全分散式戶外變電站自動化系統(tǒng)在變電站中應用

全分散式戶外變電站自動化系統(tǒng)在變電站中應用摘要：本文通過對全分散式變電站自動化系統(tǒng)選型原則描述，說明微機保護監(jiān)控裝置裝于戶外端子箱上是完全可行的，以全分散式微機保護監(jiān)控裝置為基礎全分散式戶外變電站自動化系統(tǒng)是完全可行的。通過遼寧丹東電業(yè)局白云66kV變電所設備配置運行情況分析，證明全分散式戶外變電站自動化系統(tǒng)，特別值得在城農網中推廣應用，符合變電站向小型化發(fā)展方向。關鍵字：微機保護監(jiān)控戶外端子箱變電站自動化系統(tǒng)小型化0、引言長期以來，我我國在變電站站自動化系統(tǒng)統(tǒng)建設中，一一直存在著一一種觀念，不不管變電站規(guī)規(guī)模如何，微微機保護監(jiān)控控裝置均集中中組屏安裝于于主控制室，盡盡管目前分散散式微機保護護測控裝置大大量裝于開關關上，但對于于開關為戶外外開關的保護護監(jiān)控裝置，仍仍然采用集中中組屏安裝于于主控制室；；導致這一觀觀念的原因是是，大家一直直擔心微機保保護監(jiān)控裝置置安裝于戶外外端子箱運行行可靠性和通通信網絡在戶戶外鋪設運行行可靠性；擔擔心微機保護護監(jiān)控裝置在在戶外運行受受溫度、惡劣劣環(huán)境等影響響，微機保護護監(jiān)控裝置不不能長期運行行和可靠動作作；擔心產品品使用壽命縮縮短和運行維維護困難等?；谝陨显蛞?，微機保護護監(jiān)控裝置大大量安裝于戶戶外端子箱上上，一直沒有有大量推廣應應用；導致采采用以全分散散式微機保護護監(jiān)控裝置為為基礎變電站站自動化系統(tǒng)統(tǒng)，二次電纜纜并未減少，電電纜溝施工工工作量同選用用電磁型繼電電保護情況完完全一樣，主主控制室面積積仍未縮小甚甚至取消，全全分散式戶外外微機變電站站自動化系統(tǒng)統(tǒng)優(yōu)越性能未未得到充分發(fā)發(fā)揮，嚴重影影響變電站向向小型化方向向發(fā)展。本文文通過對全分分散式變電站站自動化系統(tǒng)統(tǒng)選型原則描描述和實際應應用舉例，說說明滿足選型型原則微機保保護監(jiān)控裝置置及變電站自自動化系統(tǒng)均均可應用于戶戶外變電站，有有利于變電站站小型化。1、全分散散式戶外變電電站自動化系系統(tǒng)選型原則則1．1一般般原則全分散式戶戶外變電站綜綜合自動化系系統(tǒng)，分為三三層：間隔設設備層、通信信網絡層、站站控監(jiān)控層；；間隔設備層層完成線路、電電容器、變壓壓器等設備現現場控制、監(jiān)監(jiān)測及保護功功能，裝于戶戶外端子箱上上；通信網絡絡層主要完成成各種設備通通信功能及各各種智能設備備、自動裝置置等通信接口口功能；站控控監(jiān)控層主要要完成全站數數據采集與處處理、斷路器器控制等監(jiān)控控功能。整個個自動化系統(tǒng)統(tǒng)可完成變電電站遙控、遙遙信、遙測、遙遙調等功能，實實現變電站無無人值班或少少人值班。1．2微微機保護監(jiān)控控裝置選型原原則1、微機保保護監(jiān)控裝置置必須為全分分散式設計，即即保護監(jiān)控裝裝置功能按一一次設備間隔隔設計，保護護監(jiān)控裝置可可下放到戶外外端子箱安裝裝。2、微機保保護監(jiān)控裝置置結構必須為為全密封結構構，以提高裝裝置抗惡劣環(huán)環(huán)境能力（如如潮濕、溫度度、灰塵、有有害氣體等）。