第一篇:變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用及常見(jiàn)問(wèn)題
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用及常見(jiàn)問(wèn)題
[摘要] 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。本文闡述了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn),以及對(duì)從事變電運(yùn)行的人員提出的新要求,并探討了綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞 變電站綜合自動(dòng)化計(jì)算機(jī)監(jiān)控故障處理
0引言
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)作為現(xiàn)代化電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的支柱的作用性日益突出,越來(lái)越受到人們的重視。目前,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與各級(jí)變電站,充分發(fā)揮了技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。綜合自動(dòng)化變電站與常規(guī)變電站相比,引入了許多領(lǐng)域的新技術(shù),這些新技術(shù)對(duì)變電運(yùn)行人員提出了新的要求。本文針對(duì)綜合自動(dòng)化變電站的功能特點(diǎn)和日常運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題討論并闡述了綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題和解決方法。變電站綜合自動(dòng)化概述
變電站綜合自動(dòng)化是指應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù),通過(guò)計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動(dòng)裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè),提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。將二次設(shè)備(包括控制、保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置)利用微機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)替代傳統(tǒng)電氣設(shè)備解決變電站的監(jiān)視、控制等技術(shù)問(wèn)題,進(jìn)一步提高變電站安全性、可靠性和穩(wěn)定性。可以取消常規(guī)的保護(hù)、測(cè)量監(jiān)視、控制屏,全面實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化,實(shí)現(xiàn)少人值班逐步過(guò)渡到無(wú)人值班的目的 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
(1)功能綜合化:是按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求,將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮,進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì),以簡(jiǎn)化變電站二次設(shè)備的硬件配置,并避免重復(fù)設(shè)計(jì),如計(jì)量、遠(yuǎn)動(dòng)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能的重復(fù)設(shè)置,以達(dá)到信息共享。
(2)系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化及模塊化:保護(hù)、控制、測(cè)量裝置的數(shù)字化,利于把各功能模塊通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái),便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息共享。(3)操作監(jiān)視屏幕化:當(dāng)變電站有人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)(或主機(jī))上進(jìn)行,當(dāng)變電站無(wú)人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行,不管哪種方式,操作維護(hù)人員面對(duì)的都是電腦屏幕,操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。
(4)運(yùn)行管理智能化:體現(xiàn)在無(wú)人值班、人機(jī)對(duì)話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、開關(guān)操作及防誤操作閉鎖等方面,能夠減輕工作人員的勞動(dòng)及人無(wú)法做到的工作。日常運(yùn)行應(yīng)注意的問(wèn)題
變電站采用綜合自動(dòng)化技術(shù)后,由于監(jiān)控的屏幕化,同時(shí)隨著信息量的幾何級(jí)數(shù)增加,監(jiān)視的直觀性、簡(jiǎn)潔性、食物性有所降低。另外,原來(lái)的把手操作轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾嚽脫翩I盤和點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)行,操作過(guò)程的可信度降低。因此,運(yùn)行人員必須徹底轉(zhuǎn)變陳舊的觀念,積極的適應(yīng)、學(xué)習(xí)綜合自動(dòng)化新技術(shù),并在日常運(yùn)行和故障處理中能夠熟悉運(yùn)用。2.1綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行人員的技能要求 目前,綜合自動(dòng)化變電站通常包含了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)和故障錄波信息管理及微機(jī)“五防”、圖像監(jiān)控等子系統(tǒng)。所以運(yùn)行人員必須具備足夠的計(jì)算機(jī)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí),能夠熟練應(yīng)用操作系統(tǒng)和相應(yīng)軟件,并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置。對(duì)硬件運(yùn)行指示燈的含義和一場(chǎng)報(bào)警應(yīng)清楚。特別是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng),運(yùn)行人員應(yīng)充分了解測(cè)控裝置的原理,能正確監(jiān)視運(yùn)行狀況;熟練掌握監(jiān)屏技巧、操作方法和各種查詢功能;能熟練進(jìn)行調(diào)看保護(hù)定值、曲線、報(bào)表、棒圖等操作;并且要熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的常用術(shù)語(yǔ)、信號(hào)分類、遙控/遙調(diào)過(guò)程和信息處理流程。2.2設(shè)備巡視應(yīng)注意的問(wèn)題
綜合自動(dòng)化變電站的設(shè)備巡視應(yīng)包含“實(shí)設(shè)備”和“虛設(shè)備”的巡視。即巡視中不僅要巡視查看每個(gè)具體的裝置,還要對(duì)監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)中的全部信號(hào)(光字牌或遙信表)、全部遙測(cè)量、通信工況、歷史報(bào)警信息、畫面刷新等進(jìn)行定期巡視檢查,而且這種檢查往往更為重要。綜合自動(dòng)化變電站監(jiān)視信號(hào)多,一旦在值班時(shí)漏掉某一個(gè)報(bào)警信號(hào),又不進(jìn)行全面的報(bào)警信號(hào)巡視檢查,該報(bào)警很可能長(zhǎng)期存在,直至釀成事故。另外,如果短時(shí)間段內(nèi)操作過(guò)多或發(fā)生事故,信號(hào)就會(huì)很多,而實(shí)時(shí)報(bào)警窗儲(chǔ)存的報(bào)警信號(hào)容量是有限的,滿容量后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將最先發(fā)生的信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)存到歷史報(bào)警庫(kù)中。因此必須每天按時(shí)檢查歷史報(bào)警庫(kù)中的報(bào)警信息。
第二篇:變電站綜合自動(dòng)化常見(jiàn)問(wèn)題分析
變電站綜合自動(dòng)化常見(jiàn)問(wèn)題分析
發(fā)布日期:2010-5-18 11:29:13(閱173次)所屬頻道: 自動(dòng)化 關(guān)鍵詞: 問(wèn)題分析
