220kV變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造

陳巍 尹馨（吉林省電力勘測設(shè)計(jì)院，吉林長春 130022）

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220kV變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造

陳巍 尹馨
（吉林省電力勘測設(shè)計(jì)院，吉林長春 130022）

【摘要】隨著社會(huì)的發(fā)展、科技水平的不斷提高，電力逐漸成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾茉础榱诉m應(yīng)電網(wǎng)、機(jī)組等系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水平的要求，我國部分企業(yè)通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來對220KV變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造。本文主要論述通過了解目前變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從而對變電站系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造，對企業(yè)和未來電力發(fā)展趨勢產(chǎn)生的影響。

【關(guān)鍵詞】變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng) 綜合自動(dòng)化 改造

由于目前科技的快速發(fā)展，電力能源成為我國可再生資源中最重要的能源之一。通過對大部分企業(yè)單位的調(diào)查和了解，對變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造的內(nèi)容進(jìn)行了總體整理和分析，對日后綜合自動(dòng)化改造的全面應(yīng)用提供了前期的學(xué)術(shù)借鑒。

1 變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

1.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合化是在現(xiàn)代化科技發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合了以往的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，對變電站設(shè)備進(jìn)行重組、優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備運(yùn)行情況的檢測、監(jiān)視等目的。在變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化出現(xiàn)之前，站內(nèi)設(shè)備比較落后，容易出現(xiàn)不穩(wěn)定、維護(hù)成本較高等問題，而系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的出現(xiàn)，簡化了站內(nèi)二次接線，為企業(yè)提高了經(jīng)濟(jì)效益，也為用戶提供了高質(zhì)量的電力能源［1］。

1.2 系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

大部分變電站綜合化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本相似，包括異步串行網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)。三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐步發(fā)展，其中工業(yè)以太網(wǎng)在變電站電氣監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用前景最為廣闊。

1.2.1 異步串行網(wǎng)絡(luò)

主要以點(diǎn)對點(diǎn)的工作方式運(yùn)行，主要分為站控層、間隔層和過程層三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在部門小規(guī)模的變電站和110kV終端變電站也可以只用RS422和RC485組成的網(wǎng)絡(luò)。異步串行網(wǎng)絡(luò)通常用于早期的變電站綜合系統(tǒng)，目前已經(jīng)逐漸不再使用。

1.2.2 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)

相比于異步串行網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)具備更多的優(yōu)點(diǎn)。大部分現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適用于規(guī)模較大的變電站，由于站內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，而現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)可以將所有的節(jié)點(diǎn)連接在一起，對于單獨(dú)節(jié)點(diǎn)的增加或退出也更加方便。因此，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.2.3 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是目前我國變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中比較成熟的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)本身也具有快速、安全、靈活等特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)企業(yè)的變電站電氣監(jiān)控綜合自動(dòng)化改造系統(tǒng)。

1.3 變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的內(nèi)容

變電站電氣監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分：站控層和間隔層。其中，站控層主要負(fù)責(zé)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、控制等，而間隔層主要負(fù)責(zé)通過通訊介質(zhì)相互連接。站控層主要包括運(yùn)動(dòng)通信設(shè)備、GPS對時(shí)裝置等，間隔層主要包括保護(hù)裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等［2］。

2 變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史

變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主要分為一、二、三代系統(tǒng)，下面分別介紹一下三代系統(tǒng)各自的特點(diǎn)。

2.1 第一代變電站綜合化系統(tǒng)

20世紀(jì)80年代中后期，我國開始研究變電站電氣監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第一代主要以RTU裝置為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)“四搖”功能為目的，在二次接線基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，重要保護(hù)的信息則通過節(jié)點(diǎn)傳送到RTU裝置。第一代系統(tǒng)的弊端就是整體性能低下，系統(tǒng)功能不強(qiáng)，但卻有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。因此，第一代系統(tǒng)比較適用于老變電站的改造。

2.2 第二代變電站綜合化系統(tǒng)

20世紀(jì)80年代后期，我國研究了以單片機(jī)為基礎(chǔ)，通過功能劃分硬件結(jié)構(gòu)的第二代綜合化系統(tǒng)。單片技術(shù)的成熟使市場上出現(xiàn)了大量的微機(jī)化功能裝置，而將這些組合在一起就形成了包括數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控主機(jī)等功能的第二代綜合化系統(tǒng)。第二代系統(tǒng)的弊端是系統(tǒng)功能復(fù)雜、穩(wěn)定性不強(qiáng)，但也具有較強(qiáng)的在線功能，可以使工控機(jī)從大量的數(shù)據(jù)采集工具中解脫出來。

2.3 第三代變電站綜合化系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代，新興起的自動(dòng)化系統(tǒng)為我國第三代變電站綜合化系統(tǒng)提供了技術(shù)支持與安全保障。通過對先進(jìn)工業(yè)的控制，以現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究出了分散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第三代系統(tǒng)大大簡化了變電站設(shè)備的配置，縮小了工作面積，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性，簡化了操作要求等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在我國各個(gè)變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的改造中［3］。

3 變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

主要以根河220kV變電站新建二次系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。

3.1 各種數(shù)據(jù)的整理歸納

變電站監(jiān)控方式按照近期少人值班遠(yuǎn)期無人值班設(shè)計(jì)，配置一套自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對全站內(nèi)相關(guān)信息采集及處理，并利用系統(tǒng)本身的信息遠(yuǎn)傳功能，實(shí)現(xiàn)對調(diào)度端遠(yuǎn)傳功能。實(shí)現(xiàn)全站防誤閉鎖、無功自動(dòng)控制等智能功能。在進(jìn)行二次系統(tǒng)的使用之前，首先對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，如監(jiān)測監(jiān)控范圍、電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)等。通過對數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算，選擇最合理的安裝方案。

3.2 制定配置方案

根據(jù)相關(guān)的配置原則，對站內(nèi)相關(guān)信息統(tǒng)一采集處理，實(shí)現(xiàn)資源共享。監(jiān)控系統(tǒng)與繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)統(tǒng)一配置，繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)能與各繼電保護(hù)裝置和故障錄波裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，收集各繼電保護(hù)裝置及故障錄波裝置的動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，通過必要的分析軟件，在站內(nèi)對事故進(jìn)行分析。

在一系列的準(zhǔn)備工作結(jié)束后，就可以對利用這些數(shù)據(jù)的整理，在配置方案的指導(dǎo)下進(jìn)行220kV變電站新工程的建立。

4 結(jié)語

第二次工業(yè)革命以后，電力逐漸融入到我們的生活當(dāng)中，同時(shí)也成為了我們生命中不可或缺的能源。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科技的進(jìn)步使我們對電力的需求也與日俱增，本文主要通過對220kV變電站電氣監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的介紹，論述了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性以及未來發(fā)展的前景。因此，變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的改造對我國電力研究來說是十分重要的一項(xiàng)研究項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

［1］符良震.220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的改造研究［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015，11（23）：1-2.

［2］劉顯文.探討電氣二次設(shè)計(jì)在220kV綜合自動(dòng)化變電站的應(yīng)用［J］.通訊世界，2014，02（06）：65-66.

［3］程幫龍.某220kV變電站綜合自動(dòng)化改造情況分析［J］.中國電業(yè)（技術(shù)版），2011，07（06）：56-58.