關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的研究

王萍

摘 要：近年來，隨著電力企業(yè)的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)得以在電力系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)作為自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其集各種通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)于一體，將微機(jī)保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)及自動(dòng)裝置進(jìn)行重新組合，并按照一定的程序和要求綜合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)變電站內(nèi)全部設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的監(jiān)視和測量。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有較好的控制和協(xié)調(diào)的能力，有效的提升了變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，降低了運(yùn)行維護(hù)的成本，提高了變電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)向用戶提供高質(zhì)量的電能的要求。文章對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動(dòng)化；系統(tǒng)

前言

隨著各行各業(yè)對(duì)電能需求量的增加，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性越發(fā)受到關(guān)注。變電站作為電力系統(tǒng)核心的部分，其工作量也不斷增加，這就使傳統(tǒng)的人工進(jìn)行監(jiān)控及管理的工作模式越來越無法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，所以自動(dòng)化系統(tǒng)的引進(jìn)具有迫切性和必然性。利用變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)控，不僅有效的節(jié)約了人力成本，而且也提升了變電站的管理水平。但在當(dāng)前各自動(dòng)化生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備來看，由于其采用的標(biāo)準(zhǔn)還不，所以相互之間缺乏兼容性，這對(duì)用戶使用帶來了較大的困難，所以需要針對(duì)當(dāng)前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析，從而對(duì)其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，以便于更好的推動(dòng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展速度。

1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 集中式結(jié)構(gòu)

集中式結(jié)構(gòu)是將采集到的模擬量、開關(guān)量和脈沖量等信息進(jìn)行集中處理與計(jì)算，完成微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)和自動(dòng)控制功能。集中式結(jié)構(gòu)保護(hù)和監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)，需要由多臺(tái)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行，各種功能由不同的計(jì)算機(jī)來完成，而且每臺(tái)計(jì)算機(jī)承擔(dān)不同的任務(wù)，由于集中式結(jié)構(gòu)不需要占有多大的占地面積，結(jié)構(gòu)較為緊湊，所以更適于用在規(guī)模較小的變電站內(nèi)，但由于其采用模擬量的信號(hào)傳輸，所以具有精度低、干擾大、維護(hù)難度大、擴(kuò)展差的問題存在，因此在具體應(yīng)用中，更適宜用在變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展的初期階段。

1.2 分層分布式結(jié)構(gòu)

電氣一次回種中設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)主要以分層分布式結(jié)構(gòu)為主，其有效的將變電站分為站控層、通信層和間隔層?；芈返臄?shù)據(jù)采集、保護(hù)和監(jiān)控通過間隔層使其綜合為一個(gè)裝置，在數(shù)據(jù)源現(xiàn)象的開關(guān)柜上進(jìn)行安裝。其信息交換及管理都是通過主機(jī)來進(jìn)行的，即每一個(gè)裝置都通過光纖或是電纜來實(shí)現(xiàn)與站控層監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信。利用分層分布式結(jié)構(gòu)更有利于無人值守變電站管理模式的實(shí)施，不需要信號(hào)屏和模擬民間，將回路的測控裝置分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)，由于在安裝前已也進(jìn)行調(diào)試，所以現(xiàn)場不需要進(jìn)行多少的安裝量，而且二次設(shè)備之間連接電纜也較少，具有較強(qiáng)的抗進(jìn)干擾性，所以對(duì)于加快變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展起到極其重要的作用。

2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

模擬量的采集有進(jìn)線和饋線電流電壓與功率，母線段電壓電流，變壓器油溫、電容器室室溫、直流屏操作電壓等。一般采用交流采樣或直流采樣方式。狀態(tài)量主要有斷路器與隔離開關(guān)、變壓器分接頭的位置、無功補(bǔ)償電容器的投切與一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與報(bào)警信號(hào)等。這些量多采用光電隔離的開關(guān)量中斷輸入或周期掃描方式獲得。脈沖量指脈沖電能表輸出的以脈沖信號(hào)表示的電能量，它的采集與狀態(tài)量相同。數(shù)據(jù)處理包括變電站運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析和計(jì)算。變電站運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備越限報(bào)警與記錄，包括開關(guān)的變位報(bào)警設(shè)備運(yùn)行的越限報(bào)警，保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)警等。

