全分散安裝模式在高速鐵路電力配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

支崇玨

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，電力配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全分散式安裝模式顯示出它的優(yōu)越性。文章結(jié)合高速鐵路電力配電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，討論了全分散安裝模式的應(yīng)用特點(diǎn)和先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；電力配電所；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；全分散安裝模式；分層分布式結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM76 文章編號(hào)：1009-2374（2016）09-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.050

1 概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，配電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系也隨之不斷變化，各項(xiàng)性能指標(biāo)及可靠性也在不斷提高。目前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用分層分布式

結(jié)構(gòu)。

1.1 分層分布式結(jié)構(gòu)概念

分布式結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)采用多個(gè)功能模塊協(xié)同工作，各模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。例如饋線的保護(hù)可以配置一套微機(jī)保護(hù)裝置，變壓器的保護(hù)可以配置一套變壓器的微機(jī)保護(hù)裝置，如果有多條饋線則配置多套微機(jī)保護(hù)裝置，所有的微機(jī)保護(hù)裝置之間再通過通信接口和監(jiān)控子系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，保護(hù)裝置互相獨(dú)立，單個(gè)保護(hù)裝置故障不會(huì)對(duì)其他裝置的正常工作造成

影響。

分層分布即從結(jié)構(gòu)上分層布置、從功能上分布布置。在分層分布式結(jié)構(gòu)中，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按照設(shè)備的功能被分為三層：變電所層、間隔層和過程層（通常也稱為設(shè)備層），從功能上分布布置就是將變電所自動(dòng)化系統(tǒng)需要完成的功能由多個(gè)微機(jī)系統(tǒng)來完成，在變電所層使用計(jì)算機(jī)或工控機(jī)來作為監(jiān)控的平臺(tái)。

變電所層包括監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)等。間隔層的主要功能是實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保護(hù)和控制，對(duì)本層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息匯總，同時(shí)在通信功能上具有承上啟下的作用，即同時(shí)完成與過程層及變電所層的高速網(wǎng)絡(luò)通信功能，該層的設(shè)備主要有各種微機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和RTU等。過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的接口，過程層設(shè)備實(shí)際上是指與變電站一次側(cè)設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)和電壓電流互感器等）的接口設(shè)備。在變電所層和間隔層設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，供系統(tǒng)中各層的設(shè)備進(jìn)行信息交換。

1.2 配電所自動(dòng)化系統(tǒng)分層分布式結(jié)構(gòu)的形式

1.2.1 系統(tǒng)集中組屏。集中組屏的結(jié)構(gòu)是把間隔層的各個(gè)單元裝置按照功能分類，相同功能的安裝在一個(gè)屏（柜）上，例如變壓器保護(hù)屏、饋線保護(hù)屏等。在集中組屏結(jié)構(gòu)中，所有的變電所層、間隔層的二次設(shè)備都放在控制室內(nèi)，管理和維護(hù)方便，但安裝時(shí)電纜都要鋪設(shè)到控制室，導(dǎo)致電纜較多，增加了電纜的

投資。

1.2.2 分散安裝與集中組屏相結(jié)合。分散與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式是面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的，各間隔單元的設(shè)備相對(duì)獨(dú)立，保護(hù)測(cè)控裝置分散安裝在開關(guān)柜上或者直接安裝在一次設(shè)備附近，變電所層設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)間隔單元進(jìn)行信息交換和管理。分散安裝與集中組屏相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式既可以分散安裝在間隔開關(guān)柜上，也可以在控制室內(nèi)集中組屏或分層組屏。這種結(jié)構(gòu)形式下集中了分布式的優(yōu)點(diǎn)，配置靈活，同時(shí)還可以最大限度地節(jié)約二次設(shè)備之間的線路連接，減少控制室占地面積。

