110kV及以下變電站綜合自動化系統(tǒng)剖析
摘要:
變電站的綜合自動化系統(tǒng)主要是把變電站的二次設(shè)備、自動裝置、運動裝置、測量儀表、信號系統(tǒng)經(jīng)過功能組合以及優(yōu)化設(shè)計,利用計算機技術(shù)、現(xiàn)代化電子技術(shù)、通信技術(shù)、信號處理技術(shù)等,對在線運行的變電站主要設(shè)備和輸配電線路實時監(jiān)控、測量、自動控制與保護,并且和調(diào)度通信等綜合性的自動化系統(tǒng)。本文主要就110k及其以下的變電站蹤合自動化系統(tǒng)進行分析。
1、變電站的綜合自動化系統(tǒng)特點分析
變電站的綜合自動化系統(tǒng)主要是建立在數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計算機技術(shù)和軟件技術(shù)上的,是一種集合測量、控制、保護、遠動等功能為一體的微機控制系統(tǒng)。變電站的綜合自動化系統(tǒng)則是由多個微機保護單元,測量控制單元、通訊網(wǎng)絡(luò)、后臺管理機、打印機等所組成,接線簡單、系統(tǒng)可靠,適應(yīng)了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展和能源管理的要求。
1.1結(jié)構(gòu)微機化
系統(tǒng)的的主要元件用可編程邏輯控件代替分立元件,實現(xiàn)了硬件軟化,軟件硬化,所有功能都是通過軟件來實現(xiàn),實現(xiàn)了將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、遠方控制、微機保護等環(huán)節(jié)能夠并列運行,運行參數(shù)、操作記錄、歷史記錄等均可通過打印機輸出。通過網(wǎng)絡(luò)連接,實時的將數(shù)據(jù)上傳到電力調(diào)度。
1.2功能綜合化
微機保護單元具有完善的測量、控制、保護功能,綜合自動化系統(tǒng)就是利用了微機保護單元的完善功能,根據(jù)用戶需要配置獨立的微機保護單元,通過通訊網(wǎng)絡(luò)將微機保護單元和后臺管理機按照一定的結(jié)構(gòu)形式連接起來。它可以保護除交直流電源以外的全部二次設(shè)備,微機保護代替了以繼電器為主的模擬保護,監(jiān)控裝置(后臺管理機)綜合了儀表屏、操作屏、模擬屏、遠動、中央信號系統(tǒng)和光字牌等功能,接線簡單。
1.3運行管理智能化
一般微機保護單元都有實時在線自診斷功能,可以在微機保護單元的面板上顯示故障發(fā)生的時間和故障類型,保護單元通過網(wǎng)絡(luò)將自診斷結(jié)果送到后臺管理機,這樣使得運行人員可以隨時掌握保護單元的運行狀態(tài)。由于保護單元在抗干擾方面采取了一定的措施。使得其抗干擾能力強,提高了保護的高可靠性。
1.4操作監(jiān)視屏幕化
系統(tǒng)將所有的操作和監(jiān)視功能,通過后臺管理機來實現(xiàn)。操作人員通過顯示器全方位監(jiān)視變電站運行方式和運行參數(shù),屏幕數(shù)據(jù)取代了常規(guī)方式下的指針儀表,實時接線畫面取代了模擬屏,遠程遙控開關(guān)的分合閘。軟件程序取代五防閉鎖裝置,提高了操作的可靠性,減少了人為誤操作。
2、變電站綜合自動化系統(tǒng)各子系統(tǒng)分析
2.1SCADA監(jiān)控子系統(tǒng)
SCADA系統(tǒng)完成對各模擬量、狀態(tài)量和脈沖量的采集和處理,并將處理結(jié)果以圖形、表格等形式進行顯示。其功能包括數(shù)據(jù)采集;事件順序記錄SOE;數(shù)據(jù)處理與記錄;故障記錄、故障錄波和故障測距;人機聯(lián)系等。數(shù)據(jù)采集:變電站采集的典型模擬量有:進線電壓、電流和功率值,各段母線的電壓、電流,各饋電回路的電流及功率值。
此外還有變壓器的油溫、直流電源電壓等。變電站內(nèi)采集的狀態(tài)量數(shù)據(jù)主要有:變電站內(nèi)各高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)的位置狀態(tài);變電站內(nèi)一次設(shè)備運行狀態(tài)及報警信號,變壓器分接位置信號,無功補償電容器的投切開關(guān)位置狀態(tài)等。這些信號大部分采用光電隔離方式的開關(guān)中斷輸入或周期性掃描采樣獲得。脈沖量是指脈沖電度表輸出的脈沖信號表示的電度表。
事件順序記錄SOE:變電站內(nèi)各種事件信息的順序記憶并登陸存檔,如變電站內(nèi)各開關(guān)的正常操作次數(shù),發(fā)生時間;變電站內(nèi)運行參數(shù)和設(shè)備的越限報警及記錄,包括變電站內(nèi)開關(guān)的正常變位報警,設(shè)備及運行參數(shù)的越限報警,系統(tǒng)保護裝置的動作報警等。
數(shù)據(jù)處理與記錄:數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容包括電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。變電站運行參數(shù)的統(tǒng)計、分析與計算包括變電站進線及各饋電回路的電壓和電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量的統(tǒng)計計算;日負荷、月負荷的最大值、最小值、平均值的統(tǒng)計分析及各類負荷報表的生成和負荷曲線的繪制等。
故障記錄、故障錄波和故障測距:設(shè)備或線路發(fā)生故障時,系統(tǒng)自動記錄繼電保護裝置和各種裝置動作的類型、時間、內(nèi)容等,并提供事故追憶。
