智能變電站線路保護測控裝置應用設計

韓鵬煜

摘要：隨著科技的廣泛應用，在變電站中智能技術起著重要的作用。智能變電站是基于一次設備的數(shù)字化，并結合了傳感器技術、信息技術、通信技術和控制技術，使變電站設備處于安全可靠的運行狀態(tài)。為了保證變電站智能線路在運行過程中具有較強的安全性和可靠性，有必要發(fā)揮線路保護測控裝置的保護作用。因此，線路保護測控裝置的設計應從實際需要出發(fā)，保證變電站設備的安全運行。

關鍵詞：智能變電站;線路保護;測控裝置;應用設計

引言

國內(nèi)外變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)集中式變電站、數(shù)字化變電站和智能化變電站三個階段，隨著我國網(wǎng)絡通信技術和電力系統(tǒng)的發(fā)展，智能變電站開始普及。智能化變電站由過程層、間隔層、站控層三層結構構成，可節(jié)省二次電纜，實現(xiàn)信息共享，同時方便維護，調試更加方便。隨著變電站智能化的發(fā)展，測控裝置廣泛應用于各個變電站中。

1智能變電站線路保護測控裝置的特點

1.1可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享

智能變電站安裝線路保護裝置，不僅能采集線路運行的各種信息，還可以對運行信息進行分析和處理，并將信息傳輸?shù)酵ㄐ牌脚_實現(xiàn)共享。通過分析信息能夠了解變電站的運行情況，便于對變電站運行過程中存在的問題采取有效措施進行解決，確保智能變電站處于安全平穩(wěn)的運行狀態(tài)。智能線路保護裝置還可以發(fā)揮監(jiān)控功能，使工作人員采用遠程監(jiān)控的方式對線路實施保護。

1.2具有良好的測護性能

智能變電站中有許多智能元件，各個智能元件要處于安全運行的狀態(tài)，需要線路保護測控裝置發(fā)揮一定的調節(jié)作用。測控裝置的測護性能體現(xiàn)在測控裝置是一個分層分布式系統(tǒng)，它按一個元件、一個間隔、一套裝置分布式原則設計配置，可直接就地分散安裝在高壓開關柜上，各間隔功能獨立，各裝置之間僅通過網(wǎng)絡連接，信息共享，因此，整個系統(tǒng)靈活性很強，且任一裝置故障僅影響一個元件，使其可靠性也明顯提高。保護測控裝置中的保護功能獨立，不依賴通信網(wǎng)絡，因此，網(wǎng)絡癱瘓時不影響正常運行保護裝置。從軟件設計上來看，保護模塊與其他模塊是分開的，是先采用保護措施，后測量。由于信息的傳遞由網(wǎng)絡系統(tǒng)通過通信網(wǎng)互聯(lián)而實現(xiàn)，取消了常規(guī)的二次信號控制電纜，所以，二次電纜不再復雜化，不僅有效控制了成本，而且減輕了CT（電流互感器）和PT（電壓互感器）的負荷，降低了施工難度，減少了技術維護工作量，節(jié)省了大量的人、財、物資源。

1.3有較高的自動化程度

智能變電站的測控裝置有較高的自動化程度，測控裝置在運行過程中，可以發(fā)揮自動化的優(yōu)勢，對測控信息進行采集、分析、處理等，而且能夠做到遠程操作。工作人員不需要到現(xiàn)場就可以及時發(fā)現(xiàn)線路運行中產(chǎn)生的問題，并及時采取措施解決，保證變電站的各項設備安全、可靠地運行，減少變電站的運行故障。

