變電站綜合自動化系統(tǒng)

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1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 變電站綜合自動化系統(tǒng) 變電站綜合自動化技術(shù)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步而進(jìn)展起來的一門新型交叉學(xué)科。它利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、掌握技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對變電站內(nèi)的繼電愛護、掌握、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等二次設(shè)備的功能進(jìn)行優(yōu)化重組，通過其內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)相互交換信息，共享數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路等運行狀況的監(jiān)視、測量、掌握及愛護。 變電站綜合自動化系統(tǒng)是以組成全站的各掌握單元微機化為基礎(chǔ)，加上相互之間的通信聯(lián)絡(luò)，構(gòu)成的全站二次掌握整體自動化系統(tǒng)。它轉(zhuǎn)變了變電站傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)模式，實現(xiàn)了信息共享，可以簡化二次系統(tǒng)，削減電

2、纜，節(jié)約占地面積，降低造價，是提高變電站平安穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶供應(yīng)高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。 傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)的設(shè)備是按功能分別組織和設(shè)置的，主要包括繼電愛護、自動裝置、測量儀表、掌握系統(tǒng)和信號系統(tǒng)以及遠(yuǎn)動裝置等，相應(yīng)的有中央信號屏、掌握屏、愛護屏、錄波屏等。這些二次設(shè)備不僅功能不同，實現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同，它們之間互不兼容，彼此獨立且自成體系。因此，逐步形成了自動、遠(yuǎn)動和愛護等不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)部門。這種傳統(tǒng)的變電站主要有以下缺點： (1)電能質(zhì)量難以掌握。只有準(zhǔn)時把握系統(tǒng)的運行工況，才能實行快速、有效的掌握和調(diào)整措施，消退不利因素

3、，保證電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、平安、經(jīng)濟的運行。但常規(guī)變電站的遠(yuǎn)動功能不夠完善，供應(yīng)給調(diào)度中心的信息量少、精度差，而且變電站內(nèi)自動掌握和調(diào)整手段不全，遠(yuǎn)方集中掌握、操作的手段較少，不能遠(yuǎn)方修改愛護及自動裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)，可控性不高，難以滿意電網(wǎng)實時監(jiān)測和掌握的要求，不利于電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)、平安、穩(wěn)定運行。 (2)平安性、牢靠性不高。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中的繼電愛護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等大多為晶體管或小規(guī)模集成電路形式，結(jié)構(gòu)及接線簡單，二次設(shè)備主要依靠電纜，主要通過模擬信號來交換信息，信息量小，牢靠性不高。而且這種二次系統(tǒng)是一個被動系統(tǒng)，沒有自檢和自診斷的力量，不能準(zhǔn)時發(fā)覺自身的故障，因此需定

4、期進(jìn)行測試和校驗，增加了工作量，若兩次校驗之間消失了故障而沒有發(fā)覺，則系統(tǒng)不能平安牢靠地工作，例如可能會造成愛護拒動或誤動等。 (3)監(jiān)控以人為主。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中，主要由人來處理信息，人處于核心位置，但人在處理大量信息時的精確?????性和牢靠性不高，尤其是傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)供應(yīng)給人的關(guān)于事故發(fā)生狀況的詳細(xì)信息不全面，往往要靠人的閱歷來推斷，這不利于正確處理事故。 (4)電纜用量多，調(diào)試和維護工作量大。傳統(tǒng)變電站的掌握、愛護、測量等都是由電纜連接的，功能受到限制，擴展困難，標(biāo)準(zhǔn)也很難統(tǒng)一。每個一次設(shè)備都與全部這些二次設(shè)備有關(guān)，因而每個一次設(shè)備的電流互感器的二次側(cè)．都需

5、要分別引到這些屏上，斷路器的跳、合閘回路也需要連到愛護屏、掌握屏、遠(yuǎn)動屏及其他自動裝置屏上，因此變電站內(nèi)的電纜錯綜簡單。這既增加了投資，又要花費大量的人力去從事眾多裝置之間的連接設(shè)計、配線、安裝、調(diào)試、維護等工作。 (5)二次設(shè)備冗余配置多，占地面積大。傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備冗余配置多，體積大，笨重，因此主控室、繼電愛護室等占地面積大。 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大，現(xiàn)代化水平不斷提高，常規(guī)變電站二次系統(tǒng)越來越難以滿意提高變電站運行的平安性、經(jīng)濟性、牢靠性的要求。 20世紀(jì)80年月以來，由于集成電路技術(shù)和微機技術(shù)的進(jìn)展，微機監(jiān)控、微機繼電愛護、微機故障錄波和微機遠(yuǎn)動等微機型