變電站綜合自動(dòng)化
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)、通信技術(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(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。它是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(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,向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)得到了迅速發(fā)展。
目前,廣泛采用的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)對(duì)變電站全部一次設(shè)備及二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、記錄、并處理各種信息,對(duì)變電站的主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制操作功能。然而,在實(shí)際使用過(guò)程中也隨之出現(xiàn)了一些問(wèn)題,通過(guò)對(duì)各個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行歸納總結(jié),探討分析,就目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際工作中出現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。
一、存在問(wèn)題
1.抗干擾能力差。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)經(jīng)常會(huì)上傳一些誤發(fā)的大批量的干擾信號(hào),這嚴(yán)重的干擾了監(jiān)控人員準(zhǔn)確判斷和監(jiān)控,有時(shí)難免會(huì)遺漏掉大量信息中的一部分,而正是這被遺漏的部分信息,恰恰可能是關(guān)鍵的信息,對(duì)變電站安全運(yùn)行造成隱患,而這些干擾可能會(huì)演變?yōu)樵斐墒鹿驶蚴鹿蕯U(kuò)大的重要因素。
2.信息傳遞不暢。時(shí)有通信通道中斷或遙控信息不能及時(shí)反饋,后臺(tái)監(jiān)控機(jī)界面接線圖設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符,不能及時(shí)隨一次設(shè)備作狀態(tài)變化;正常操作項(xiàng)目不能從微機(jī)五防閉鎖系統(tǒng)傳送到后臺(tái)機(jī),而后臺(tái)機(jī)接受不到任務(wù),從而阻礙運(yùn)行人員持續(xù)正常操作。
3.綜合自動(dòng)化防誤操作系統(tǒng)主要由五防管理機(jī)及后臺(tái)監(jiān)控機(jī)組成,它們各自有獨(dú)立的防誤閉鎖系統(tǒng),這樣就實(shí)現(xiàn)了雙重防誤閉鎖管理,但執(zhí)行過(guò)程中只有通過(guò)五防管理機(jī)模擬操作傳輸?shù)胶笈_(tái)監(jiān)控機(jī)才可在后臺(tái)監(jiān)控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。但這也存在一些弊病,如果五防管理機(jī)故障,就只有在后臺(tái)機(jī)上通過(guò)口令進(jìn)行全站總解鎖后進(jìn)行操作,這樣就增加了不安全因素。
4.有的監(jiān)控系統(tǒng)只設(shè)置語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng),所有事件報(bào)告、自檢報(bào)告等信息都?xì)w入其中,而無(wú)事故音響信號(hào),當(dāng)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)或語(yǔ)音系統(tǒng)不能正常工作時(shí),所有信號(hào)則不能及時(shí)發(fā)出,不能直接提示監(jiān)控人員,這嚴(yán)重影響變電站的安全運(yùn)行。
5.自動(dòng)生成報(bào)表功能缺乏。月度和負(fù)荷累計(jì)不能統(tǒng)計(jì),不能從直觀看出負(fù)荷變化。
6.告警信息不直觀。由于在設(shè)計(jì)上的原因,為了方便檢修維護(hù)人員查詢,而忽略考慮監(jiān)控人員從告警信息中不能直觀明了地看出表達(dá)故障或事故的動(dòng)作原因,往往需要監(jiān)控人員從一連串大量信息中查找,而告警信息繼續(xù)發(fā)出,其窗口不斷滾動(dòng),監(jiān)控人員又得從頭查起,不能迅速判斷,延誤事故處理時(shí)間和查找事故原因,從而對(duì)事故處理和恢復(fù)供電帶來(lái)直接不利的因素。
二、提出幾點(diǎn)建議和應(yīng)對(duì)措施
1.逐步完善系統(tǒng)功能
對(duì)所有模擬量和狀態(tài)量變位進(jìn)行分類,并用幾種顏色加以區(qū)分,當(dāng)變電站有非正常狀態(tài)發(fā)生和設(shè)備異常時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各個(gè)量分類提供給監(jiān)控人員使運(yùn)行監(jiān)控人員,便于很直觀地看出各類告警信息,設(shè)計(jì)合理的線路布局和制造工藝,切斷各種電磁耦合的途徑,另外從軟硬件上采取屏蔽措施,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)置,避免造成誤發(fā)信號(hào)或微機(jī)工作出錯(cuò)。完善系統(tǒng)定時(shí)自檢、自診斷、自恢復(fù)處理功能,暢通環(huán)節(jié)上通信能力,必要時(shí)設(shè)置并啟動(dòng)備用通道,刷新遙信變位。后臺(tái)機(jī)防誤閉鎖功能加入,與五防管理機(jī)形成互切,互為備用。將保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的事故和預(yù)告音響信號(hào)獨(dú)立出來(lái),與后臺(tái)監(jiān)控語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)相互一致又不受后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)控制,防止發(fā)生后臺(tái)監(jiān)控機(jī)不工作或語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)不出音響信號(hào)。為了更好實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能,應(yīng)不斷強(qiáng)化該系統(tǒng)各類報(bào)表、負(fù)荷變化曲線等功能,以便使監(jiān)控人員更為直觀地看出潮流變化情況,月供、年供電量等。2.加強(qiáng)運(yùn)行管理
在運(yùn)行中往往因裝置使用不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐呻娏ο到y(tǒng)的不安全,因此要制定相應(yīng)的運(yùn)行規(guī)程,并嚴(yán)格按照規(guī)程各項(xiàng)規(guī)定執(zhí)行,定期執(zhí)行巡檢制度,可定為24小時(shí)一次。完善巡視內(nèi)容,如自檢和報(bào)告信息、語(yǔ)音報(bào)警和保護(hù)監(jiān)控音響系統(tǒng)、工作電源運(yùn)行、各種信號(hào)燈指示、連接片和切換把手位置,特別對(duì)不間斷電源(UPS)進(jìn)行切換檢查、通信系統(tǒng)是否正常通信以及“四遙”功能是否正常。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)含量高而復(fù)雜的系統(tǒng)工程,且電力系統(tǒng)的連續(xù)性和安全性的要求,一旦自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題,必須及時(shí)迅速排除,使之盡快恢復(fù)正常運(yùn)行,這就需要正確分析判斷故障點(diǎn),出現(xiàn)異常問(wèn)題處置措施并制定相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案。建立相應(yīng)管理制度,包括:設(shè)備定期檢查維護(hù)制、檢修質(zhì)量驗(yàn)收制、崗位責(zé)任制度等。
3.提高人員業(yè)務(wù)素質(zhì)
自動(dòng)化系統(tǒng)采用了一些新設(shè)備和新技術(shù),又綜合不同專業(yè),適應(yīng)崗位需求必須全面熟悉掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理、性能特點(diǎn)、系統(tǒng)正確操作程序,只有這樣才能思路清晰地運(yùn)用各種方法處理異常情況并進(jìn)行檢查維護(hù)。這就需要為監(jiān)控人員提供多種學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)、通過(guò)各種渠道各種培訓(xùn)形式來(lái)提升人員隊(duì)伍的素質(zhì),人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用水平也就隨之提高了。