2測控裝置應用設計要點

（1）硬件設備。智能變電站的線路保護測控裝置由顯示屏、狀態(tài)指示燈、12個按鍵以及接線端子組成。在裝置的內(nèi)部分別設有一塊主機板、輸出板和人機界面。這三塊版面之間的聯(lián)結是31芯和26芯規(guī)格的扁平電纜。主機板上一般設有CPU、電源模塊、A/D轉換及接口，RS485及光纖通訊電路等。輸入和輸出板塊主要由接線端子、RS485及光纖通訊電路、遙信、遙脈輸入隔離及接口電路、CANBUS接口電路等設備。人機界面板的設備相對較少，主要有調試串行接口、鍵盤和液晶顯示接口、狀態(tài)指示燈電路。（2）軟件設計。智能變電站線路保護測控裝置的軟件是16MHz高速80C196KB的CPU，由它完成一系列測量、控制和通訊功能。在主CPU中應用的是多任務操作系統(tǒng)，以加快各任務之間相互合作的效率。（3）交流采集技術。在交流采樣法應用過程中，必須依照一定的規(guī)律采集被測的交流信號的瞬時值，之后將所獲取的瞬時數(shù)據(jù)送到測量計算回路，經(jīng)過一定的數(shù)學算法之后，求得要測量的結果。在測量過程當中，需要將硬件的計算功能代替為軟件功能，其中一種表達方式是將原本的一條光滑被測正弦信號代替為一條階梯曲線，而追究原理出現(xiàn)的誤差主要有以下兩個原因：第一是需要將時間內(nèi)連續(xù)數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的誤差使用時間上離散數(shù)據(jù)所代替，而該誤差的決定因素在于每一個正弦信號周期中的采樣點數(shù)，除此之外，追究誤差產(chǎn)生的原因也在于A/D轉換器轉換速度和CPU的處理實踐;而想要更進一步的探究在連續(xù)電壓以及電流量化過程中誤差的產(chǎn)生原因，主要集中在A/D轉換器的位數(shù)。之后直接的將互感器內(nèi)的二次電壓以及電流經(jīng)過交流采樣裝置進行隔離變化，從而將原本的二次電流以及二次電壓轉化為弱電流以及電壓信號。除此之外，通過使用采樣保持器這一元件，從而保留電壓以及電流信號，并且將所保留的電壓及電流信號，經(jīng)過模、數(shù)（A/D）的轉變之后，使用數(shù)據(jù)線作為傳輸介質，直接的將信號傳輸給CPU，從而計算出電網(wǎng)當中的電壓、電流、有功功率、無功功率等多項參數(shù)，并將各參數(shù)儲存于記憶元件當中。通過使用交流采樣測量裝置，從而能夠將當前所采集到的各項電網(wǎng)參數(shù)以及數(shù)據(jù)，以一定的方式直接的傳輸?shù)秸{度室或者是當?shù)氐谋O(jiān)控終端。一般情況之下，在各種電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過程中需要遵從的規(guī)約制度主要圍繞著CDT規(guī)約、101規(guī)約、102、103、104規(guī)約等多項制度進行，然而在如今交流采樣測量裝置的生產(chǎn)商以及制造商在制造及生產(chǎn)過程中使用到的規(guī)約，并沒有經(jīng)過統(tǒng)一。也因此，在不同廠家之間可能會由于設備型號之間存在較大差異或者是使用的規(guī)約不同，而導致所生產(chǎn)出來的交流采樣裝置之間具備較大差異。（4）遙測技術。即遠程測量技術，在該技術應用過程當中，直接將被測變化量的值使用遠程通訊技術傳輸出去。遙測信息能夠直接將系統(tǒng)運行狀態(tài)中所產(chǎn)生的連續(xù)變化量實時完整地表示出來，又被稱為模擬量，分為電量和非電量兩種。（5）遙信技術。即遠程指示技術及遠程信號，在此基礎應用過程中，主要是遠程監(jiān)控開關位置的告警情況以及閥門位置的狀態(tài)種信息，而遙信信息作為一個二元狀態(tài)量，其主要意義在于針對于每一個遙感對象而言。遙信信息能夠表現(xiàn)為兩種狀態(tài)，0和1，兩種遙信狀態(tài)為“非”的關系。（6）遙控技術。即遠程命令，在遠程通信技術應用過程當中，發(fā)布有關命令，能夠使得運行設備的狀態(tài)進行改變，比如說控制斷路器分合閘等。（7）遙調技術。即遠程調節(jié)，應用遠程通信技術，完成對具有兩個以上狀態(tài)運行設備進行控制的遠程命令。如機組處理的調節(jié)、勵磁電流的調節(jié)、有載調壓分接頭的位置調節(jié)。

結語

如今電力系統(tǒng)當中廣泛應用的測控裝置，在電力系統(tǒng)運行過程當中，能夠用數(shù)字的方式將各種虛擬儀表建立出來，更加直觀、方便。測控裝置作為智能化設備當中的一項重要裝置，大幅度提高變電站的自動化水平，大大減輕運維人員的勞動強度，獲取得到的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)更加貼近實際，更便于做出決策。

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