6、二次設(shè)備開頭逐步推廣應(yīng)用。這些微機型裝置盡管功能不同，但其硬件結(jié)構(gòu)大同小異，都包括中央處理單元、模擬量數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)字量輸入及輸出單元、人機聯(lián)系單元、電源等部分，而且其所采集的數(shù)據(jù)和所掌握的對象有很多是共同的，因而顯得設(shè)備重復(fù)，投資增加，接線簡單。如微機監(jiān)控、微機遠(yuǎn)動等系統(tǒng)都需要變送器采集電壓、電流等數(shù)據(jù)，而且有時還都要掌握斷路器的分、合，若它們分別設(shè)置，則不但設(shè)備重復(fù)，而且加大了電流互感器和電壓互感器的負(fù)荷和投資。 變電站綜合自動化系統(tǒng)正是在此基礎(chǔ)上，從變電站的全局動身，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、掌握技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，對微機化的變電站的二次設(shè)備進(jìn)行功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，以實

7、現(xiàn)對變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路的自動監(jiān)視、測量、掌握、愛護以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。它是由多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，在二次系統(tǒng)詳細(xì)裝置和功能實現(xiàn)上，微機化的二次設(shè)備代替和簡化了非計算機設(shè)備，在信號傳遞上，數(shù)字化信號傳遞代替了電壓、電流等模擬信號傳遞，數(shù)字化的處理和規(guī)律運算代替了模擬運算和繼電器規(guī)律。綜合自動化系統(tǒng)集測量、監(jiān)視、掌握、愛護于一體，采納信息共享代替硬件重復(fù)配置，可以全面替代常規(guī)的二次設(shè)備，具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)分層分布化、測量顯示數(shù)字化、操作顯示屏幕化、通信手段多元化、運行管理智能化等特征。與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，它數(shù)據(jù)采集更精確、信號傳遞更便利、處理方

8、式更敏捷、運行維護更牢靠、擴展更簡單。它的消失提高了變電站運行的平安性、牢靠性、經(jīng)濟性以及電能質(zhì)量，為實現(xiàn)變電站的小型化、智能化、無人值班供應(yīng)了強有力的技術(shù)支持。其實，變電站綜合自動化系統(tǒng)是它的習(xí)慣說法，國際電工委員會稱之為變電站自動化系統(tǒng)。 自20世紀(jì)70年月末，日本研制出變電站綜合自動化系統(tǒng)以來，國內(nèi)外對于變電站綜合自動化的討論取得了令人矚目的進(jìn)展，使其性能不斷完善。我國自20世紀(jì)80年月后期開頭，有不少高等院校、討論單位和生產(chǎn)廠家投入到變電站綜合自動化的討論中，消失了多種結(jié)構(gòu)、功能不一的變電站綜合自動化系統(tǒng)。目前變電站綜合自動化技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍，由電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)、城市供電網(wǎng)

9、、農(nóng)村供電網(wǎng)擴展到了企業(yè)供電網(wǎng)；其電壓等級由當(dāng)時的35～110kV變電站，向上擴展到220～500kV變電站，向下延長到10kV及以下配電網(wǎng)絡(luò)，掩蓋范圍特別廣，技術(shù)涉及自動掌握、繼電愛護、在線監(jiān)測、遠(yuǎn)動、通信、測量、計量、信號等各方面。 變電站實現(xiàn)綜合自動化的基本目標(biāo)是提高變電站的技術(shù)水平和管理水平，保證電網(wǎng)和設(shè)備能平安、牢靠、穩(wěn)定地運行，降低運行維護成本，提高供電質(zhì)量，同時減輕運行人員的勞動強度。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)變電站的各種監(jiān)視、掌握、操作、愛護等功能，其主要內(nèi)容包括： (1)實時采集、在線監(jiān)視變電站的運行參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)，自檢、自診斷設(shè)備本身的特別運行，發(fā)覺

10、變電站設(shè)備特別變化或裝置內(nèi)部特別時，馬上自動報警并閉鎖相應(yīng)的出口，以防止事態(tài)擴大。而且從綜合自動化系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢看，設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測也將納入其中，即監(jiān)視高壓電氣設(shè)備本身的信息，如斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣狀況等，并將變電站所采集的這些信息傳送到調(diào)度中心，必要時還須傳送給運行方式部門和檢修中心等，為狀態(tài)檢修供應(yīng)原始數(shù)據(jù)。 (2)對變電站內(nèi)的電氣設(shè)備進(jìn)行操作、掌握、調(diào)整，并要有必要的平安閉鎖措施，保證變電站的平安牢靠運行。 (3)電網(wǎng)發(fā)生事故時，快速推斷、決策，快速隔離和消退事故，將故障限制在最小范圍，完成事故后的恢復(fù)操作。 (4)完成變電站運行參數(shù)的在線計算、存儲、統(tǒng)計