南昌500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況分析
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時(shí)間:2007-01-17
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摘要:南昌500kV變電站是三峽輸變電建設(shè)中的第一個(gè)示范工程,也是我國(guó)在這一電壓等級(jí)首次采用國(guó)產(chǎn)微機(jī)繼電保護(hù)和分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的試點(diǎn)工程。文中介紹了該站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則,分析了運(yùn)行情況,對(duì)今后500kV變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則提出了幾點(diǎn)建議。
關(guān)鍵詞:500kV變電站;綜合自動(dòng)化;設(shè)計(jì);運(yùn)行 1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.1業(yè)主提出的基本設(shè)計(jì)原則
(1)變電站二次設(shè)備將以選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備為主。南昌500kV變電站作為三峽輸變電建設(shè)中的第一個(gè)示范工程和試點(diǎn)工程,要求選用具有國(guó)際先進(jìn)水平,并已經(jīng)在電力系統(tǒng)高壓變電站有實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的微機(jī)繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化設(shè)備。
(2)根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)有關(guān)廠家的考查,決定二次設(shè)備配置的原則是:220、500kV線路,每條線路配置雙套保護(hù)。其中,一套為北京哈德威四方公司生產(chǎn)的CSL100系列保護(hù);另一套為南瑞公司生產(chǎn)的LFP-900系列保護(hù)。主變壓器、高低壓電抗器、電容器、母線差動(dòng)保護(hù)配置南京自動(dòng)化設(shè)備廠微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品。集中式故障錄波器分別采用武漢電力儀表廠和浪拜迪公司產(chǎn)品。變電站監(jiān)控及遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備采用北京哈德威四方公司CSC2000分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。為保證網(wǎng)調(diào)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可靠性,增加一套上海惠安公司生產(chǎn)的GR-90遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng),雙套遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)互為備用。
(3)采用分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng),所有保護(hù)、錄波等間隔層設(shè)備均安裝在靠近一次設(shè)備的小間中。一期工程共設(shè)4個(gè)小間,500kV線路間隔一個(gè);變壓器和35kV設(shè)備間隔一個(gè);220kV線路間隔2個(gè)。小間設(shè)計(jì)雖考慮了屏蔽措施,但要求進(jìn)入小間的保護(hù)控制設(shè)備,必須通過(guò)國(guó)家電力公司武漢高壓研究所9項(xiàng)抗擾度試驗(yàn)。為減少小間面積,要求控制屏后不開門,靠墻安裝;屏內(nèi)后板安裝端子排,裝置安裝在搖架上。
(4)多家設(shè)備要采用統(tǒng)一的通信規(guī)約(按IEC-870-5-103規(guī)約執(zhí)行)接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。各廠家設(shè)備出廠后,先發(fā)到北京四方公司,經(jīng)整體聯(lián)調(diào)合格后再發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。(5)所有保護(hù)裝置均應(yīng)具備軟壓板和硬壓板2種方式供運(yùn)行單位選擇。
(6)應(yīng)保證間隔層的保護(hù)控制設(shè)備和變電站層設(shè)備,在GPS基礎(chǔ)上的時(shí)鐘統(tǒng)一。
(7)要求間隔層與變電站層具備Lonworks和光纖以太網(wǎng)2種網(wǎng)絡(luò)連接方式,一期工程使用成熟的Lonworks網(wǎng)運(yùn)行;二期工程實(shí)現(xiàn)方便地切換成光纖以太網(wǎng)運(yùn)行。1.2業(yè)主提出的基本設(shè)計(jì)原則
保護(hù)控制設(shè)備選型和廠家基本按業(yè)主要求設(shè)計(jì),35kV站用變壓器和電容器采用了四方公司的保護(hù)裝置。
1.2.1采用CSC2000分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
CSC2000系統(tǒng)變電站層設(shè)計(jì)如圖1所示。它由2臺(tái)監(jiān)控主站、一臺(tái)五防控制主機(jī)、2臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)工作站、一臺(tái)工程師站組成。其主要特點(diǎn)如下:
第三篇:淺談變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用
淺談變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用 摘要:
采用變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)應(yīng)用的方向,也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì),隨著電網(wǎng)改造的深入,雞西電業(yè)局在2010年所有變電站均將完成綜自化改造,實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化,進(jìn)而實(shí)施無(wú)人值班,減輕人員緊缺壓力,提高企業(yè)生產(chǎn)效益。但同樣也不可避免地帶來(lái)了一些問(wèn)題,本文闡述了當(dāng)前我局變電站綜自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用情況和存在的若干問(wèn)題,并針對(duì)這些問(wèn)題提出了一些建議。關(guān)鍵詞:自動(dòng)化系統(tǒng);技術(shù)特點(diǎn);通信規(guī)約;設(shè)備選型;存在的問(wèn)題
一、變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)
變電站綜合自動(dòng)化是將變電站二次設(shè)備(包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝臵和運(yùn)動(dòng)裝臵等)經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),利用先進(jìn)的計(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),實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和保護(hù)微機(jī)化。具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。
二、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
變電所綜合自動(dòng)化是當(dāng)今電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域的熱門課題之一。它將變電所中一切可由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能(如繼電保護(hù)、遠(yuǎn)方控制、遠(yuǎn)方監(jiān)視、故障記錄及測(cè)量等功能),合理地分工協(xié)調(diào),通過(guò)變電所就地通信網(wǎng)絡(luò),將實(shí)現(xiàn)這些功能的微機(jī)設(shè)備連接在一起,組成一個(gè)完整的變電所綜合二次系統(tǒng)。同時(shí)通過(guò)本地通信設(shè)備與上級(jí)調(diào)度和監(jiān)控中心直接進(jìn)行通訊。近年來(lái),變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、功能齊全、具備無(wú)人值班的技術(shù)條件等方面的優(yōu)勢(shì),在全國(guó)電力系統(tǒng)內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明,它對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用,是當(dāng)代電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
