變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能淺析

摘 要:變電綜合自動(dòng)化功能由電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和變電建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要求所決定，是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢與要求。本文主要對變電結(jié)構(gòu)自動(dòng)化系統(tǒng)采用的主要形式及功能作了闡述。

關(guān)鍵詞:變電自動(dòng)化功能系統(tǒng)模式

中圖分類號:TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0077-01

1 變電結(jié)構(gòu)自動(dòng)化系統(tǒng)采用的主要形式

變電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式從早期的以集中為主，發(fā)展到現(xiàn)在的以相對分散和分層分布分散為主，經(jīng)歷了一個(gè)探索、改進(jìn)和完善提高的過程，在模式設(shè)計(jì)和實(shí)際的工程建設(shè)中都有應(yīng)用。所謂集中模式，指的是保護(hù)、監(jiān)控、通信等自動(dòng)化功能模塊均在控制室集中布置，各模塊從物理上聯(lián)系較弱甚至毫無聯(lián)系。集中式結(jié)構(gòu)的變電自動(dòng)化系統(tǒng)是采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)控制、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能[1]。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可減少占地面積，造價(jià)低，適用于對35kV或規(guī)模較小的變電，但運(yùn)行可靠性較差，組態(tài)不靈活。早期的系統(tǒng)，包括許多引進(jìn)的產(chǎn)品，主要采用這種結(jié)構(gòu)模式，目前仍有為數(shù)不少的這樣的系統(tǒng)在運(yùn)行。相對分散模式，指的是自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備按站內(nèi)的電壓等級或一次設(shè)備布置區(qū)域劃分成幾個(gè)相對獨(dú)立的小區(qū)，在該小區(qū)內(nèi)建設(shè)相應(yīng)的設(shè)備小室，保護(hù)、監(jiān)控等設(shè)備安裝于設(shè)備小室中，主站通信控制器、直流、錄波等設(shè)備仍集中安裝在控制室，各小室之間以及與控制室之間均通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。這種模式從20世紀(jì)90年代后期開始得到大量應(yīng)用。分層分布分散模式亦即全監(jiān)控，指的是參照中低壓變電綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式，除主變、母線和高壓線路的保護(hù)測控、中央信號、通信仍采用集中組屏外，出線、電容器的保護(hù)、監(jiān)控等設(shè)備完全按設(shè)備間隔安裝于就地的設(shè)備小室或直接安裝在一次設(shè)備上，各模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)局域總線和通信規(guī)約互聯(lián)。當(dāng)然，也可按集中組屏的方式安裝這些模塊。全分散式結(jié)構(gòu)簡化了變電二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜，而且可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，且抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。這種模式在最近有迅速發(fā)展的勢頭。上述三種變電自動(dòng)化系統(tǒng)的推出，雖有時(shí)間先后，但并不存在前后替代的情況，變電結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點(diǎn)和變電的實(shí)際情況，予以選配。如以RTU為基礎(chǔ)的變電自動(dòng)化系統(tǒng)可用于已建變電的自動(dòng)化改造，而分層分布分散模式，更適用于新建變電。隨著新技術(shù)的發(fā)展、新標(biāo)準(zhǔn)的制訂、新應(yīng)用需求的提出，還會(huì)出現(xiàn)與之相適應(yīng)的新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。

2 變電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能

變電自動(dòng)化系統(tǒng)功能很多，在選擇時(shí)，除了必須保證所選系統(tǒng)功能滿足變電的需要之外，而且要求技術(shù)有一定的先進(jìn)性，防止由于功能欠缺影響系統(tǒng)以后的安全運(yùn)行或很快過時(shí)?，F(xiàn)將變電自動(dòng)化系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能概括如下:(1)微機(jī)保護(hù):是對站內(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)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動(dòng)裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能:故障記錄;存儲(chǔ)多套定值;顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?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。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。(2)數(shù)據(jù)采集及處理功能。包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。(3)事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。變電故障錄波可根據(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)裝置兼作記錄及測距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。(4)控制和操作功能。操作人員可通過后臺(tái)機(jī)屏幕對斷路器，隔離開關(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)故障時(shí)無法操作被控設(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。(5)系統(tǒng)的自診斷功能。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。(6)數(shù)據(jù)處理和記錄。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)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(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有:斷路器動(dòng)作次數(shù);斷路器切除故障時(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù);輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時(shí)記錄的最大，最小值及其時(shí)間;獨(dú)立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時(shí)間;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)。(7)人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能。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)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(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)度中心對時(shí)，統(tǒng)一時(shí)鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。

3 設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則

近些年來，變電自動(dòng)化方面的工作，既有經(jīng)驗(yàn)也有教訓(xùn)。但實(shí)踐證明，只要堅(jiān)持按照“運(yùn)行可靠、功能實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理、維護(hù)方便、易于推廣”的選型原則去實(shí)施，便會(huì)成效顯著，偏離了這個(gè)原則，就收不到應(yīng)有的效果。運(yùn)行可靠體現(xiàn)在:(1)本身各模塊能穩(wěn)定協(xié)調(diào)地工作;(2)關(guān)鍵部分一定要有冗余、備份等措施，不因單個(gè)模塊的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行;(3)抗干擾能力強(qiáng)。功能實(shí)用體現(xiàn)在:1)基本功能、日常操作所需的功能必須完備、簡明;2)信息分流，哪一層需要的信息才送往哪一層。技術(shù)先進(jìn)體現(xiàn)在:(1)采用當(dāng)前的主流技術(shù);(2)符合開放、分布分散分層的標(biāo)準(zhǔn)。一定要改變可靠的必然在技術(shù)上落后、技術(shù)先進(jìn)的必然不可靠的觀念。如果能夠把握好設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)制造、安裝投運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，是可以做到先進(jìn)性與可靠性相統(tǒng)一的。價(jià)格合理、維護(hù)方便、推廣容易也都是非常重要的因素，與以上幾個(gè)方面是相輔相成的。由于微處理器和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，變電自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高，結(jié)構(gòu)體系不斷完善，全分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電自動(dòng)化系統(tǒng)的選型提供了一個(gè)更廣闊的選擇余地。伴隨著變電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的增多，無論是新建、擴(kuò)建或技改工程，變電自動(dòng)化系統(tǒng)的選型都應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行國電公司下發(fā)的有關(guān)選型規(guī)定，力求做到選型規(guī)范化。

4 結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展擴(kuò)大， 對動(dòng)態(tài)過程的分析越來越復(fù)雜， 對系統(tǒng)控制的要求越來越高。我國的變電自動(dòng)化已走過了一個(gè)漫長而曲折的過程，目前逐步趨向成熟和理性，這為變電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了空前的良機(jī)。全面采用技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)合理、性能價(jià)格比高的自動(dòng)化系統(tǒng)，必將為我國的電網(wǎng)運(yùn)行帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。時(shí)代在進(jìn)步，技術(shù)在發(fā)展。如何采用先進(jìn)技術(shù)、設(shè)計(jì)開發(fā)出具有自主產(chǎn)權(quán)的實(shí)用可靠的變電自動(dòng)化系統(tǒng)，需要業(yè)內(nèi)人員付出巨大的努力。相信隨著電力建設(shè)的迅速發(fā)展，變電自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)隨之邁上一個(gè)新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)

[1]電力系統(tǒng)自動(dòng)化.電網(wǎng)調(diào)度智能化的實(shí)現(xiàn)，2004，28(7):78～81.

[2]農(nóng)村電氣化.變電所直流操作電源與通信電源集成的應(yīng)用，2002，(9):21～22.