3、硬件標標準化且完全全通用，有利利于運行維護護。4、微機保保護監(jiān)控裝置置獨立完成各各設備的保護護、測量、控控制、信號功功能，能同調調度或后臺配配合，完成"四遙"功能，且保保護動作不依依賴通信網絡絡。5、微機保保護監(jiān)控裝置置出口最好為為獨立出口、帶帶獨立信號，具具有獨立遙控控跳合閘執(zhí)行行繼電器，以以提高保護監(jiān)監(jiān)控裝置可靠靠性和符合我我國運行習慣慣。6、微機保保護監(jiān)控裝置置交直流通用用，裝置電源源范圍寬。7、具有事事故記錄、故故障錄波等功功能。8、由于裝裝于戶外端子子箱上，顯示示部分最好選選用數碼管。9、微機保保護監(jiān)控裝置置抗電磁干擾擾能力強，具具有抗共模、差差模、靜電、輻輻射電磁場、快快速瞬變等干干擾能力。11、微機機保護監(jiān)控裝裝置具有較高高絕緣水平和和較高耐壓水水平，以保證證保護監(jiān)控裝裝置長期可靠靠運行。12、微機機保護監(jiān)控裝裝置對變電所所接地電阻無無特殊要求，無無需抗干擾端端子。1．3通通信網絡選型型原則1、通信網網絡選用總線線型通信網絡絡，如CAN總線、LON總線等，滿滿足標準規(guī)約約，直接構成成分布式系統(tǒng)統(tǒng)；2、通信網網絡具有高可可靠性，抗強強電磁干擾能能力強，具有有非破壞性總總線裁決技術術，即當一臺臺保護監(jiān)控裝裝置通信故障障時，不能影影響整個通信信網絡運行，有有故障保護監(jiān)監(jiān)控裝置自動動切斷同通信信網絡聯(lián)系，同同時將故障信信息送向監(jiān)控控主機或調度度；3、通信網網絡實時性能能強，即當現現場發(fā)生事故故時，保證在在重載情況下下各種數據安安全可靠傳輸輸到監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)，不死機。4、通信網網絡具有很完完整自檢功能能。5、斷路器器控制必須能能實現遠方遙遙控跳合閘，遙遙控跳合閘執(zhí)執(zhí)行正確率必必須為100%，開關就地地必須保留手手動的強電控控制回路。6、通信電電纜選用屏蔽蔽雙絞線。7、通信網網絡對接地電電阻無特殊要要求。1．4站站控監(jiān)控層選選型原則1、站控監(jiān)監(jiān)控層分為帶帶主機模式和和不帶監(jiān)控主主機模式，帶帶主機模式，可可建一小控制制室，面積為為10平方。不帶帶監(jiān)控主機模模式，可以不不建主控制室室。2、同調度度連接可通過過監(jiān)控主機或或網絡管理單單元連接，最最好選用網絡絡管理單元同同調度相連，監(jiān)監(jiān)控主機只做做當地監(jiān)控功功能。3、監(jiān)控主主機或網絡管管理單同保護護監(jiān)控裝置通通過通信網絡絡聯(lián)絡，監(jiān)控控主機只作日日常管理和監(jiān)監(jiān)視工作；監(jiān)監(jiān)控主機或數數據通信控制制裝置可通過過POLLIING、CDT、DNP3..0、u4F、IEC－60870－101等規(guī)約通調調度相連，實實現遠方調度度集中監(jiān)控。4、監(jiān)控軟軟件必須全部部漢化，必須須具有完整密密碼功能。5、監(jiān)控軟軟件功能必須須完整。1．5戶戶外端子箱選選型原則1、采用雙雙層結構，外外層為材料為為不銹鋼，內內層選用負離離鋅板材。2、全面考考慮戶外端子子箱的防雨、防防潮、抗高溫溫、低溫能力力，能達IP5級。3、合理設設計端子箱布布置，合理考考慮檢修、運運行方便性。