三、新型變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展使變電站信息綜合管理成為可能。近年變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不斷完善改進(jìn),新型變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)引入變電站綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng),結(jié)合面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用新型的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)體系,具備4層結(jié)構(gòu),重點(diǎn)解決了通信管理層中的電力通信規(guī)約轉(zhuǎn)換問(wèn)題和信息管理層中的變電站信息綜合管理問(wèn)題。系統(tǒng)分4層,即信息管理層、通信管理層、二次設(shè)備控制層和生產(chǎn)過(guò)程層。生產(chǎn)過(guò)程層由變電站一次設(shè)備組成,是系統(tǒng)的最底層,采集最基礎(chǔ)運(yùn)行信息;二次設(shè)備控制層則由各智能設(shè)備(IED)組成,實(shí)現(xiàn)對(duì)各自對(duì)象(母線、饋線、主變壓器、電容器等)的控制和保護(hù)功能;通信管理層由連接IED的現(xiàn)場(chǎng)總線和作為通用網(wǎng)關(guān)的主/備管理機(jī)系統(tǒng)組成,是系統(tǒng)的通信樞紐,負(fù)責(zé)站內(nèi)數(shù)據(jù)采集、連接站級(jí)計(jì)算機(jī)、連接遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等;信息管理層是系統(tǒng)的最高層,主要由站級(jí)計(jì)算機(jī)組成,包括后臺(tái)機(jī)等,形成站內(nèi)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng),組成完成站內(nèi)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。
四、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題
1、綜自設(shè)備生產(chǎn)廠家過(guò)多,產(chǎn)品型號(hào)過(guò)雜。
從我局現(xiàn)有的綜合自動(dòng)化站運(yùn)行發(fā)現(xiàn),廠家數(shù)量近10家,甚至一個(gè)變電站家就達(dá)四至五家,這就造成三方面問(wèn)題,一是由于變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力、設(shè)備質(zhì)量不同,使部分設(shè)備質(zhì)量并不過(guò)關(guān),有些外購(gòu)部件更是缺乏管理,產(chǎn)品一旦超過(guò)包修期,維護(hù)費(fèi)用昂貴,09年我局伊林后臺(tái)主機(jī)發(fā)生故障,聯(lián)系廠家修理費(fèi)需上萬(wàn)元,維護(hù)周期更長(zhǎng)達(dá)7天以上,給安全運(yùn)行帶來(lái)巨大隱患。二是同一變電站內(nèi)不同廠家不同系列的設(shè)備,屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同,維護(hù)和管理帶來(lái)許多問(wèn)題。三是硬件設(shè)備及后臺(tái)軟件維護(hù)困難,每一廠家設(shè)備均有不同原理及操作方法不同,需要設(shè)備維護(hù)人員對(duì)所用裝臵都需要掌握、了解,同時(shí)備品備件難以通用,對(duì)維護(hù)、運(yùn)行單位造成極大壓力。
由于以上問(wèn)題,伴隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的增多,要求我們無(wú)論是在新建、擴(kuò)建或技改工程,其綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的簽署技術(shù)協(xié)議時(shí)都應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān),力求做到選型規(guī)范化。經(jīng)選用的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)不僅要技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能價(jià)格比高,系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適用性好,而且要求生產(chǎn)廠家具有相當(dāng)技術(shù)實(shí)力,有一定運(yùn)行業(yè)績(jī)和完整的質(zhì)量保證體系、完善的售后服務(wù)體系。
2、運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問(wèn)題
目前,我局變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備為近近幾年更新改造,特別時(shí)一次變運(yùn)行人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)綜自培訓(xùn)情況下,必須完成運(yùn)行管理,不可避免會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題,在我局現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中也頻繁發(fā)生人為原因影響運(yùn)行的事件。另外在設(shè)備維護(hù)方面,即懂監(jiān)控又懂保護(hù)的復(fù)合型人才嚴(yán)重缺失,在專業(yè)管理上也沒(méi)有形成后續(xù)梯隊(duì),后續(xù)人員缺乏,三是由于缺失備品備件,部分缺陷特別是軟件故障需廠家協(xié)助處理,從而造成缺陷處理不及時(shí)等一系列問(wèn)題。
要想維護(hù)、管理好變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),首先要注重人員培養(yǎng),利用多種途徑組織進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn),培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才,加寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。
4.3 不同型號(hào)產(chǎn)品的接口問(wèn)題
設(shè)備接口是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要而又長(zhǎng)期以來(lái)未得到妥善解決的問(wèn)題之一,包括不同廠家的保護(hù)、小電流接地裝臵、故障錄波、無(wú)功裝臵等與通信管理機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)與主站、集控中心等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通,需花費(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問(wèn)題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時(shí),問(wèn)題會(huì)很嚴(yán)重。
如果所有廠家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn),則上述問(wèn)題可得到圓滿解決,用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇,以滿足使用要求。
4.4 傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問(wèn)題
變電站和調(diào)度主站、監(jiān)控中心之間的傳輸規(guī)約。目前國(guó)內(nèi)各個(gè)地方情況不統(tǒng)一,變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約,致使許多生產(chǎn)廠家各自為政,造成不同廠家設(shè)備通信連接的困難和以后維護(hù)的隱患。目前各個(gè)公司使用的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一,系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差,因此,在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問(wèn)題,目前我局對(duì)變電站接入作出硬性規(guī)定,即在變電站和集控中心、調(diào)度主站通訊時(shí)二次變所用部頒CDT規(guī)約,一次變信息量較大,使用101規(guī)約。
4.5 開放性問(wèn)題
