變電站綜合自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p>　　變電站綜合自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性和發(fā)展趨勢(shì)，提出了變電站綜合自動(dòng)化基本概念，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實(shí)現(xiàn)的基本功能及變電站自動(dòng)化的發(fā)展前景進(jìn)行分析 </p><p>　　關(guān)鍵詞：變電站綜合 自動(dòng)化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

2、 A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一、 概述 </b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置在電力系統(tǒng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，二次保護(hù)裝置經(jīng)歷了常規(guī)的突出式和插件式電磁保護(hù)、機(jī)電式保護(hù)、晶體管保護(hù)、集電路保護(hù)到微機(jī)保護(hù)。常規(guī)控制、保護(hù)裝置逐步從電力系統(tǒng)中退出歷史舞臺(tái)。取而代之的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種全新概念的智能化成套裝

3、置，它是調(diào)度自動(dòng)化的變電所端設(shè)備RTU與變電所的微機(jī)保護(hù)裝置發(fā)展到一定程度以后相互結(jié)合的產(chǎn)物，是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它從變電所整體出發(fā)，將斷路、變電、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備的保護(hù)、監(jiān)視、控制、測(cè)量、信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)、通信、直流系統(tǒng)和五防閉鎖操作功能集于一體的自動(dòng)化模塊裝置，并按預(yù)定的程序和要求對(duì)變電站進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、協(xié)調(diào)和控制的一種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，它是自動(dòng)化在變電所應(yīng)用的一種方法。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

4、，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。 </p><p><b>　　二、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　目前從國(guó)內(nèi)、外變電站綜合自動(dòng)化的開(kāi)展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)： </p><p>　　１．分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) </p><p>　　按變電站被監(jiān)控對(duì)象或系統(tǒng)功能分布的多臺(tái)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)

5、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(dòng)化系統(tǒng)的功能分散給多臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)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(wèn)題。各功能模塊(通常是多個(gè)CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可

6、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(dòng)化系統(tǒng)自問(wèn)世以來(lái)，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(wèn)題等。 </p><p>　　２．集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) </p><p>　　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

7、動(dòng)控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國(guó)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： </p><p>　?。?） 前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個(gè)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。 </p><p>　　（2） 軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。 </p>

8、;<p>　?。?） 組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。 </p><p>　?。常謱臃植际浇Y(jié)構(gòu) </p><p>　　按變電站的控制層次和對(duì)象設(shè)置全站控制級(jí)——變電站層(站級(jí)測(cè)控單元)和就地單元控制級(jí)——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。 <

9、;/p><p>　　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)： </p><p>　?。?）可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將“危險(xiǎn)”分散，當(dāng)站級(jí)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(jí)仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級(jí)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(zhǎng)期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　?。?） 可擴(kuò)展性和開(kāi)放性較高，利于

10、工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。 </p><p>　　（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(jiǎn)化了調(diào)試維護(hù)。 </p><p><b>　　三、常見(jiàn)通訊方式 </b></p><p>　　目前國(guó)內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無(wú)論RS-232C、EIA-422/485都無(wú)法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用部分地緩解

11、了便電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時(shí)依然顯得捉襟見(jiàn)肘，以太網(wǎng)的應(yīng)用，使通訊問(wèn)題迎刃而解。常見(jiàn)的通訊方式有： </p><p>　　1） 雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機(jī)方式，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，支持光/電以太網(wǎng)。 </p><p>　　2） 單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)方式。 </p><p>　　3） 雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機(jī)

12、方式。 </p><p>　　4） 單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)方式。 </p><p>　　四、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能 </p><p>　　１.微機(jī)保護(hù)：是對(duì)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)，母聯(lián)保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投的保護(hù)，低頻低壓減載等安全自動(dòng)裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能： </p><p><

13、;b>　?。保┕收箱洸ビ涗?</b></p><p>　　２）存儲(chǔ)不同方案的定值 </p><p>　?。常╋@示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?</p><p>　　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(dòng)作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號(hào)。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對(duì)時(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。 </p><p>　?。?

14、數(shù)據(jù)采集及處理功能 </p><p>　　包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù) </p><p><b>　?。保顟B(tài)量采集 </b></p><p>　　狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號(hào)及變電站一次設(shè)備告警信號(hào)、事故跳閘總信號(hào)、預(yù)告信號(hào)等。目前這些信號(hào)大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過(guò)通信方式獲得。 </p>

15、;<p><b>　　２）模擬量采集 </b></p><p>　　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(wú)功功率值。饋線電流，電壓和有功、無(wú)功功率值。 </p><p>　　3.事件記錄和故障錄波測(cè)距 </p><p>　　事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開(kāi)關(guān)跳合閘記錄。 </p>&

16、lt;p>　　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(cè)距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。 </p><p>　　4.控制和操作功能 </p><p>　　操作人員可通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)屏幕對(duì)斷路器，隔離開(kāi)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

17、時(shí)無(wú)法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。 </p><p><b>　　5.防誤閉鎖功能 </b></p><p>　　防誤閉鎖系統(tǒng)是變電站防止誤操作的主要設(shè)備,確保變電站安全運(yùn)行，防止人為誤操作的重要設(shè)備，任何正常倒閘操作都必須經(jīng)過(guò)五防系統(tǒng)的模擬預(yù)演和邏輯判斷，所以確保五防系統(tǒng)的完好和完善，能大大防止和減少電網(wǎng)事故的發(fā)生。 </p>

18、<p>　　6.系統(tǒng)的自診斷功能 </p><p>　　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(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對(duì)裝置本身實(shí)時(shí)自檢功能，方便維護(hù)與維修，可對(duì)其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測(cè)等方法實(shí)時(shí)檢查，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。 </p><p>　　7.數(shù)據(jù)處理和記錄 </p><p>　　歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)

19、處理的主要內(nèi)容，它包括上一級(jí)調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有： </p><p>　?。保嗦菲鲃?dòng)作次數(shù)； </p><p>　?。玻嗦菲髑谐收蠒r(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù) </p><p>　　３）輸電線路的有功、無(wú)功，變壓器的有功、無(wú)功、母線電壓定時(shí)記錄的最大，最小值及其時(shí)間； </p><p>　?。矗┆?dú)立負(fù)荷有功

20、、無(wú)功，每天的峰谷值及其時(shí)間； </p><p>　?。担┛刂撇僮骷靶薷恼ㄖ档挠涗洝?</p><p>　　根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動(dòng)操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　８.人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能 </p><p>　　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(tái)機(jī)和遠(yuǎn)

21、方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。 </p><p><b>　　9.遠(yuǎn)動(dòng)功能 </b></p><p>　　本功能為電力系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)、控制技術(shù)，能在常規(guī) “四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對(duì)時(shí)，統(tǒng)一時(shí)鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。 </p>&l

22、t;p><b>　　五、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　通過(guò)以上分析，可以看到變電所綜合自動(dòng)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用，它將能大大加強(qiáng)電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進(jìn)步和硬件軟件環(huán)境的改善，它的優(yōu)越性必將進(jìn)一步體現(xiàn)出來(lái)。 </p><p>