變電站綜合自動化發(fā)展

吳翔

中圖分類號:TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-046-01

摘要:電力生產(chǎn)過程有別于其他工業(yè)生產(chǎn)過程的一個(gè)重要特點(diǎn),就是它的生產(chǎn)、輸送、變換、分配、消費(fèi)的幾個(gè)環(huán)節(jié)是在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)同步瞬間完成。電力生產(chǎn)過程要求供需嚴(yán)格動態(tài)平衡,一旦失去平衡生產(chǎn)過程就要受到破壞,甚至造成系統(tǒng)瓦解,無法維持正常生產(chǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,全國乃至全世界凸現(xiàn)缺電局面,如何進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度,加強(qiáng)電力資源的優(yōu)化配置,最大限度滿足電力需求成為人們探討的問題之一。又隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)驚人的發(fā)展,變電站綜合自動化技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)效益得到大幅提升。這項(xiàng)技術(shù)將引起電力行業(yè)有關(guān)部門的重視,成為變電站設(shè)計(jì)核心技術(shù)之一。

關(guān)鍵詞:微機(jī)保護(hù);數(shù)據(jù)采集;事件記錄及故障錄波測距;控制與操作互鎖

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國電力需求迅速增長,由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和居民生活水平的提高,第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電比重上升,制冷制熱負(fù)荷大幅度增加,使得電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,高電壓、大機(jī)組、長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)的趨勢,使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,各級調(diào)度中心要求更多的信息,以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況;提高變電站的可控性,要求更多的采用遠(yuǎn)方集中控制、操作、反事故措施等。變電站采用無人值班管理模式,提高勞動生產(chǎn)率,減少人為誤操作的可能,提高運(yùn)行可靠性。盡管綜合自動化并非無人值班的必要條件,但綜合自動化將變電站的二次設(shè)備綜合在一起,使用電腦技術(shù)實(shí)現(xiàn)其功能,為變電站的小型化、擴(kuò)大監(jiān)控范圍及提高可靠性開辟了前景,它的使用將為變電站無人值班提供強(qiáng)而有力的支持。變電站的綜合自動化技術(shù)將引起電力行業(yè)有關(guān)部門的重視,成為變電站設(shè)計(jì)核心技術(shù)之一。

變電站的綜合自動化由電腦繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)組成。最明顯的特征有以下四個(gè)方面:1、功能綜合化。2、結(jié)構(gòu)電腦化。3、操作監(jiān)視屏幕化。4、運(yùn)行管理智能化。變電站的總體結(jié)構(gòu)采用分布式結(jié)構(gòu),引入計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù),將站內(nèi)所有的智能化裝置連接起來。網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)分成兩大類:主站和子站。主站,例如就地監(jiān)控主站和遠(yuǎn)方通信主站,可以同網(wǎng)上任意子站通信,但是他們本身不需要設(shè)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而是通過LAN收集由各子站采集的數(shù)據(jù),不需要任何控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過LAN可將命令傳送到相應(yīng)子站去執(zhí)行,因而主站實(shí)際上只是一個(gè)規(guī)約轉(zhuǎn)換器。子站原則上按一次設(shè)備組織,例如一條線路、一個(gè)變壓器等,每一個(gè)子站應(yīng)包括保護(hù)、錄波、測量及控制等所有功能。設(shè)計(jì)原則是:凡是可以在子站完成的功能,盡量有子站就地獨(dú)立處理,不要依賴通信網(wǎng)和主站,特別是象繼電保護(hù)那樣特別重要而又要快速決策的功能。

變電站綜合自動化應(yīng)該改變常規(guī)的保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷,取代常規(guī)的測量系統(tǒng),如變送器、錄波器、指針式儀表等;改變常規(guī)的操作機(jī)構(gòu),如操作盤、模擬盤、手動同期及手控?zé)o功補(bǔ)償?shù)妊b置;取代常規(guī)的告警、報(bào)警裝置,如中央信號系統(tǒng)、光字牌等;取代常規(guī)的電磁式、機(jī)械式防誤閉鎖設(shè)備;取代常規(guī)的遠(yuǎn)動裝置等。歸納其功能有如下幾個(gè)方面:

