電站層和間隔層。間隔層在站內(nèi)按間隔分布式配置,對10kV間隔層,將一體化單元裝置都直接下放至開關(guān)場就地,并使各間隔設(shè)備相對獨立,僅通過通信網(wǎng)互聯(lián),并與變電站層通信。對35KV間隔層也采用測控、保護功能一體化的單元裝置,將這些裝置同電壓切換裝置集中組屏,以適應(yīng)各線路開關(guān)連接于母線方式的靈活性,提高供電可靠性。對110kV出線和變壓器間隔層的設(shè)備,首先要保證保護功能的獨立性、可靠性,將保護功能和其他測控等功能分別由不同的裝置來完成。在分別面向間隔布置的同時在主控室組屏。2變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成結(jié)合110kv永坪變的重要性和其硬件系統(tǒng)構(gòu)成,永坪變的變電站綜合自動化系統(tǒng)從完成上述功能要求上可分為變電站計算機監(jiān)控子系統(tǒng)、保護子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)與通信子系統(tǒng)。具體物理連接如圖1。3監(jiān)控系統(tǒng)的運行監(jiān)控功能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)的測量系統(tǒng),取代指針式儀表;改變常規(guī)的操作程序和模擬盤,取代常規(guī)的報警、中央信號、光子牌等;取代常規(guī)的遠動裝置等?？傊?其功能包括以下幾個內(nèi)容。(1)數(shù)據(jù)采集。變電站的數(shù)據(jù)包括:模擬量、開關(guān)量和電能量。(2)事件順序記錄SOE。包括斷路器跳合閘記錄、保護動作順序記錄等。(3)操作控制功能?？梢酝ㄟ^后臺監(jiān)控計算機對各出線、變壓器三側(cè)開關(guān)、中性點刀閘及有載調(diào)壓分接頭、電容器的分檔刀閘等進行分、合閘操作,進行遠方操作,同時也要保留就地的手動操作功能。(4)安全監(jiān)視功能。監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中,對采集的電流、電壓、變壓器溫度等量要不斷進行越限監(jiān)視,如發(fā)現(xiàn)越限,發(fā)出告警信號,記錄和顯示越限時間和越限值。另外,還要監(jiān)視保護裝置是否掉電、電壓無功控制系統(tǒng)通信是否正常、重要所用控制開關(guān)是否斷開等。(5)人機對話功能。(6)打印功能。(7)數(shù)據(jù)處理與記錄功能。(8)與設(shè)備的接口功能。與多種微機保護的接口;與電能采集器的接口;與微機直流系統(tǒng)的接口;與所用系統(tǒng)的接口;與消弧線圈自動補償裝置的接口;與集控站通訊接口;與調(diào)度中心通訊接口。4保護裝置先進對110kV系統(tǒng)及主變的保護裝置強調(diào)的是保護的快速性、高可靠性;而對35kV、10kV低壓系統(tǒng)的保護裝置則著重強調(diào)其使用的方便性和高性能價格比。根據(jù)以上原則,對保護子系統(tǒng)提出以下要求:4.11iii儀器和永坪運行模式永坪變的運行方式有110kV永延I(或II)單線帶兩變運行方式和110kV永延I、II兩線帶兩變運行方式,同時由于永坪煉油廠的負荷重要性質(zhì),因此,采用先進的保護配置,具體如下:(1)主保護:采用光纖電流差動保護;(2)后備保護:三段相間距離和接地距離保護;四段零序方向過流保護;自動重合閘(方式有檢無壓、檢同期及無檢定三種)。4.2過負荷保護(1)主保護有:差動保護(比率制動原理和二次、五次諧波制動原理);本體重瓦斯保護及有載調(diào)壓重瓦斯保護。(2)后備保護有:110kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護;110kV側(cè)方向過流保護(方向可指母線側(cè)或變壓器側(cè));35kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護;35kV側(cè)方向過流保護(方向可指母線側(cè)或變壓器側(cè));10kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護;110kV、35kV、10kV三側(cè)的過負荷保護;本體輕瓦斯保護;溫度高保護;壓力釋放;油位高。4.3110kv段開關(guān)過電流保護及充電保護。4.43線路保護kv三段復(fù)合電壓過電流保護;過負荷保護;三相一次重合閘;低周減載。4.53連接開口kv過電流保護。4.61線路保護0kv三段過電流保護;過負荷保護;三相一次重合閘;低周減載;小電流接地選線。4.710kv段開關(guān)過電流保護。