4、所有端端子箱盡量設設計標準、統(tǒng)統(tǒng)一。2、全分散散式戶外變電電站自動化系系統(tǒng)在白云變變電所應用情情況2．1白云云變電所情況況白云66kkV變電所位于于遼寧丹東市市東港開發(fā)區(qū)區(qū)內，1999年05月01日投運，現現有31.5MMVA主變壓器1臺，有載調調壓，17個檔位,10kV出線6回。白云66kV變電所是一一座小型化、戶戶外型的綜合合自動化變電電所，全部設設備戶外布置置。2．2自動動化系統(tǒng)特點點2．2．11白云變電所所自動化系統(tǒng)統(tǒng)特點白云變電所所的綜合自動動化部分采用用北京德威特特電力系統(tǒng)自自動化有限公公司生產的DVPS--600F系統(tǒng).該系統(tǒng)最顯顯著的特點是是可在惡劣的的環(huán)境下(如低溫、潮潮濕、強電磁磁場干擾、有有害氣體、灰灰塵等)長期可靠運運行，適合東東北惡劣的氣氣候環(huán)境。北京德威特特電力系統(tǒng)自自動化有限生生產的DVPS－600F系統(tǒng)，是目目前國內比較較先進的適合合惡劣氣候特特點的綜合自自動化系統(tǒng)，是是白云變電所所所有設備的的核心。DVPS－－600F是專門為變變電站進行成成套設計的面面向用戶的開開放式軟硬件件系統(tǒng)、分布布式安裝變電電站綜合自動動化系統(tǒng)。該該系統(tǒng)分為變變電站層、間間隔層、通信信網絡層；系系統(tǒng)突出解決決了變電站間間隔層微機保保護監(jiān)控裝置置（DVP6000系列微機保保護監(jiān)控裝置置）在惡劣環(huán)環(huán)境下（如低低溫、潮濕、強強電磁場干擾擾、有害氣體體、灰塵等)長期可靠運運行問題；突突出解決了變變電站綜合自自動化系統(tǒng)中中變電站層和和間隔層之間間通訊網絡的的可靠性、快快速性和多種種規(guī)約的兼容容性問題。突突出解決了變變電站綜合自自動化系統(tǒng)同同地區(qū)電網調調度自動化系系統(tǒng)之間通訊訊的可靠性、快快速性和多種種規(guī)約的兼容容性問題。白云變電站站綜合自動化化系統(tǒng)主機和和縣調主機之之間數據由調調制解調器再再通過光纜連連接在一起；；變電站綜合合自動化層又又由主機和對對應于現場間間隔的微機保保護監(jiān)控通過過實時通訊網網絡（CAN網）連接在在一起。整個自動化化系統(tǒng)的基礎礎成員是DVP－600系列微機保保護監(jiān)控裝置置和DVP－611分散式微機機監(jiān)控裝置。微微機保護裝置置、微機監(jiān)控控裝置由多微微機協(xié)調工作作，雙重化硬硬件配置，每每臺一次設備備單元對應于于一個獨立微微機保護裝置置，專責于設設備的保護、測測量、控制、信信號；所有微微機監(jiān)控裝置置裝于戶外端端子箱上，脈脈沖電度表脈脈沖數接入保保護監(jiān)控裝置置電度接口；；保護監(jiān)控裝裝置動作和運運行不依賴通通訊網和監(jiān)控控主機；事故故音響信號和和預告音響信信號由DVP－601微機中央信信號監(jiān)控裝置置獨立構成，即即變電站中央央信號系統(tǒng)不不依賴監(jiān)控主主機；變電站站間隔層（微微機保護監(jiān)控控裝置和微機機監(jiān)控裝置）通通過實時通訊訊網（CAN網）同監(jiān)控控主機相連。