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性(互換性);系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動(dòng)化技術(shù)新的發(fā)展要求;還必須考慮和支持變電站運(yùn)行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求,各廠家的設(shè)備之間接口困難,甚至不能連接,從而造成各廠家各自為政,重復(fù)開發(fā),浪費(fèi)了大量的財(cái)力物力。
4.6管理體制與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)系問(wèn)題
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè),使得繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)量、通訊、變電運(yùn)行等各專業(yè)相互滲透,傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,變電站遠(yuǎn)動(dòng)與保護(hù)專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設(shè)備劃分,但其內(nèi)部聯(lián)系已經(jīng)成為不可分割的整體,一旦有設(shè)備缺陷均需要兩個(gè)專業(yè)同時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)檢查分析,專業(yè)銜接部分容易產(chǎn)生“真空”,使缺陷得不到及時(shí)處理。另外,在電度表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳方面我局管理存在空白,計(jì)量所更換電度表后影響表記與后臺(tái)通訊問(wèn)題始終沒(méi)有解決。
在專業(yè)管理上,變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行、檢修、檢測(cè)等問(wèn)題仍需要規(guī)范和加強(qiáng),對(duì)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)及通道聯(lián)測(cè)的實(shí)現(xiàn)、軟件資料備份等問(wèn)題提需不斷完善解決。
2、結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái),通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,給變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)水平的提高注入了新的活力,變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。
鑒于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)前還缺乏一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這就需要與之相關(guān)的各崗位的電力工作者 在實(shí)際操作過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找到其規(guī)律性,不能因循守舊,而應(yīng)根據(jù)具體情況,遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髟瓌t,用發(fā)展的眼光來(lái)進(jìn)行變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè),以保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。
第四篇:變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)教案
第七章
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
第一節(jié)
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述
1)因此,變電站綜合自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。
2)只有通過(guò)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)才能向電力系統(tǒng)的調(diào)度中心提供完整和可靠的信息,調(diào)度中心才能了解和掌握電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí),調(diào)度中心對(duì)電力系統(tǒng)要下發(fā)各種遠(yuǎn)方控制命令,這些命令只有通過(guò)變電站的自動(dòng)化裝置才能最終完成。也可以說(shuō)沒(méi)有一個(gè)完整、先進(jìn)、可靠的基礎(chǔ)自動(dòng)化就不可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)高水平的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化。
3)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備(包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置)等經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
4)微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏,改變了常規(guī)繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。
5)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息,利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能,可方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行,取代了常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表、常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏。6)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。
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7)它的應(yīng)用為變電所無(wú)人值班提供了強(qiáng)有力的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控支持。8)其主要功能為:①對(duì)變電所所管轄的配電網(wǎng)實(shí)行監(jiān)視和自動(dòng)操作,如通過(guò)投切配電網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān),切除故障或者調(diào)整功率分布。②在系統(tǒng)頻率下降時(shí),切除負(fù)荷,或在電壓變動(dòng)時(shí)自動(dòng)投切電容器或者調(diào)節(jié)變壓器的分接頭,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電壓和無(wú)功,提高供電質(zhì)量。③通過(guò)對(duì)負(fù)荷的直接控制來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線和保持電能的供需平衡。
9)傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性體現(xiàn):
1、傳統(tǒng)的變電站大多數(shù)采用常規(guī)設(shè)備。尤其是二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等,采用了電磁式或是晶體管形式,因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高,本身沒(méi)有故障自檢功能,因此不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。
2、調(diào)節(jié)電壓。電能質(zhì)量逐漸的引起人們的關(guān)注,但是傳統(tǒng)的變電站,大多數(shù)都不具備調(diào)節(jié)電壓的手段,至于諧波污染造成的危害,還沒(méi)有引起足夠重視,更沒(méi)有采取足夠的措施,且缺乏科學(xué)的電能質(zhì)量考核辦法,不能滿足目前發(fā)展的電力市場(chǎng)需求。
3、占地面積。傳統(tǒng)的變電站和和二次設(shè)備大多采用電磁式和晶體管式,體積大、笨重,因此主控制室、繼電保護(hù)室占地面積大,增大了征地投資。實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化就會(huì)減少占地面積,對(duì)國(guó)家目前和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益是很有意義的。
