變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和功能研究

1、變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和功能研究摘要：文章通過筆者的工作實踐，闡述了變電站綜 合自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及組成，從中著重針對變電站綜合 自動化系統(tǒng)的主要功能進行了分析與研究，提出自己的看 法，旨在為變電站自動化工程的未來發(fā)展提供有利的參考。關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動化系統(tǒng)；現(xiàn)狀；系統(tǒng)功能 中圖分類號：k826. 16文獻標(biāo)識碼：a文章編號： 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。隨著通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)等的迅速發(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，

2、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。本文就變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及功 能進行分析，以供大家參考。一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀變電站綜合自動化系統(tǒng)具有安全可靠、功能齊全、結(jié)構(gòu) 簡單和技術(shù)先進的優(yōu)點，且這些優(yōu)點通過一些新建變電站的 運行得到了很好的證明。近年來，變電站綜合自動化系統(tǒng)的 水平飛速發(fā)展，在我國電力系統(tǒng)、城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造中得 到了越來越廣泛的普及和應(yīng)用。無論是220kv及以上的超高 壓變電站的設(shè)計與建設(shè)，還是中低壓變電站的無人值班，都 應(yīng)用了自動化新技術(shù)，這一應(yīng)用使得電網(wǎng)建設(shè)和電力系統(tǒng)的 現(xiàn)代化水平大大提高，并且使電網(wǎng)調(diào)度和配輸電的

3、可能性增 強以及變電站的建設(shè)成本更為低廉。二、變電站綜合自動化系統(tǒng)組成在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，通常把繼電保護、動重合 閘、故障錄波、故障測距等功能綜合在一起的裝置稱為保護 單元，而把測量和控制功能綜合在一起的裝置稱為控制或i/o單元，兩者通稱為間隔級單元。各種類型的間隔級單元搜集到的狀態(tài)量和測量值，通過軟件來實現(xiàn)各種保護閉鎖。 它主要由以下幾部分構(gòu)成：微機保護單元主要完成信號的測 量、傳遞、保護的計算和執(zhí)行、接受上位機的指令并執(zhí)行, 通訊網(wǎng)絡(luò)主要完成信號的傳遞，后臺管理機主要完成對保護 單元上傳來的信號進行分析處理及顯示、提供人機對話窗 口、接受操作人員的指令、向上位管理機傳遞及時信息， 為

4、管理人員提供決策信息。站控層的主要功能就是作為數(shù)據(jù)集中處理的保護管理，擔(dān)負著上傳下達的重要任務(wù)，對下它可以管理各種間隔單元 裝置，包括微機監(jiān)控、保護、自動裝置等，收集各種數(shù)據(jù)并 發(fā)出控制命令，起到數(shù)據(jù)集中作用，還可以通過現(xiàn)場總線完 成對保護單元的自適應(yīng)調(diào)整：對上則通過設(shè)立開放式結(jié)構(gòu)的 站級網(wǎng)絡(luò)接口，與管理層建立聯(lián)系。將數(shù)據(jù)傳送給管理后 臺機或調(diào)度端，起到數(shù)據(jù)處理作用。網(wǎng)絡(luò)層支持單網(wǎng)或雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，支持100m高速工業(yè)級以 太網(wǎng)，有效地保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性；通信協(xié)議 采用 dl/t667-1999 規(guī)約。間隔層按一次設(shè)備組織，一般按斷路器的間隔劃分，具 有測量、控制和繼電保護部分。測量、控

5、制部分負責(zé)單元 的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和聯(lián)鎖及事件順序記錄等: 保護部分負責(zé)該單元線路或變壓器或電容器的保護、各種錄 波等。因此，間隔層本身是由各種不同的單元裝置組成，這 些獨立的單元裝置直接通過總線接到站控層。三、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能分析3. 1繼電保護功能變電站綜合自動化系統(tǒng)中的微機繼電保護功能主要包 括自動重合閘、小電流接地系統(tǒng)自動選線、電容器保護、母 線保護、電力變壓器保護以及輸電線路保護。因為繼電保護 極其重要，其可靠性絕對不可以被綜合自動化系統(tǒng)降低，因 此要求做到：(1) 分別獨立設(shè)置系統(tǒng)中繼電保護的電力設(shè)備單元， 電氣量由相關(guān)的電壓互感器和電流互感器直接輸入，輸出則

6、 由觸點相應(yīng)斷路器的跳閘線圈直接操作。(2) 保護裝置設(shè)有通信接口，供接入站內(nèi)通信網(wǎng)，在 保護動作之后向變電站層的微機設(shè)備提供報告，但通信網(wǎng)并 不是繼電保護功能完全依賴的對象。此外，保護裝置之外的 一些重要控制設(shè)備，例如控制電容器、變壓器分接頭有載切 換和投切的無功電壓控制裝置、備用電源自動投入裝置等， 通信網(wǎng)同樣并非是其完全依賴的平臺，應(yīng)在相應(yīng)的間隔屏上 放置設(shè)備裝用的裝置。同時為了避免不必要的硬件重復(fù)，使 整個系統(tǒng)的造價降低、可靠性提高，特別針對35 kv及以下 設(shè)備，可將一些其他功能配給給保護裝置，但其前提是不能 使保護裝置的可靠性將因此被降低。作為變電站綜合自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，繼電