監(jiān)監(jiān)控主機通過過CAN網從變電站站間隔層微機機保護監(jiān)控裝裝置、微機監(jiān)監(jiān)控裝置獲取取信息，監(jiān)控控主機只負責責全變電站日日常管理工作作和實現變電電站遠方監(jiān)控控；改變以前前必須將微機機保護監(jiān)控裝裝置、微機監(jiān)監(jiān)控裝置、RTU裝置集中組組屏放于主控控制室的傳統(tǒng)統(tǒng)做法，從而而極大減化變變電站的二次次接線，縮小小變電站的占占地面積，節(jié)節(jié)約投資，提提高整個綜合合自動化運行行情況。所有有遙控、遙測測、遙信、遙遙調均通過調調度完成，實實現變電所為為無人值班。2．2．22DVPSS－600F全分散式自自動化系統(tǒng)特特點典型的分布布式系統(tǒng)系統(tǒng)縱向分分為三層，即即站控層、間間隔層及通信信網絡層。間間隔層設備在在橫向按變電電站一次設備備分布式布置置，相互獨立。僅僅通過屏蔽雙雙絞線構成總總線式CAN通信網相聯(lián)聯(lián)，其功能齊齊全、配置靈靈活、具有極極高的可靠性性，被認為是綜綜合自動化技技術的發(fā)展趨趨勢。微機保護監(jiān)監(jiān)控裝置全戶戶外安裝微機保護監(jiān)監(jiān)控裝置不集集中組柜安裝裝于主控制室室，所有微機機保護監(jiān)控裝裝置全部安裝裝于戶外端子子箱上，取消消變電所主控控制室，只設設一間10平方米工具具間。小間供供安裝通信設設備及直流屏屏用。不用修修建電纜溝，幾幾乎沒有二次電纜纜，變電站土土建工程大為為減少，極大大降低工程造造價。且運行行維護十分方方便。系統(tǒng)抗環(huán)境境溫度及電磁磁干擾能力強強系統(tǒng)保護監(jiān)監(jiān)控裝置裝于于端子箱上已已經經過環(huán)境境溫度－30℃低溫和環(huán)境境溫度為＋40℃高溫多年運運行考驗，系系統(tǒng)穩(wěn)定運行行，通信網絡絡可靠，無任任何拒動和誤誤動記錄。自動化程度度高、可靠性性高采用本系統(tǒng)統(tǒng)可以取消常常規(guī)模擬屏、常常規(guī)操作控制制臺。間隔層層設備保護、監(jiān)監(jiān)控及自動裝裝置由現場就就地獨立完成成，間隔層設備備同站控監(jiān)控控系統(tǒng)僅通過過通信網絡連連接。保護動動作、自動裝裝置動作、備備用電源自投投不依賴通信信網絡，間隔層設備備同過普通屏屏蔽雙絞線CAN網絡同站控控主機相連，站站控制主機只只做監(jiān)控管理理工作。交直流兩用用整個自動化化系統(tǒng)交直流流兩用，既可可以用交流操操作電源，又又可以用直流流操作電源。使使用十分方便便。采用成熟的的現場總線技技術站級層采用用工業(yè)現場控控制總線---CAAN總線。由CAN總線構成的的變電站綜合合自動化系統(tǒng)統(tǒng)，是一種總總線式網絡系統(tǒng)，具有有擴展方便，抗抗強電磁干擾擾能力強，傳傳輸速率高，無無數據瓶頸，溫溫度適應范圍圍寬等優(yōu)點，特特別適合變電站惡劣劣的工作環(huán)境境。開放式、易易擴展性系統(tǒng)統(tǒng)設計通過采用DDVP－602微機數據通通信控制裝置置所帶國際國國內公認的標標準規(guī)約及接接口方式（如如RS485，RS2322等），可方方便的與其他他公司相關的的智能設備相相連，并進行行信息交換；；另外，充分分考慮到變電電站擴建、改造等因素素，間隔層設設備基于模塊塊化設計，可可根據要求任任意配置，變變電站層設備備配置靈活。遠動信息直直采直送遠動與監(jiān)控控系統(tǒng)共用間間隔層的保護護監(jiān)控裝置傳傳送來的信息息，達到分布布式RTU技術要求標標準，滿足調調度自動化信信息直采直送送的要求。