4、“四遙”信息。傳統(tǒng)的變電站不能滿足向調(diào)度中心及時(shí)提供運(yùn)行參數(shù)的要求,于是就不能適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠和上級(jí)的調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)信息共享,可以將現(xiàn)場(chǎng)的“四遙”信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞到
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調(diào)度中心。因此,可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理水平。
第二節(jié)
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是多專業(yè)性的綜合技術(shù),它以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、控制方式、測(cè)量手段、通信和管理模式的全面技術(shù)改造。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議WG34.03工作組在研究變電站時(shí),分析了變電站自動(dòng)化需完成的功能大概有63種,歸納起來(lái)可以分為以下幾個(gè)功能組:①控制、監(jiān)視功能;②自動(dòng)控制功能;③測(cè)量表計(jì)功能;④繼電保護(hù)功能;⑥與繼電保護(hù)有關(guān)功能;⑥接口功能;⑦系統(tǒng)功能。
結(jié)合這五個(gè)不同的功能組,我們將系統(tǒng)自動(dòng)化的基本功能體現(xiàn)在下面的五個(gè)子系統(tǒng)中。
一、監(jiān)控子功能
變電站的監(jiān)控子功能可以分為以下兩個(gè)部分。
上位機(jī)的監(jiān)視和控制功能以及下位機(jī)的監(jiān)視和控制功能。下位機(jī)的監(jiān)控功能主要包括電能量、母線電壓和電流U、I和開關(guān)量的采集、故障錄波等功能。上位機(jī)主要包含有人機(jī)界面和人機(jī)對(duì)話的功能,通信聯(lián)絡(luò)功能。
(一)數(shù)據(jù)采集
變電站的數(shù)據(jù)包括:模擬量、開關(guān)量和電能量
(1)模擬量的采集。變電站需采集的模擬量有:各段母線的電壓、線路電壓、電流有功功率、無(wú)功功率,主變壓器電流、有功功率和無(wú)功功率,電容器的-162-
電流、無(wú)功功率,饋線電流、電壓、功率以及頻率、相位、功率因數(shù)等。此外,模擬量還有主變壓器的油溫,直流電源電壓、站用變壓器電壓等。
(2)開關(guān)量的采集。變電站的開關(guān)量有:斷路器的狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置、同期檢測(cè)狀態(tài)。繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、運(yùn)行告警信號(hào)等這些信號(hào)都以開關(guān)量的形式,通過(guò)光電隔離電路輸入到計(jì)算機(jī)。對(duì)于斷路器的狀態(tài),我們通常采用中斷輸入方式和快速掃描方式,以保證對(duì)斷路器變位的采樣分辨率能在5ms之內(nèi)。對(duì)于給定開關(guān)狀態(tài)和分接頭位置等開關(guān)信號(hào),可以用定期查詢的方式讀取。
(3)電能計(jì)量。電能計(jì)量即指對(duì)電能量(包括有功電能和無(wú)功電能)的采集。對(duì)電能的采集可以采用不同的方式。一種就是根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的各種不同的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件的方法進(jìn)行不同的計(jì)算,得出有功電能和無(wú)功電能。這種方法不需要進(jìn)行硬件的投資,但是作為實(shí)際的電能計(jì)費(fèi)的方式,還不為大家所接受。另外的方法就是采用微機(jī)型電能計(jì)量?jī)x表。這種儀表采用單片機(jī)和集成電路構(gòu)成,通過(guò)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行有功電能和無(wú)功電能的計(jì)算。因?yàn)檫@種裝置是專門為電能計(jì)算設(shè)計(jì)的,因此,可以保證計(jì)量的準(zhǔn)確度。這種微機(jī)型的電能計(jì)量?jī)x表是今后電能計(jì)量的發(fā)展方向。
(二)事件順序記錄(SOE)
事件順序記錄SOE(Sequence of Events)包括斷路器合閘記錄、保護(hù)動(dòng)作順序記錄。微機(jī)保護(hù)或監(jiān)控系統(tǒng)采集環(huán)節(jié)必須有足夠的內(nèi)存,能存放足夠數(shù)量或足夠廠時(shí)間的時(shí)間順序記錄,確保當(dāng)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方幾種控制主站通信中斷
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時(shí),不會(huì)丟失事件的信息,并記錄事件發(fā)生的時(shí)間(應(yīng)該精確到毫秒級(jí))。
(三)故障記錄、故障錄波和測(cè)距
(1)故障錄波與測(cè)距。110KV及以上的重要輸電線路距離廠、發(fā)生故障的影響大。必須盡快查找故障點(diǎn),以縮短修復(fù)時(shí)間,盡快恢復(fù)供電,減小損失。設(shè)置故障錄波和各種測(cè)距是解決此問(wèn)題的最好途徑。變電站的故障錄波和測(cè)距可采用兩種方法實(shí)現(xiàn),一是由微機(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和測(cè)距,在將記錄和測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控機(jī)存儲(chǔ)和打印輸出或是直接送調(diào)度主站,這種方法可節(jié)約投資,減小硬件投資,但故障記錄的數(shù)量有限;另外的方法就是采用專門的微機(jī)故障錄波器,并且故障錄波器應(yīng)具有串行通信功能,可以與監(jiān)視系統(tǒng)通信。
(2)故障記錄。35 KV、10 KV、6 KV的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器,為了分析故障的方便,可以設(shè)置簡(jiǎn)單故障記錄功能。
故障記錄功能是記錄繼電保護(hù)動(dòng)作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓,故障記錄量的選擇可以按照以下的原則:
對(duì)于大量中、低壓變電站,沒(méi)有配備專門的故障錄波裝置,而10KV出線數(shù)量大、故障率高,在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置了故障記錄功能,對(duì)分析和掌握情況、判斷保護(hù)動(dòng)作是否正確很有益處。
(四)操作控制功能
無(wú)論是無(wú)人值班還是少人值班變電站,操作人員都可以通過(guò)CRT屏幕對(duì)斷路器和隔離開關(guān)(如果允許電動(dòng)操作的話)進(jìn)行分、合操作,對(duì)變壓器分接頭開關(guān)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,對(duì)電容器進(jìn)行投切控制,同時(shí)要能接受遙控操作命令,進(jìn)行-164-
遠(yuǎn)方操作;為防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障時(shí)無(wú)法操作被控設(shè)備,在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)保留人工直接跳閘、合閘的手段。
斷路器應(yīng)該有閉鎖功能,操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容:(1)斷路器操作時(shí),應(yīng)閉鎖自動(dòng)重合閘裝置。
(2)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作和遠(yuǎn)方控制操作要互相閉鎖,保證只有一處操作,以免相互干擾。
(3)根據(jù)實(shí)時(shí)信息,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器與隔離開關(guān)間的閉鎖操作。
(4)無(wú)論當(dāng)?shù)夭僮骰蜻h(yuǎn)方操作,都應(yīng)有防誤操作的閉鎖措施,即要收到反校驗(yàn)信號(hào),才執(zhí)行下一項(xiàng);必須有對(duì)象校核、操作性質(zhì)校核和命令執(zhí)行三步,以保證操作的正確性。
(五)安全監(jiān)視功能
監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)采集的電流、電壓、主變壓器溫度、頻率等量,要不斷進(jìn)行越限監(jiān)視,如果發(fā)現(xiàn)越限,立刻發(fā)出告警信號(hào),同時(shí)記錄和顯示越限時(shí)間和越限值,另外,還要監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電,自動(dòng)控制裝置工作是否正常等。
(六)人機(jī)聯(lián)系功能