11、、分析，歷史數(shù)據(jù)的保存和查詢，各種報表的統(tǒng)計、查詢和打印，實時曲線和歷史曲線的查詢和打印。 (5)通過遠(yuǎn)方通信，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到調(diào)度或集控中心，并接受其發(fā)送的命令，以便能夠遙控調(diào)整電能質(zhì)量。 變電站綜合自動化包括橫向綜合和縱向綜合兩個方面。橫向綜合是指利用先進(jìn)的計算機和通信手段將不同的愛護、掌握及其他設(shè)備連在一起，相互交換信息?？v向綜合是指供應(yīng)信息優(yōu)化、信息綜合分析處理等功能，以提高變電站內(nèi)部和掌握中心間的協(xié)調(diào)力量，如利用人工智能技術(shù)，在掌握中心可實現(xiàn)對變電站掌握和愛護系統(tǒng)進(jìn)行在線診斷和大事分析，或在變電站自動化功能的協(xié)調(diào)下，完成電網(wǎng)故障后的自動恢復(fù)。 經(jīng)過多年的討論和實踐

12、，變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高，體系結(jié)構(gòu)也得到了不斷的改進(jìn)。綜合來看，對變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本要求有以下幾點： (1)牢靠性高。保證系統(tǒng)的平安牢靠運行是變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。為此要實行各種措施，例如對關(guān)鍵環(huán)節(jié)要有肯定的冗余；軟、硬件上要實行各種抗干擾措施；各子系統(tǒng)應(yīng)具有獨立的故障自診斷和自恢復(fù)功能，任一部分發(fā)生故障時，應(yīng)通知監(jiān)控主機，發(fā)出警告，并能快速將自診斷信息送往調(diào)度或集控中心。變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)的各部分之間以及自動化系統(tǒng)與調(diào)度或集控中心之間，有很多信息需要通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速交換，因此要有牢靠先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和合理的通信協(xié)議。各部分之間一般采納

13、網(wǎng)絡(luò)方式，便于接口功能的擴充。網(wǎng)絡(luò)可選用星形、總線形或環(huán)形等結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)一般采納電纜或光纜，尤其是采納光纜，可大大提高通信的牢靠性。 (2)技術(shù)先進(jìn)。隨著我國電力工業(yè)的快速進(jìn)展，傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)已不能滿意現(xiàn)代化電網(wǎng)平安穩(wěn)定牢靠運行的要求。變電站綜合自動化系統(tǒng)要把微機愛護、自動掌握、信息處理、數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域內(nèi)的最先進(jìn)的討論成果應(yīng)用到二次系統(tǒng)中，使這些高科技在變電站中得到綜合應(yīng)用，以全面提高變電站的技術(shù)水平和運行管理水平。 (3)充分體現(xiàn)綜合性。綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)將變電站的繼電愛護、自動掌握、測量、監(jiān)視、遠(yuǎn)動、信號和通信等功能融于一體，通過數(shù)據(jù)通信，形成一個由微機愛護子系統(tǒng)、測量

14、子系統(tǒng)、各種功能的掌握子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)等組成的綜合系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備，并供應(yīng)各種敏捷的操作掌握功能。 (4)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性要好。生產(chǎn)研制的綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)符合國家或部頒標(biāo)準(zhǔn)，盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化，例如不同類型的裝置開關(guān)、電源插件、輸入模件、繼電器輸出模塊等硬件完全相同，使模塊種類盡量削減，以便于維護，同時還要使系統(tǒng)具有良好的開放性，能與其他智能設(shè)備相互連接，與不同廠家的產(chǎn)品具有互操作性，便于系統(tǒng)以后升級。 (5)系統(tǒng)的可擴展性和適應(yīng)性要好。在電力系統(tǒng)中，不同的變電站對綜合自動化系統(tǒng)的要求不盡相同。依據(jù)變電站在電網(wǎng)中的地位、作用以及實際狀況的不同，可選擇不同規(guī)模和不同技術(shù)等級的性價比較高的變電站綜合自動化系統(tǒng)，以與之相適應(yīng)，并能依據(jù)要求進(jìn)行擴展，如當(dāng)變電站規(guī)模擴大時，可在其上加裝相應(yīng)的監(jiān)控、愛護裝置。 (6)信息共享。必需充分利用數(shù)字通信手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，才能簡化自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，削減設(shè)備的重復(fù)，從根本上解決信息多重測量的問題，降低造價。 (7)人機交互方式豐富，操作使用和運行維護便利。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，人機交互的方式要豐富，便利運行人員接受信息，進(jìn)行分析推斷，完成有關(guān)操作。 第 6 頁 共 6 頁