4.810kv電子保護兩段過電流保護;過電壓保護;母線欠壓保護;零序不平衡電壓保護。4.910kv接地突變保護三段過電流保護。4.10錯誤記錄功能單獨裝設(shè)微機故障錄波裝置一臺,接入110kV兩段母線電壓、線路電流及斷路器輔助接點;主變壓器三側(cè)電流、斷路器輔助接點。4.11消弧圈自動控制功能二次微機消諧功能。接入35kV、10kV兩段YH二次的開口三角電壓。5控制子系統(tǒng)的要求變電站綜合自動化系統(tǒng)必須保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能?？刂谱酉到y(tǒng)就是要完成這個任務(wù)的,由于電壓、頻率和可靠性是電能質(zhì)量的重要指標(biāo),因此在控制子系統(tǒng)中要求有:(1)電壓無功綜合控制;(2)低頻減載的功能要求;(4)電壓切換功能。6通信子系統(tǒng)功能的實現(xiàn)變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,包括兩方面的內(nèi)容:一是系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)的信息交換;另一是變電站與控制中心的通信。6.1與相關(guān)變壓器、電容器間間的控制參數(shù)在變電站層一間隔層的分層分布式自動化系統(tǒng)中,需要傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨追N。(1)間隔層之間的通信。主要是電壓無功綜合控制裝置與相關(guān)變壓器、電容器間隔間的閉鎖信號、遙調(diào)和遙控命令等。(2)間隔層和變電站層的通信。間隔層和變電站層的通信內(nèi)容很多,有以下3類:其一,測量及狀態(tài)信息。正常和事故情況下的測量值和計算值,斷路器、隔離刀閘、變壓器分接開關(guān)位置、各間隔層運行狀態(tài)、保護動作信息等。其二,操作信息。斷路器和隔離刀閘的分、合命令,變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)等。其三,參數(shù)信息。微機保護的整定值等。6.2以太網(wǎng)設(shè)備的使用由于以太網(wǎng)的優(yōu)越性,在110kV永坪變電站自動化系統(tǒng)中優(yōu)先選用以太網(wǎng)作為為基礎(chǔ)構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。本站自動化系統(tǒng)利用專門的通信服務(wù)器來完成變電站自動化系統(tǒng)(運行TCP/IP的10M以太網(wǎng))內(nèi)的通訊,收集變電站內(nèi)所有保護、測控裝置的信息,使用各種標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約以一對多的方式進行發(fā)送,同時對各上位機下達的各種控制命令,進行分析后發(fā)往對應(yīng)的設(shè)備正確執(zhí)行。在本系統(tǒng)中仍采用分層分布的體系,變電站層使用100M以太網(wǎng),間隔層使用10M以太網(wǎng)。均采用基于集線器的星型拓撲結(jié)構(gòu)。間隔層的保護裝置、測控裝置、自動裝置等具備以太網(wǎng)接口的設(shè)備直接接入間隔層以太網(wǎng),其它分布布置的設(shè)備則通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測控裝置或低壓保護裝置轉(zhuǎn)接入間隔層以太網(wǎng)。根據(jù)設(shè)備所屬間隔和物理位置連接到適當(dāng)?shù)拈g隔層集線器,然后再將所有間隔層集線器接入變電站層集線器。由于絕大部分數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在間隔層設(shè)備和變電站層設(shè)備間,而變電站層設(shè)備數(shù)量遠小于間隔層設(shè)備,所以變電站層使用100M以太網(wǎng)不會成為通信瓶頸。7其他部分7.1永坪變對變電站的重要作用作為綜合自動化系統(tǒng)的安全輔助系統(tǒng),該功能在綜合自動化配置中是必不可少的部分,它要求通過軟件及硬件的有機結(jié)合來實現(xiàn)變電站“五防”的要求。根據(jù)永坪變的接線形式和重要性,對此系統(tǒng)要求如下:(1).防誤閉鎖系統(tǒng)是一個安全獨立的控制系統(tǒng),它與變電站監(jiān)控子系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,并可實時反映永坪變的運行情況,(2).其硬件回路不影響開關(guān)控制回路的完整性。(3).其軟件應(yīng)具有很強的可操作性,能適應(yīng)不同的運行情況