(1)CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。變電站采用微機(jī)監(jiān)控之后,無(wú)論是有人值班還是無(wú)人值班的變電站,最大的特點(diǎn)之一是操作人員或調(diào)度員只要面對(duì)CRT顯示器的屏幕,通過(guò)操作鼠標(biāo)和鍵盤,就可對(duì)全站的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然,可對(duì)全站的斷路器和隔離開關(guān)等進(jìn)行分、合操作,徹底改變了傳統(tǒng)依靠指針式儀
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表和依靠模擬屏或操作屏手段的操作方式。
變電站中的這種顯示是和變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的具體功能緊密相連的。CRT的顯示內(nèi)容是變電站中前臺(tái)機(jī)監(jiān)視、控制和測(cè)量等具體功能的人性化體現(xiàn)。在這些可以顯示的內(nèi)容中,包括現(xiàn)場(chǎng)采集的各種數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)后臺(tái)計(jì)算機(jī)計(jì)算得到的數(shù)據(jù):U、I、P、Q、cos?、有功電能、無(wú)功電能以及主變壓器溫度T、系統(tǒng)頻率f等,都可以在計(jì)算機(jī)的屏幕上實(shí)時(shí)顯示。同時(shí),在潮流等運(yùn)行參數(shù)的顯示畫面上,應(yīng)顯示出日期和時(shí)間。對(duì)變電站主接線圖中的斷路器和隔離開關(guān)的位置要與實(shí)際狀態(tài)相適應(yīng)。進(jìn)行對(duì)斷路器或隔離開關(guān)的操作時(shí),在CRT的顯示上,對(duì)要操作的對(duì)象應(yīng)有明顯的標(biāo)記(如閃爍、顏色改變等措施)。各項(xiàng)操作都有漢字提示。
另外,變電站投入運(yùn)行之后,隨著送電量的改變,保護(hù)整定值、越限值等都需要修改,甚至由于負(fù)荷的增加,都需要更換原有的設(shè)備,例如更換TA的變化。因此在人機(jī)聯(lián)系中,應(yīng)該有良好的人機(jī)界面,以供變電站的操作人員對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。
特別需要強(qiáng)調(diào)的是,針對(duì)無(wú)人值班變電站必須設(shè)置有必要的人機(jī)聯(lián)系功能,在操作人員進(jìn)行設(shè)備巡視和檢修時(shí),可以通過(guò)液晶顯示器和七段顯示器或者CRT顯示器和便攜式機(jī)到站內(nèi)進(jìn)行操作。
(七)后臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和打印功能
監(jiān)控系統(tǒng)除了完成上述的各項(xiàng)功能外,數(shù)據(jù)處理和記錄也是很重要的環(huán)節(jié)。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。此外,為滿足繼電保護(hù)專業(yè)和變-166-
電站管理的需要,必須進(jìn)行一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),其內(nèi)容包括:主變和輸電線路有功和無(wú)功功率每天的最大和最小值以及相應(yīng)的時(shí)間;母線電壓每天記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時(shí)間;計(jì)算受配電電能平衡率;統(tǒng)計(jì)斷路器動(dòng)作次數(shù);斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累積時(shí)間;控制操作和修改整定值記錄等。
對(duì)數(shù)據(jù)的記錄之后,就可以通過(guò)系統(tǒng)的打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)打印,以供變電站管理和歷史存檔。對(duì)于無(wú)人職守的系統(tǒng)變電站,可以不配備打印機(jī),不設(shè)當(dāng)?shù)卮蛴」δ埽髯冸娬镜倪\(yùn)行報(bào)表集中在控制中心打印輸出。
二、微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)
為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠,微機(jī)保護(hù)通常獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng),專門負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的故障檢測(cè)和處理,故要求微機(jī)保護(hù)具有安全、可靠、準(zhǔn)確、快速等性能。低壓配電所的繼電保護(hù)比較簡(jiǎn)單,有主變瓦斯/差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低壓閉鎖過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)等。在低壓配電所中通常被設(shè)置為一個(gè)獨(dú)立的單元。微機(jī)保護(hù)在我國(guó)已經(jīng)投入運(yùn)行10多年的歷史,并且越來(lái)越受到繼電保護(hù)人員和運(yùn)行人員的普遍歡迎。對(duì)微機(jī)保護(hù)的原理和功能實(shí)現(xiàn)不作介紹。
三、無(wú)功/電壓控制功能
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠必須具有保證安全可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo),因此電壓、無(wú)功綜合控制也是變電站綜合自動(dòng)化的一個(gè)重要組成部分。造成電壓下降的主要原因是系統(tǒng)中的無(wú)功功率不足和無(wú)功功率分布不合理。所以,在變電站內(nèi),應(yīng)該接有有載調(diào)壓變壓器和控制無(wú)功分布的電容器。
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變電站內(nèi)的有載調(diào)壓變壓器和無(wú)功補(bǔ)償裝置雖然都能對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功和電壓起到調(diào)節(jié)作用,但是,兩種調(diào)節(jié)方式的作用是不相同的。有載調(diào)壓變壓器可以載帶有負(fù)荷的情況下,切換分接頭位置,從而改變變壓器的變比,起到調(diào)節(jié)電壓和降低損耗的作用。控制無(wú)功補(bǔ)償電容器的投切,可以改變網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功功率的分布,改變功率因數(shù),減少網(wǎng)絡(luò)損耗和電壓損耗,改善用戶的電壓質(zhì)量。在系統(tǒng)的無(wú)功功率嚴(yán)重不足的情況下,單純的調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的抽頭,使電網(wǎng)的電壓水平較高,反而使得該地區(qū)的無(wú)功功率不足,導(dǎo)致惡性循環(huán)。因此,在系統(tǒng)無(wú)功缺乏的情況下,必須調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無(wú)功功率。總之,在進(jìn)行無(wú)功和電壓的控制時(shí),必須將調(diào)分接頭和電容器的投切兩者結(jié)合起來(lái),進(jìn)行合理的調(diào)控。才能起到改變電壓水平,又降低網(wǎng)絡(luò)損耗的效果。
電力系統(tǒng)中,電壓和無(wú)功的調(diào)控對(duì)電網(wǎng)的輸電能力、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和降低電能損耗有著極大影響。因此,要對(duì)電壓和無(wú)功功率進(jìn)行綜合調(diào)控,保證實(shí)現(xiàn)電力部門和用戶在內(nèi)的總體運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到最佳。其具體的調(diào)控目標(biāo)是:
1、維持供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。
2、保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和適當(dāng)?shù)臒o(wú)功平衡。
3、保證在電壓合格的前提下使電能損耗最小。
四、低頻減載功能
電力系統(tǒng)的頻率是電能質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)必須維持電網(wǎng)的頻率在50Hz±(0.1~0.2)Hz的范圍內(nèi)。系統(tǒng)頻率不論是偏大還是偏小,-168-
對(duì)大量的用電設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)備都是十分不利的。因此,在變電站內(nèi)部,裝設(shè)低頻減載系統(tǒng)。低頻減載系統(tǒng)的主要任務(wù)是,在系統(tǒng)發(fā)生故障,有功功率嚴(yán)重缺額時(shí),需要切除部分負(fù)荷時(shí),應(yīng)盡可能作到有次序、有計(jì)劃的切除負(fù)荷,并保證所切除的負(fù)荷數(shù)量必須合適,以盡量減少切除負(fù)荷后所造成的經(jīng)濟(jì)損失。
