變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用

變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用

一、變電站數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性綜合能源效率是提高能源效率、可靠性和穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)營維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量、低能耗服務(wù)的措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(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,保護(hù)本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言,大致存在以下幾種結(jié)構(gòu):1.分布式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備,將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì),采用主從CPU系統(tǒng)工作方式,多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力,解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問題。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu),較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來,顯示出強(qiáng)大的生命力。目前,還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。2.前置機(jī)控制板集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I/O接口,集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息,集中進(jìn)行計(jì)算和處理,分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式,這種結(jié)構(gòu)有以下不足:(1)前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多,降低了整個系統(tǒng)的可靠性,若前置機(jī)故障,將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。(2)軟件復(fù)雜,修改工作量大,系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。3.站級式控制方案按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元)的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層,即變電站層、通信層和間隔層。這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):(1)可靠性提高,任一部分設(shè)備故障只影響局部,即將“危險”分散,當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障,只影響到監(jiān)控部分,而最重要的保護(hù)、控制功能在段級仍可繼續(xù)運(yùn)行;段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷,比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。(2)可擴(kuò)展性和開放性較高,利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。(3)站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少,節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。三、現(xiàn)場總線在通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式,在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前,無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)煩瑣、通訊速度緩慢的缺陷?，F(xiàn)場總線的應(yīng)用部分地緩解了便電站自動化系統(tǒng)對通信的需求,但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘,以太網(wǎng)的應(yīng)用,使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有:1.雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機(jī)模式,主要是用于220-500kV變,在實(shí)現(xiàn)上可以是雙控機(jī)+雙服務(wù)器方式,支撐光電以太網(wǎng)。2.單以太網(wǎng),雙/單監(jiān)控機(jī)模式。3.雙LON網(wǎng),雙監(jiān)控機(jī)模式。4.單LON網(wǎng),雙/單監(jiān)控機(jī)模式。四、應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能是自動元朝系統(tǒng)的1.安全自動裝置是對站內(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裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能:(1)故障記錄。(2)存儲多套定值。(3)顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ怠?4)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,動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對時鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。2.變壓器信號采集系統(tǒng)現(xiàn)狀包括狀態(tài)數(shù)據(jù),模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。(1)狀態(tài)量采集。狀態(tài)量包括:斷路器狀態(tài),隔離開關(guān)狀態(tài),變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng),也可通過通信方式獲得。(2)模擬量采集。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、無功功率值。饋線電流,電壓和有功、無功功率值。3.專用故障錄波器與監(jiān)控系統(tǒng)通信事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄,開關(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)裝置兼作記錄及測距計(jì)算,再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。4.變壓器投切電路操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器,隔離開關(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)故障時無法操作被控設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。5.反誤關(guān)閉功能6.影響后果臺機(jī)和方向調(diào)度中心系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,并把數(shù)據(jù)送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對裝置本身實(shí)時自檢功能,方便維護(hù)與維修,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。7.數(shù)據(jù)處理和記錄。數(shù)據(jù)輸入和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，包括統(tǒng)一規(guī)劃中心、脈象管理和保護(hù)要求的數(shù)據(jù)輸入8.操作員應(yīng)聯(lián)系該系統(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。9.該函數(shù)在傳統(tǒng)的“四距離”運(yùn)動的基礎(chǔ)上增加了對遠(yuǎn)方變化和校正的保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等,其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對時,統(tǒng)一時鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。五、管理現(xiàn)代化的重要意義通過以上分析,可以看到變電所綜合自動化對于實(shí)現(xiàn)電