2.2 微機(jī)保護(hù)與操作閉鎖

微機(jī)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)及備用電源自動(dòng)投人和自動(dòng)重合閘。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息、動(dòng)作信息，選擇保護(hù)類型及定值并能就地修改。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)CRT屏幕上可對(duì)斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行操作，對(duì)變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)電容器組進(jìn)行投切。為了防止計(jì)算機(jī)故障時(shí)無法操作被控設(shè)備，保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖包括出口跳、合閉鎖和并發(fā)性操作閉鎖，及適應(yīng)一次設(shè)備現(xiàn)場操作的“電能五防操作與閉鎖”功能。操作閉鎖只有輸入正確的授權(quán)口令后才能在屏幕上進(jìn)行。

2.3 人機(jī)聯(lián)系功能

目前變電站有無人值班和有人值班模式兩種，無人化零為整時(shí)其操作是在遠(yuǎn)方控制主機(jī)上進(jìn)行的，而有人化零為整時(shí)則在主控室后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行，這兩種方式在操作上并沒有什么區(qū)別，都需要借助于CRT屏幕、鍵盤和鼠標(biāo)來進(jìn)行，各種功能的設(shè)置及選擇都需要通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置，而且在定時(shí)、隨機(jī)和召喚打印三種模式，可以確保各類數(shù)據(jù)和信息都能夠進(jìn)行長期的保存和記錄。

3 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展趨勢

3.1 從集中控制、功能分散型向分層網(wǎng)絡(luò)型發(fā)展

在傳統(tǒng)的變電站保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)及監(jiān)控中，往往是一個(gè)功能模塊管理多個(gè)間隔單元，這種情況下，一旦功能模塊發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)都會(huì)受到影響。所以在未來的發(fā)展中，需要向一個(gè)模塊管理一個(gè)間隔單元的方向發(fā)展，這樣有效的實(shí)現(xiàn)了功能模塊的獨(dú)立性和適應(yīng)性，減少故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。特別是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用普遍使用的LAN局域網(wǎng)，其對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性，其無論是通信介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸速度還是接入網(wǎng)設(shè)備數(shù)量都得到了較大的提高，而且利用LAN技術(shù)還可以將所有智能裝置有效的連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場的協(xié)調(diào)控制和監(jiān)控管理。

3.2 從專用設(shè)備到平臺(tái)

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使設(shè)備的功能僅由軟件決定，硬件只與所要求的I/O數(shù)量有關(guān)。開發(fā)通用標(biāo)準(zhǔn)型硬件和軟件平臺(tái)，具備開放性和數(shù)據(jù)一致性特點(diǎn)，方便不同制造商相互接口和操作，以適應(yīng)所有保護(hù)和控制。保護(hù)功能可由算法實(shí)現(xiàn)且可由用戶任意設(shè)置，各種算法經(jīng)優(yōu)化組合在一起，達(dá)到更好的選擇性、更高的冗余度。控制設(shè)備可提供控制和監(jiān)測任務(wù)的分散數(shù)據(jù)處理功能。分散采集的數(shù)據(jù)可隨時(shí)由遠(yuǎn)方監(jiān)控主站系統(tǒng)調(diào)用?？删幊踢壿嫻δ芴峁┲T如定向間隔監(jiān)視指令、連鎖和切換操作等。

3.3 新技術(shù)的應(yīng)用

近年來，隨著數(shù)字信號(hào)處理器的慶用，使一次設(shè)備分散布置的RTU快速的發(fā)展起來，其作為測量控制單元，不僅功能上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，而且保護(hù)功能也更加完善，而且與其他各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)了有效的集成，使系統(tǒng)的通信容量得到較大的提升。目前通信光纖的慶用，由于其頻帶較寬，信道多，而且衰減小、受電磁干擾小等諸多優(yōu)點(diǎn)的存在，使其在遠(yuǎn)距離及短距離內(nèi)進(jìn)行大容量的信息的傳輸成為可能，特別適合在處于強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下進(jìn)行使用，是當(dāng)前自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展過程中，最佳的通信信道。

4 結(jié)束語

我國變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展才只有十幾年的時(shí)間，其作為多專業(yè)的綜合性技術(shù)實(shí)現(xiàn)了變電系統(tǒng)的技術(shù)上的改革。特別是在當(dāng)前我國處于快速發(fā)展的特殊時(shí)期，由于對(duì)電能的需求量不斷增長，所以為了確保電能供應(yīng)的質(zhì)量，更需要各種智能技術(shù)的應(yīng)用，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的引進(jìn)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然選擇，也是新時(shí)期開創(chuàng)電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和全面提升電力自動(dòng)化水平重大的舉措。

參考文獻(xiàn)

[1]黃益莊.變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向[J].繼電器，2008.

[2]徐立子.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的分析和實(shí)施[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000.

[3]金午橋.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.