人機聯(lián)系功能:屏幕顯示是變電站綜合自動化系統(tǒng)進行人機聯(lián)系的重要手段之一。通過屏幕顯示,可以使值班人員隨時、全面地了解變電站的運行情況,屏幕顯示的內(nèi)容可以包括一次主接線,實時運行參數(shù),變電站內(nèi)一次設(shè)備的運行狀況等;鍵盤輸入數(shù)據(jù)如運行操作人員的代碼及密碼,運行操人員密碼的更改,保護類型的選擇及定值的更改,報警的界限、設(shè)置與退出手動/自動設(shè)置等;人機聯(lián)系是變電站綜合自動化系統(tǒng)不可缺少的互補措施,為了防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備,在設(shè)計上保留人工直接跳合閘手段和CRT屏幕操作閉鎖功能,只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護口令才有權(quán)進行操作控制。
2.2微機保護子系統(tǒng)
微機保護是綜合自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。微機保護包括全變電站主要設(shè)備利輸電線路的全套保護,具體有:高壓輸電線路的主保護和后備保護,變壓器的主保護和后備保護,無功補償電容器組的保護,母線保護,配電線路的保護,備用電源的自動投入裝置和自動重合閘裝置等。作為綜合自動化重要環(huán)節(jié)的微機保護應(yīng)具有以下功能:故障記錄,故障自診斷、自閉鎖、自恢復(fù),并具備斷電保持功能。存儲多套整定值,并能顯示及當?shù)匦薷恼ㄖ怠崟r顯示保護主要狀態(tài)及統(tǒng)一時鐘對時功能(功能投入情況及輸入量值等)。與監(jiān)控系統(tǒng)通信功能,根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息,保護裝置動作信息,保護裝置動作值以及自診斷信息;接受監(jiān)控系統(tǒng)選擇保護類型及修改保護整定值的命令等,與監(jiān)控系統(tǒng)通信應(yīng)采用標準規(guī)約。
2.3安全自動控制系統(tǒng)
為了保障電網(wǎng)的安全可靠經(jīng)濟運行和提高電能質(zhì)量,變電站綜合自動化系統(tǒng)中根據(jù)不同情況設(shè)置有相應(yīng)安全自動控制子系統(tǒng),主要包括以下功能:電壓無功綜合控制,低頻減載,備用電源自投,小電流接地選線,故障錄波和測距,同期操作,聲音圖像遠程監(jiān)控。
2.4通信管理子系統(tǒng)
通信功能包括站內(nèi)現(xiàn)場級間的通信和變電站自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信兩部分。通信子系統(tǒng)應(yīng)使用標準的通信規(guī)約。綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信。綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信,主要解決自動化系統(tǒng)內(nèi)部各了系統(tǒng)與監(jiān)控主機及各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題,通信范圍是變電站內(nèi)部。綜合自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度通信。綜合自動化系統(tǒng)兼有RTU的全部功能,能夠?qū)⑺杉哪M量和開關(guān)狀態(tài)信息,以及事件順序記錄等傳至調(diào)度端,同時能接受調(diào)度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。
通信技術(shù)是變電站綜合自動化的實現(xiàn)必需條件,有了通信技術(shù)才使得變電站的遙控、遙調(diào)、逼測、遙信功能得以實現(xiàn),它是系統(tǒng)遠動的必需紐帶。
3、結(jié)束語
總而言之,變電站的綜合自動化系統(tǒng)運行一直都較為穩(wěn)定,保護動作的反映準確可靠,在經(jīng)過長時間的運行考驗下,有著良好的安全性能,為無人值班變電站的實現(xiàn)積累了經(jīng)驗。隨著無人值班變電站的不斷推廣,變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性將不斷體現(xiàn)。分層分布式自動化系統(tǒng)有利于系統(tǒng)的擴展,具有方便性和靈活性。現(xiàn)場總線技術(shù)適合于城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)中新建的小型變電站。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是在電力建設(shè)中推廣的一種通信系統(tǒng)發(fā)展模式。只有借鑒國內(nèi)外的成熟經(jīng)驗、技術(shù),進行合理的系統(tǒng)優(yōu)化及技術(shù)選型,才能在無人值班變電站的管理和建設(shè)中,確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
(楊萌 身份證號碼:452228198103020012 廣西)
參考文獻:
[1]王顯平,田男.變電站綜合自動化系統(tǒng)及其應(yīng)用.電力建設(shè),2003
[2]史素華.無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)研究.北京:華北電力大學(xué)(北京)碩士論文,2007
責任編輯:蔣桂云
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