分散式低周周減載及分散散式小電流接接地選線功能能分散式采集集各出線回路路零序電流和和零序諧波電電流方向，通通過DVP－602或后臺系統(tǒng)統(tǒng)集中比較，實實現小電流接接地選線功能。電壓無功綜綜合控制功能能可通過調度度系統(tǒng)和當地地監(jiān)控，實現現變電所遠方方調壓及電壓壓無功綜合控控制功能。2．2．33DVP－600全分散式微微機保護監(jiān)控控裝置特點分散式按每個功能能單元(間隔)對應于一個個小機箱設計計，裝置可下下放到開關(現場)附近安裝，同同主機之間由由CAN總線通迅電電纜聯(lián)絡。統(tǒng)統(tǒng)計表明，發(fā)發(fā)電廠,變電站大量量復雜的二次次連接電纜接接觸不良是造造成發(fā)電廠,變電站發(fā)生生惡性事故的的重要原因之之一。把監(jiān)控控保護功能分分散到就地獨獨立完成，僅僅由普通屏蔽蔽雙絞線和主主機聯(lián)絡，主主機只作日常常管理工作，避避免了以往將將所有測量、控控制、保護、信信號線都接入入主控室，極極大地減化了了二次接線,節(jié)省了投資,提高了系統(tǒng)統(tǒng)可靠性及可可維護性、減減少了事故隱隱患。硬件標準化化機箱由四塊塊小插件組成成，電路原理理簡單、易于于掌握，插件件硬件通用,不需任何調調節(jié)就可互換換到DVP6000系列不同用用途的機箱中中,更換后測量量精度不受影影響，便于系系統(tǒng)快速修復復。微機保護微微機監(jiān)控既統(tǒng)統(tǒng)一又不喪失失獨立性在同一機箱箱內將各功能能分散到保護護CPU、監(jiān)控CPU、通訊CPU中并行處理理，保護CPU一個插件、監(jiān)監(jiān)控CPU和通訊CPU一個插件，各各插件獨立工工作，由串行行通訊聯(lián)絡，保保護插件和監(jiān)監(jiān)控插件分別別由各自獨立立電源供電，獨獨立跳合閘出出口繼電器。微機保護硬硬件雙重化設設計雙重化裝置置開關電源，雙雙重化保護CPU，多重化出出口繼電器。先進高速的的通訊方式采用高可靠靠的CAN總線工業(yè)控控制現場網絡絡，網上任意意設備間均可可直接進行數數據交換，接接口芯片自動動完成網絡協(xié)協(xié)議和校驗，監(jiān)監(jiān)控主站數量量任意增減，徹徹底克服了主主從式網絡結結構的瓶頸現現象。高可靠性所有元件均均采用CMOS工業(yè)級芯片,抗干擾能力力強,故障率極低,獨特的布線線設計，電磁磁屏蔽、軟硬硬件冗余、瞬瞬態(tài)抑制等措措施使裝置具具有很高的抗抗干擾能力，任任一元件損壞壞均保證自動動進行及時有有效的處理,任何情況下下不影響正常常工作。全密封鋼結結構防振機箱箱由于低功耗耗無須考慮散散熱，機箱采采用了全密封封結構，使灰灰塵、潮濕、有有害氣體的影影響大大降低低，再加上寬寬溫度的工作作范圍，使裝裝置適合于安安裝在控制現現場，改變了了過去微機監(jiān)監(jiān)控裝置必須須安裝在主控控室，以及要要求加空調和和室內密封的的傳統(tǒng)做法。超低功耗設設計裝置電源交交直流220V通用，電源源功耗4.5W，交流電壓壓功耗低于0.1VA，交流電流流功耗低于0.25VVA,中間沒有變變送器環(huán)節(jié)。開關量使用用+220V電壓輸入以往微機監(jiān)監(jiān)控使用+24V作開入量電電源，由于發(fā)發(fā)電廠，變電電站強磁場干干擾，信號誤誤報現象時有有發(fā)生，本裝裝置直接使用用直流+220V作開入電源源，既簡化接接線又消除信信號誤報現象象。