1.2.3 全分散式。全分散式的自動(dòng)化系統(tǒng)是指將保護(hù)、測(cè)量、控制、閉鎖等功能單元就地分散安裝在一次主設(shè)備的開關(guān)柜上，例如以變壓器、斷路器、母線等一次主設(shè)備為安裝單位，這些分散的單元通過網(wǎng)絡(luò)與安裝在主控制室內(nèi)的變電所層設(shè)備進(jìn)行信息交換。

全分散式模式下使得原來只能集中組屏的一次設(shè)備保護(hù)測(cè)控裝置也可以直接安裝在高壓場(chǎng)附近，實(shí)現(xiàn)了地理位置的高度分散，使連接電纜長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短，系統(tǒng)中自動(dòng)化設(shè)備的獨(dú)立性和適應(yīng)性更強(qiáng)。

2 高速鐵路電力配電所的全分散安裝模式

新建設(shè)的高速鐵路的電力配電所大都按照全分散的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，將配電所內(nèi)所有的保護(hù)測(cè)控裝置都安裝在一次設(shè)備的開關(guān)柜上，通過網(wǎng)絡(luò)和控制室的變電所層交換信息。圖1是高速鐵路電力配電所的全分散安裝的結(jié)構(gòu)圖：

圖1 高速鐵路電力配電所全分散安裝結(jié)構(gòu)圖

3 全分散安裝的優(yōu)越性

相比于集中式結(jié)構(gòu)，全分散式安裝模式兼具保護(hù)、監(jiān)控功能，模塊間既相互獨(dú)立又相互融合。占地面積小，減少投資，并易于操作和維護(hù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置和監(jiān)控裝置交換數(shù)據(jù)，大大簡(jiǎn)化了二次設(shè)備之間的連接，也減輕了變電站二次側(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。所有的開關(guān)量、模擬量從設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)通過電纜引到本間隔所在的繼保室，保護(hù)的開關(guān)量也只需在屏間跳線，所需電纜的長(zhǎng)度被大大降低，相應(yīng)的投資也減少，由于外力、老鼠等外界因素造成電纜損壞的幾率也隨之降低。

原來高壓線路保護(hù)裝置和主變保護(hù)裝置只能集中組屏安裝，現(xiàn)在可以就地分散布置在高壓開關(guān)柜上，實(shí)現(xiàn)地理位置的高度分散，同時(shí)可減少占地面積、控制電纜的用量，同時(shí)利用光纖技術(shù)和局域網(wǎng)等先進(jìn)的通信技術(shù)，組成一個(gè)全分散的自動(dòng)化系統(tǒng)，把這些分散在各開關(guān)柜上的保護(hù)功能模塊和測(cè)控等集成功能模塊連接成一個(gè)整體。系統(tǒng)中自動(dòng)化設(shè)備的獨(dú)立性和適應(yīng)性更強(qiáng)，單個(gè)設(shè)備故障影響范圍減小。

全分散安裝模式將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電壓、電流、功率、開關(guān)狀態(tài)等信息通過監(jiān)控單元轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳送到上層以太網(wǎng)。這種數(shù)據(jù)傳輸方式由于采用了光纖傳輸，可以避免電磁干擾，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾水平，同時(shí)保證傳輸質(zhì)量和速度，具有遠(yuǎn)程診斷功能，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線維護(hù)。

全分散安裝模式具有很高的可擴(kuò)充性，在未來配電所需要增加新設(shè)備時(shí)，只需直接將新增設(shè)備對(duì)應(yīng)的就地監(jiān)控單元接入網(wǎng)絡(luò)上，不會(huì)對(duì)所內(nèi)其他現(xiàn)有設(shè)備造成

影響。

4 結(jié)語

從高速鐵路電力配電所運(yùn)行的情況來看，全分散式安裝模式具有系統(tǒng)穩(wěn)定安全、技術(shù)先進(jìn)、配置合理、維修擴(kuò)充方便等優(yōu)點(diǎn)，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，這種安裝方式將被廣泛應(yīng)用，更加顯示出它的優(yōu)越性，并為高速鐵路電力配電所的高可靠性和遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)無人值守創(chuàng)造了更有利的條件。

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（責(zé)任編輯：小 燕）