一、微機(jī)保護(hù)

微機(jī)保護(hù)包括線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、饋電線保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、備用電源自投等,高壓系統(tǒng)則包括主保護(hù)和后備保護(hù)。各類保護(hù)包括:故障記錄、存儲多套定值、顯示及當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ狄约芭c監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能。

二、數(shù)據(jù)采集

包括狀態(tài)量、模擬量、脈沖量等。① 狀態(tài)量數(shù)據(jù)的采集有:斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、同期檢測狀態(tài)、鎖定狀態(tài),變電站一次設(shè)備運(yùn)行告警信號,變壓器分接頭位置信號,網(wǎng)門及接地信號等,大部分采用光電隔離方式的開關(guān)量中斷輸入或周期性掃描采樣獲得,其中有些信號可通過“電腦防誤閉鎖系統(tǒng)”的串行口通信而獲得。對保護(hù)動作信號則采用串行口或LAN網(wǎng)絡(luò)通過通信方式獲得。②模擬量采集有各段母線電壓、線路電壓、電流和功率值,饋線電流、電壓及功率值,頻率、相位等,使用交流采樣方式或常規(guī)送變器加A/D轉(zhuǎn)換方式。③脈沖量,是指電能表輸出的電度量,這種量的采集在硬件接口上與狀態(tài)量相同。

三、事件記錄及故障錄波測距

事件記錄包括保護(hù)動作序列記錄、開關(guān)跳合記錄。分辨率一般在1——5ms之間。微機(jī)保護(hù)或監(jiān)控采集環(huán)節(jié)必須有足夠的內(nèi)存,能存放100個(gè)事件順序記錄,確保當(dāng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方監(jiān)控主站通信中斷時(shí)不丟失事件信息。變電站故障錄波可采用配置專用微機(jī)故障錄波器或由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計(jì)算,再將數(shù)字化的波形及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng),由監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印波形。

四、控制與操作互鎖

操作人員可通過CRT屏幕對斷路器、隔離開關(guān)的開合進(jìn)行操作,可以對變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,可對電容器組進(jìn)行投切。

五、同期檢測與同期合閘

同步檢測斷路器兩側(cè)電壓的幅值和相位,并發(fā)出同期合閘啟動和停止信號。

六、電壓和無功潮流的就地控制

為了將電壓和無功潮流調(diào)整到預(yù)定值,通常通過調(diào)整變壓器的一相或所有相,投運(yùn)

或斷開某條輸電線路以及切換電容器組、電抗器組、同步調(diào)相器實(shí)現(xiàn)。該功能一般由一個(gè)專用軟件包實(shí)現(xiàn)。

七、遠(yuǎn)方整定保護(hù)定值

除當(dāng)?shù)赝膺€可遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)查詢和整定保護(hù)定值。

八、數(shù)據(jù)處理與記錄

歷史數(shù)據(jù)的形成與儲存是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,它包括上級調(diào)度中心、變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)。

九、與遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信

本功能即常規(guī)的或擴(kuò)充的遠(yuǎn)動功能,在實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的基礎(chǔ)上還增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等,信息量大大提升。

十人機(jī)聯(lián)系功能

當(dāng)變電站有人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(或稱主機(jī))上進(jìn)行,當(dāng)變電站無人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行,不管哪種方式,操作維護(hù)人員面對的都是CRT屏幕,操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。

十一、自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,自診斷信息也象采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心。

變電站綜合自動化發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:⑴計(jì)算機(jī)硬件市場競爭激烈。⑵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展。⑶多臺計(jì)算機(jī)互連的分布處理。⑷通過廣域建立的全局分布式系統(tǒng)。⑸配電管理系統(tǒng)的出現(xiàn)。⑹向綜合的調(diào)度管理自動化方向發(fā)展。⑺廠戰(zhàn)自動化向綜合方面發(fā)展。

總之,綜合自動化向著使電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制更方便、快捷、安全、靈活的方向發(fā)展。

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