綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站運(yùn)行中的研究與運(yùn)用

【摘 要】變電站作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的檢測、控制和管理任務(wù)。在變電站利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)和信息處理技術(shù)等先進(jìn)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)視、測量，記載斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，快速安全優(yōu)質(zhì)做到自動(dòng)報(bào)處相關(guān)故障，以提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)變電站無人或少人值守，進(jìn)一步改進(jìn)供電與用戶關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】變電站；綜合自動(dòng)化；在線監(jiān)測執(zhí)行；無人值守；經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備（包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝備）的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換匯總、數(shù)據(jù)共享、完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)，提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，并向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。變電站作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的檢測、控制和管理任務(wù)，要保證電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的具體實(shí)施和保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行必須實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。

一、變電站中自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀

1、一方面，傳統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)和運(yùn)動(dòng)裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自珍能力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，變電站占地面積大。另一方面使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多。二次設(shè)備主要依賴大量電纜連接，通過觸點(diǎn)、模擬信號(hào)來交換信息，信息量小，靈活性差，可靠性低。傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之間協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的人為巡視和人工操作。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新增變電站在逐漸增多，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，更需要電網(wǎng)工作人員掌握、管理、控制的信息大量采集和運(yùn)用，電網(wǎng)故障的判斷、處理和恢復(fù)要求更加快速、準(zhǔn)確，難于適應(yīng)智能化、現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的要求。

2、電力市場競爭的日益激烈，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站的運(yùn)用更顯得極為重要。電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動(dòng)化程度低，不能遠(yuǎn)程修改保護(hù)及自動(dòng)裝備的定值和檢查其工作狀態(tài)，精細(xì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度也差。隨著人們生活用電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提升以及油田原油產(chǎn)量持續(xù)生產(chǎn)的需求，對(duì)電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。既要電力企業(yè)站穩(wěn)市場，又要降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站的運(yùn)用更顯得極為重要。

二、變電站綜合自動(dòng)化采用的主要結(jié)構(gòu)模式

一是集中式結(jié)構(gòu)。一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)字量等信息，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)和自動(dòng)控制等功能。完成對(duì)變電站重要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)任務(wù)。但若一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，對(duì)系統(tǒng)影響較大。因此，必須采取雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行才能提高可靠性。

二是分布式結(jié)構(gòu)。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)來完成。它按功能設(shè)計(jì)，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，提高了系統(tǒng)處理并行多發(fā)文件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸難題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

三是分布分散結(jié)構(gòu)。此系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為兩層，即站級(jí)測控單元和間隔單元，也可分為三層：變電站層、通訊層和間隔層。主要特點(diǎn)：是按變電站元件、斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)，將變電站一個(gè)斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和控制等功能集中在一個(gè)或幾個(gè)智能化的測控單元完成。測控單元直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或通訊電纜連接。這種系統(tǒng)是現(xiàn)代化變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的方向，可大幅度地減少連接電纜，降低了電纜傳遞信息的電磁干擾，具有很高的可靠性，較好的實(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響，組態(tài)靈活、方便維修和擴(kuò)展，延長了設(shè)備檢修周期。間隔級(jí)控制單元的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化使系統(tǒng)適用率較高，邏輯連接到組態(tài)指示均可由軟件控制，簡化了變電站部分二次設(shè)備的配置，大大縮小了控制室面積，簡化了變電站二次設(shè)備之間的配置，節(jié)省了電纜材料。

三、變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的主要功能

1、可以隨時(shí)在線監(jiān)測電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

能夠自檢、自診斷設(shè)備本身的異常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備異常變化或裝置內(nèi)部異常時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離或消除事故，自動(dòng)報(bào)警并閉鎖相應(yīng)的對(duì)口，以防止事態(tài)擴(kuò)大。

2、完成變電站運(yùn)行參數(shù)在線計(jì)算、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表和遠(yuǎn)傳

一是微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，綜合使用了故障錄波、故障測量、無功電壓調(diào)節(jié)和中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)等子系統(tǒng)功能，自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集如電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號(hào)、斷路器輔助觸點(diǎn)、一次設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，各段母線電壓、母聯(lián)及分段斷路器的電流、線路及饋線回壓、電流、有功功率、無功功率、電容器和并聯(lián)電抗器電流、站用電壓、電流、有功功率、無功功率以及頻率、相位功率因素，主變壓器的電流、有功功率和無功功率、開關(guān)量的采集、斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的狀態(tài)，有載調(diào)壓器分接頭的質(zhì)量、同期檢測狀態(tài)、保護(hù)繼電動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等，他們都以開關(guān)量的形式通過光隔離電路輸入到計(jì)算機(jī)。

二是優(yōu)化了電能計(jì)量，記錄有功無功電能，并實(shí)現(xiàn)分時(shí)累計(jì)，電能平衡等功能，強(qiáng)化了順序事件的記錄及事故追憶。特別是在變電器層級(jí)，增加了縱向?qū)用鎯?nèi)部和各控制中心間的協(xié)調(diào)能力，借用人工智能技術(shù)，在控制中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電路控制、保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線診斷和事件分析，在變電站當(dāng)?shù)乜梢粤⒓赐瓿呻娋W(wǎng)故障后的自動(dòng)恢復(fù)。CRT的測量顯示數(shù)字直視化，打印報(bào)表代替了人工抄表，大大減輕了變電站值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了測量精度和管理的科學(xué)性。

【參考資料】

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