變電站綜合自動化發展

吳翔

中圖分類號:TM76文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-046-01

摘要:電力生產過程有別于其他工業生產過程的一個重要特點,就是它的生產、輸送、變換、分配、消費的幾個環節是在同一個時間內同步瞬間完成。電力生產過程要求供需嚴格動態平衡,一旦失去平衡生產過程就要受到破壞,甚至造成系統瓦解,無法維持正常生產。隨著經濟的快速發展,全國乃至全世界凸現缺電局面,如何進一步優化調度,加強電力資源的優化配置,最大限度滿足電力需求成為人們探討的問題之一。又隨著計算機技術、通信技術、信息技術驚人的發展,變電站綜合自動化技術進一步優化,整個電網運行的安全性和經濟效益得到大幅提升。這項技術將引起電力行業有關部門的重視,成為變電站設計核心技術之一。

關鍵詞:微機保護;數據采集;事件記錄及故障錄波測距;控制與操作互鎖

隨著經濟的快速發展,我國電力需求迅速增長,由于產業結構調整和居民生活水平的提高,第三產業和居民生活用電比重上升,制冷制熱負荷大幅度增加,使得電網規模不斷擴大,高電壓、大機組、長距離輸電、電網互聯的趨勢,使電網結構越來越復雜,各級調度中心要求更多的信息,以便及時掌握電網及變電站的運行情況;提高變電站的可控性,要求更多的采用遠方集中控制、操作、反事故措施等。變電站采用無人值班管理模式,提高勞動生產率,減少人為誤操作的可能,提高運行可靠性。盡管綜合自動化并非無人值班的必要條件,但綜合自動化將變電站的二次設備綜合在一起,使用電腦技術實現其功能,為變電站的小型化、擴大監控范圍及提高可靠性開辟了前景,它的使用將為變電站無人值班提供強而有力的支持。變電站的綜合自動化技術將引起電力行業有關部門的重視,成為變電站設計核心技術之一。

變電站的綜合自動化由電腦繼電保護和監控系統組成。最明顯的特征有以下四個方面:1、功能綜合化。2、結構電腦化。3、操作監視屏幕化。4、運行管理智能化。變電站的總體結構采用分布式結構,引入計算機局域網技術,將站內所有的智能化裝置連接起來。網上節點分成兩大類:主站和子站。主站,例如就地監控主站和遠方通信主站,可以同網上任意子站通信,但是他們本身不需要設置數據采集系統,而是通過LAN收集由各子站采集的數據,不需要任何控制執行機構,通過LAN可將命令傳送到相應子站去執行,因而主站實際上只是一個規約轉換器。子站原則上按一次設備組織,例如一條線路、一個變壓器等,每一個子站應包括保護、錄波、測量及控制等所有功能。設計原則是:凡是可以在子站完成的功能,盡量有子站就地獨立處理,不要依賴通信網和主站,特別是象繼電保護那樣特別重要而又要快速決策的功能。

變電站綜合自動化應該改變常規的保護裝置不能與外界通信的缺陷,取代常規的測量系統,如變送器、錄波器、指針式儀表等;改變常規的操作機構,如操作盤、模擬盤、手動同期及手控無功補償等裝置;取代常規的告警、報警裝置,如中央信號系統、光字牌等;取代常規的電磁式、機械式防誤閉鎖設備;取代常規的遠動裝置等。歸納其功能有如下幾個方面:

一、微機保護

微機保護包括線路保護、變壓器保護、饋電線保護、母線保護、電容器保護、備用電源自投等,高壓系統則包括主保護和后備保護。各類保護包括:故障記錄、存儲多套定值、顯示及當地修改定值以及與監控系統通信的功能。

二、數據采集

包括狀態量、模擬量、脈沖量等。① 狀態量數據的采集有:斷路器狀態、隔離開關狀態、同期檢測狀態、鎖定狀態,變電站一次設備運行告警信號,變壓器分接頭位置信號,網門及接地信號等,大部分采用光電隔離方式的開關量中斷輸入或周期性掃描采樣獲得,其中有些信號可通過“電腦防誤閉鎖系統”的串行口通信而獲得。對保護動作信號則采用串行口或LAN網絡通過通信方式獲得。②模擬量采集有各段母線電壓、線路電壓、電流和功率值,饋線電流、電壓及功率值,頻率、相位等,使用交流采樣方式或常規送變器加A/D轉換方式。③脈沖量,是指電能表輸出的電度量,這種量的采集在硬件接口上與狀態量相同。

三、事件記錄及故障錄波測距

事件記錄包括保護動作序列記錄、開關跳合記錄。分辨率一般在1——5ms之間。微機保護或監控采集環節必須有足夠的內存,能存放100個事件順序記錄,確保當后臺監控系統或遠方監控主站通信中斷時不丟失事件信息。變電站故障錄波可采用配置專用微機故障錄波器或由微機保護裝置兼作記錄及測距計算,再將數字化的波形及測距結果送監控系統,由監控系統存儲及打印波形。

四、控制與操作互鎖

操作人員可通過CRT屏幕對斷路器、隔離開關的開合進行操作,可以對變壓器分接頭進行調節控制,可對電容器組進行投切。

五、同期檢測與同期合閘

同步檢測斷路器兩側電壓的幅值和相位,并發出同期合閘啟動和停止信號。

六、電壓和無功潮流的就地控制

為了將電壓和無功潮流調整到預定值,通常通過調整變壓器的一相或所有相,投運

或斷開某條輸電線路以及切換電容器組、電抗器組、同步調相器實現。該功能一般由一個專用軟件包實現。

七、遠方整定保護定值

除當地外還可遠方實現查詢和整定保護定值。

八、數據處理與記錄

歷史數據的形成與儲存是數據處理的主要內容,它包括上級調度中心、變電管理和保護專業要求的數據。

九、與遠方調度中心通信

本功能即常規的或擴充的遠動功能,在實現遙測、遙信、遙控、遙調的基礎上還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,信息量大大提升。

十人機聯系功能

當變電站有人值班時,人機聯系功能在當地監控系統的后臺(或稱主機)上進行,當變電站無人值班時,人機聯系功能在遠方的調度中心或操作中心的主機或工作站上進行,不管哪種方式,操作維護人員面對的都是CRT屏幕,操作的工具都是鍵盤或鼠標。

十一、自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能,自診斷信息也象采集的數據一樣周期性地送往后臺和遠方調度中心或操作控制中心。

變電站綜合自動化發展趨勢表現在以下幾個方面:⑴計算機硬件市場競爭激烈。⑵計算機網絡技術發展。⑶多臺計算機互連的分布處理。⑷通過廣域建立的全局分布式系統。⑸配電管理系統的出現。⑹向綜合的調度管理自動化方向發展。⑺廠戰自動化向綜合方面發展。

總之,綜合自動化向著使電力系統的運行和控制更方便、快捷、安全、靈活的方向發展。

參考文獻:

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[2]電力工業出版社.《發電廠變電所電氣設備》.湖南省電力學校

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