7、保護最 重要的就是擁有完整、獨立的繼電保護功能，而在此基礎(chǔ)上, 還必須具備下列附加功能：(1) 與監(jiān)控系統(tǒng)的通信功能。監(jiān)控系統(tǒng)與綜合自動化 系統(tǒng)中的繼電保護是彼此獨立的，因此，與監(jiān)控系統(tǒng)的通信 功能是繼電保護所應(yīng)具備的附加功能之一。繼電保護功能會 將動作名稱、動作值、動作性質(zhì)以及動作時間主動上傳，并 將當(dāng)前的修改定值和保護定值的信息按照控制命令上傳。(2) 與系統(tǒng)統(tǒng)一時鐘對時的功能。在電網(wǎng)運行中，時 間的統(tǒng)一和精確是極其重要的，當(dāng)繼電保護動作時，對電網(wǎng) 發(fā)生事故的原因進行正確分析的可靠依據(jù)，即是各套繼電保 護動作的先后順序，而只有借助統(tǒng)一精確的時間才能判斷其 順序的先后。因此，1991年7月頒

8、布的“大綱”已對同一 電網(wǎng)內(nèi)采用統(tǒng)一的對時方式做出了明確的建議，以便將保護 動作的時間和故障發(fā)生的情況進行準確記錄。(3) 將授權(quán)修改和遠處觀察的保護整定值進行當(dāng)?shù)仫@ 示的功能。對保護整定值的修改與檢查要做到可靠、方便、 直觀。對保護定值的修改除了能夠在各保護單元上進行顯示 之外，還應(yīng)考慮到無人值班的因素，通過遠方調(diào)度端和當(dāng)?shù)?的監(jiān)控系統(tǒng)，使得保護定值能夠被修改和查看。同時為了對 加強定值的管理，避免出現(xiàn)差錯，應(yīng)采取校對密碼的措施對 定值進行修改，并對最后一個修改定值的密碼進行記錄。(4) 故障自恢復(fù)、自閉鎖、自診斷功能。完善的自診 斷功能是每個保護單元都應(yīng)具備的，當(dāng)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)故障時，能 夠自動

9、報警，同時對故障部位予以指明，使維修時間縮短以 及故障的查更為方便。當(dāng)故障出現(xiàn)在關(guān)鍵部位時，保護出口 則應(yīng)自動閉鎖。如果故障干擾到的是軟件，則通過自啟動功 能使保護裝置的可靠性得以提高。(5) 自動重合閘功能。輸電線路保護內(nèi)為該設(shè)置和功 能。三相一次重合閘一般為110 kv及以下線路所采用，可 整定其同期檢定方式下重合閘延長的時間。同期檢定方式包 括檢同期方式、檢無壓方式和不檢定方式。3. 2監(jiān)視控制功能3.2. 1數(shù)據(jù)處理與采集對變電站設(shè)備的運行狀態(tài)和電力運行的實時數(shù)據(jù)進行 采集，包括保護信號、數(shù)字量、脈沖量、模擬量和各種狀態(tài) 量等，經(jīng)過去偽存真的處理后，將采集到的數(shù)據(jù)存于數(shù)據(jù)庫, 為計算機

10、處理提供信息基礎(chǔ)。(1) 采集模擬量。其內(nèi)容包括功率、站用電電壓、直 流電源電壓、變電站室溫、主變壓器的油溫、功率因數(shù)、相 位、無功頻率及功率、電容器的電流、功率值、主變壓器電 流、功率值和電壓饋線電流、線路電流以及各段母線電壓。(2) 采集狀態(tài)量。其內(nèi)容包括運行告警信號、繼電保 護動作信號、同期檢查狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置、 隔離開關(guān)狀態(tài)以及斷路器狀態(tài)。(3) 采集脈沖量。脈沖電能表所輸出的電能量即為變 電站所采集到的典型脈沖量，實質(zhì)采集的是包括無功電能和 有功電能在內(nèi)的電能量。(4) 采集數(shù)字量。主要指對自動裝置的信息或計算機 構(gòu)成的保護進行采集。3. 2. 2運行監(jiān)視功能通過監(jiān)視狀

11、態(tài)量變位，可對變電站內(nèi)機自動裝置和繼電 保護的動作順序及情況、變壓器分接頭的動作和位置情況、 接地開關(guān)、隔離開關(guān)和各種斷路器進行監(jiān)視。監(jiān)視模擬量分 為事故模擬量變化的追憶、定值超限報警和正常的測量。當(dāng) 變電站設(shè)備異?；驙顟B(tài)非正常時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠第一時間在 遠方或當(dāng)?shù)匕l(fā)出語音報警或事故音響，同時在crt顯示器 上自動推出事故情況的報警畫面，然后運行人員可以此為依 據(jù)對事故進行分析和處理，并存儲和打印記錄事故信息。3. 2.3事故追憶及順序記錄功能事故追憶是指對于主要母線電壓、有功功率以及線路等 一些主要模擬量，連續(xù)測量并記錄其在事故前后一段時間內(nèi) 的狀態(tài)；事故順序記錄是指自動記錄變電站內(nèi)的斷路器、自 動裝置和繼電保護等在事故時動作的先后順序。毫秒級為事 故記錄對時間要求的精確級別，crt顯示器上可以打印輸出 和顯示自動記錄下的報告。事故順序記錄功能所提供的報告 非常有助于評價斷路器、自動裝置及繼電保護的動作情況， 并對事故進行分析。四、結(jié)束語總之，變電站綜合自動化系統(tǒng)以服務(wù)于電力系統(tǒng)安全、 經(jīng)濟