芻議變電站綜合自動化系統(tǒng)

林驚濤 林驚奇

摘要:變電站綜合自動化對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到很大的促進作用,它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。

關(guān)鍵詞:變電站;綜合自動化系統(tǒng);探討

1概述

隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展,綜合自動化系統(tǒng)將取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),同時讓系統(tǒng)具有檢查、故障錄播、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強的保護功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng),是電力系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前,從國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展情況而言,變電站綜合自動化系統(tǒng)大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)。

2.1 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能的多臺計算機單機功能設(shè)備,將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成,分布模式一般按功能設(shè)計,采用主從CBU系統(tǒng)工作方式,多CBU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件能力,解決了CBU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CBU)之間采用網(wǎng)絡技術(shù)串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題,提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便于系統(tǒng)擴展與維護,局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式安裝上可以形成集中組屏兩種系統(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化系統(tǒng)自問世以來顯示出強大的生命力。不足之處就是:目前,還存在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上等問題需要研究、解決。

2.2 集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其中的I/O接口,集中采集變電站的模擬和數(shù)量等信息,集中進行計算和處理,分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能;由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能,后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通信等功能。目前,國內(nèi)許多廠家采用的多屬于這種結(jié)構(gòu)方式,這種結(jié)構(gòu)有以下不足。

(1)前置管理機任務繁重、引線多,降低了整個系統(tǒng)的可靠性,若前置機出現(xiàn)故障,將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能。

(2)軟件復雜,修改工作量大,系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

(3)組態(tài)不靈活,對不同主接線或規(guī)模不同的變電站,軟、硬件都必須另行設(shè)計,工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。

2.3分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——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。

這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯優(yōu)點。

(1)可靠性高,任何一部分設(shè)備出現(xiàn)故障只會影響局部,即將“危險”分散。當站級系統(tǒng)和網(wǎng)絡部分出現(xiàn)故障,只影響到監(jiān)控部分,而最重要的保護、控制功能在段級仍可正常運行;段級的任一智能單元損壞不會導致全站的通信中斷,比如,長期霸占全站的通信網(wǎng)絡。

(2)可擴展性和開放性較高,利于工程的設(shè)計及應用。

(3)站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少,既節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護工作。

3通信方式

目前,國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通信方式,在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前,無論RS——232C、EIA+——422/485都無法避免通信系統(tǒng)煩瑣、通信速度緩慢的缺陷。現(xiàn)場總線的應用在一定程度上滿足了變電站自動化系統(tǒng)對通信的需求,但在系統(tǒng)容量較大時這種滿足依然顯得捉襟見肘,而以太網(wǎng)的應用,使通信問題迎刃而解。常見的通信方式有以下幾種。

(1)監(jiān)控機模式,主要是用于220～500kV變電站,在實現(xiàn)上可以是雙控機+雙服務器方支撐/電以太網(wǎng)。

(2)單以太網(wǎng),雙,單監(jiān)控機模式。

(3)雙LON網(wǎng),雙監(jiān)控機模式。

(4)單LON網(wǎng),雙/單監(jiān)控機模式。

4變電站自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能

4.1微機保護

是指對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進行保護,包括線路保護、變壓器保護、母線保護、電容器設(shè)備自投、低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具下列功能。

(1)故障記錄。

(2)儲存多套定值。

(3)顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ怠?/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,動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對時鐘等命令,通信采用標準規(guī)約。

4.2數(shù)據(jù)采集及處理功能

(1)狀態(tài)量采集。采集的狀態(tài)量包括:斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、變壓器分接頭信號、變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前,這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng),也可以通過通信方式獲得。

(2)模擬量采集。常規(guī)變電站采集典型模擬量包括:各段母線電壓,線路電壓、電流和有功、無功功率值,饋線電流、電壓和有功或無功功率值等。

4.3事件記錄和故障錄波測距

事件記錄應包含保護動作序列記錄,開關(guān)跳合記錄。

變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(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,即由微機保護裝置作記錄及測距計算,再將數(shù)字化波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)有監(jiān)控系統(tǒng)儲存和分析。

4.4控制和操作功能

操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭、電容器組頭等進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)發(fā)生故障時無法操作被控設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)討時應保留人工直接跳合閘手段。

4.5系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能,并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)度中心。同時,裝置本身應具有實時自檢功能,方便維護與維修,可對其部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查,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。

4.6數(shù)據(jù)處理和記錄

歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,它包括上一級調(diào)度中心、變電管理和保護中要求的數(shù)據(jù),豐要有以下幾項。

(1)斷路器動作次數(shù)

(2)斷路器切除故障時截斷容量跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)。

(3)輸電線路的有功、無功,變壓器的有功、無功,母線電壓定時記錄的最大、最小值及時間。

(4)獨立負荷有功、無功,每天的峰谷值及其時間

(5)控制操作及修改整定值的記錄。

根據(jù)需要,該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn),也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。

4.7人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能,自診斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣,能夠周期性地被送往后臺機和調(diào)度中心或操作控制中心并與遠方控制中心進行通信。

4.8 “四遙”功能

本功能在常規(guī)遠動“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等功能,其信息量遠大于傳統(tǒng)遠動系統(tǒng),還具有同調(diào)度中心對時、統(tǒng)一時鐘的功能和當?shù)剡\行維護功能。

5結(jié)語

電網(wǎng)是一個不可分割的整體,綜合利用整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息,對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶提供高質(zhì)量的電能服務的一項措施。