完整的電氣氣防跳及控制制回路裝置具有開開關的防跳繼繼電器和常規(guī)規(guī)控制回路的的接口。用于于交流操作防防跳繼電器外外附。靈活的硬件件組態(tài)工作方方式小機箱模擬擬量中任一個個均可由廠家家和用戶協(xié)商商任意定義為為電流或電壓壓輸入；開關關量中任一個個也可定義為為脈沖或電平平方式,以及進行計計數和事件記記錄等;出口繼電器器可以任意指指派其作用,以便滿足各各種特殊功能能的要求。顯示整定簡簡單方便三個按鍵四四位顯示器可可以顯示修改改一切參數，無無須記憶操作作命令。獨立遙控跳跳合閘執(zhí)行繼繼電器可選擇遙控控跳合閘繼電電器輸出,由壓板單獨獨投退。測量CT和和保護CT回路分開保護電流和和測量電流回回路獨立；既既保證了測量量精度又保證證了保護回路路的安全性。開關事件記記錄直接記錄外外部11個開關狀態(tài)態(tài)事件的時間間及順序并對對脈沖計數，對對不同的應用用11個開關狀態(tài)態(tài)定義可以不不同。PT斷線報報警任一相電壓壓斷線時發(fā)PT斷線報警信信號。裝置故障報報警當裝置自檢檢發(fā)現有不可可恢復的錯誤誤時發(fā)報警信信號。控制回路斷斷線報警當采用斷路路器控制時，控控制電源保險險熔斷或跳閘閘回路斷線或或合閘回路斷斷線時均發(fā)控控制回路斷線線報警。遙控輸出獨立遙控跳跳合閘空接點點輸出,由外部聯(lián)接接片投退。遙信量各保護信號號,故障參數,開關量事件件記錄。網絡通信總線式,普普通屏蔽雙絞絞線,直接同PC機連接。2．2．44白云變電所所設備配置情情況2．2．44．1微機保護監(jiān)監(jiān)控裝置配置置情況1、10kkV線路保護監(jiān)監(jiān)控：配置DVP－631微機線路保保護監(jiān)控裝置置2、主變器器保護監(jiān)控：：配置DVPP－621微機變壓器器差動保護裝裝置配置DVPP－622微機主變器器后備保護裝裝置配置DVPP－611分散式微機機監(jiān)控裝置3、666kV線路保護監(jiān)監(jiān)控：配置DVP－693微機線路保保護監(jiān)控裝置置4、電壓互互感器監(jiān)控：：配置DVP－671微機PT監(jiān)控裝置5、中央信信號監(jiān)控：配配置DVP－601微機中央信信號監(jiān)控裝置置2．2．44．2監(jiān)控系統(tǒng)配配置情況1、硬件：：配置臺灣研研發(fā)工業(yè)控制制機，顯示器器PHLIPPS21,,UPS三特1KVA2小時,CAN網絡絡控制器,光端機2、軟件::配置DVPS--600變自動化系系統(tǒng)軟件2．2．55白云變電所所自動化系統(tǒng)統(tǒng)運行情況白云變電所所于1999年5月11日投入運行行，到2001年12月投運已2年6個月，經過過多次系統(tǒng)故故障和異常情情況的檢驗，所所有設備和裝裝置動作正確確、運行可靠靠，未發(fā)現異異常情況。一些主要情情況簡要介紹紹如下：1、99年年6月13日，友好線線速斷保護動動作跳閘，重重合成功。故故障原因：拉拉開友好線78號負荷開關關時因開關分分閘速度慢引引起三相短路路。2、999年6月18日，東港集集控站顯示白白云變水產線線C相全接地，經經巡線發(fā)現水水產線錦江分分22＃右2變臺避雷器C相爆炸。現現場情況與集集控站顯示一一致、正確。3、999年6月19日，東港集集控站顯示白白云變水產線線A相全接地，經經巡線發(fā)現水水產線錦江分分葦場線用戶戶自維線路A相瓷瓶擊穿穿?，F場情況況與集控站顯顯示一致、