目前,較為常用的兩種方法是:
(1)采用專門的低頻減載裝置實(shí)現(xiàn)。這種低頻減載裝置的控制方式在前面的章節(jié)里面已經(jīng)做過(guò)介紹。采用不同的低頻減載輪來(lái)實(shí)現(xiàn)低頻減載功能。
(2)把低頻減載的負(fù)荷控制分散裝設(shè)在每回線路的保護(hù)裝置中。現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)幾乎都是面向?qū)ο笤O(shè)置的,每回線路都有一套自己的保護(hù)設(shè)備。在線路保護(hù)裝置中,增加一個(gè)測(cè)量頻率的環(huán)節(jié),就可以實(shí)現(xiàn)低頻減載的控制功能了。其對(duì)每回線路輪次的安排原則同上所述。只要將第n 輪動(dòng)作的頻率和延時(shí)定值事前在某回路的保護(hù)裝置中安排好,則該回路便屬于第 n 輪切除的負(fù)荷。
五、備用電源自投控制
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的不斷提高及家用電器迅速走向千家萬(wàn)戶,用戶對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性的要求日益提高。備用電源自投是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。因此,備用電源自投已經(jīng)成為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一。
備用電源自投裝置的任務(wù)是,當(dāng)電力系統(tǒng)故障或者因?yàn)槠渌脑蚴构ぷ麟娫幢粩嚅_后,能迅速將備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入工作,使原來(lái)的工作電源被斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動(dòng)控制裝置。
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一般來(lái)講,變電站的備用電源自投有兩種形式:明備用和暗備用。
第三節(jié)
變電站的基本結(jié)構(gòu)
一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本要求
為了達(dá)到變電站綜合自動(dòng)化的總目標(biāo),自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下要求:(1)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)集變電站的繼電保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視、運(yùn)行控制和通信于一個(gè)分級(jí)分布式的系統(tǒng)中,此系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)、測(cè)量子系統(tǒng)、各種控制子系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)能代替常規(guī)的機(jī)電保護(hù)、儀表、中央信號(hào)、模擬屏、控制屏和運(yùn)行控制裝置。
(2)變電站微機(jī)保護(hù)的軟件和硬件設(shè)置既要和監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,又要相互協(xié)調(diào)。微機(jī)保護(hù)是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中較為重要的環(huán)節(jié),因此軟件和硬件的配置要相對(duì)獨(dú)立,即在系統(tǒng)運(yùn)行中,繼電保護(hù)的動(dòng)作、行為僅和保護(hù)裝置有關(guān),不依賴監(jiān)控系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié),保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,任何其他的環(huán)節(jié)故障只是影響局部功能的實(shí)現(xiàn),不影響保護(hù)子系統(tǒng)的正常工作。但和監(jiān)控系統(tǒng)要保持緊密的通信聯(lián)系。
(3)微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)具有串行接口或現(xiàn)場(chǎng)總線接口,向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或RTU提供保護(hù)動(dòng)作信息或保護(hù)定值等信息。
(4)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和配置,應(yīng)該滿足無(wú)人值班變電站的要求。系統(tǒng)中無(wú)人值班變電站的實(shí)施和推廣是一個(gè)必然的趨勢(shì),是電網(wǎng)調(diào)度管理的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的四遙裝置不能滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)調(diào)度、管理的要求。因此,變電-170-
站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不管從硬件或軟件方面考慮,都必須具備和上級(jí)調(diào)度通信的能力,必須具有RTU的全部功能,以滿足和促進(jìn)變電站無(wú)人值班的實(shí)施。
(5)要有可靠、先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和合理的通信協(xié)議。
(6)必須保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力。在考慮總體結(jié)構(gòu)時(shí),要主、次分明,對(duì)關(guān)鍵的環(huán)節(jié),要有一定的冗余。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)要相對(duì)獨(dú)立,一旦系統(tǒng)中某個(gè)部分出現(xiàn)故障,應(yīng)盡量縮小故障影響的范圍并能盡量盡快修復(fù)故障。為此,各子系統(tǒng)應(yīng)具有獨(dú)立的故障診斷、自修復(fù)功能,任何一個(gè)部分發(fā)生了故障,應(yīng)通知監(jiān)控主機(jī)發(fā)出告警信號(hào),并能迅速將自診斷信息發(fā)送到監(jiān)控中心。
(7)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性要好。在對(duì)技術(shù)落后的老變電站進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),變電站自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)能根據(jù)變電站不同的要求,組成不同規(guī)模和不同技術(shù)等級(jí)的系統(tǒng)。
(8)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性要好。研究新的產(chǎn)品時(shí),應(yīng)盡量符合國(guó)家或部頒標(biāo)準(zhǔn),使系統(tǒng)的開放性能好,也便于系統(tǒng)以后升級(jí)。
(9)必須充分利用好數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)共享應(yīng)該是自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì),只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,才能簡(jiǎn)化自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),減少設(shè)備的重復(fù),降低造價(jià)。
(10)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)密集、涉及面廣、綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)自動(dòng)化工程。系統(tǒng)的研究和開發(fā),必須統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)工作。各個(gè)方面要相互配合,避免各自為戰(zhàn)。避免不必要的重復(fù)和相互干擾。
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二、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是和計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)密切相關(guān)的。隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也在不斷的發(fā)生變化,功能和特性也在不斷的提高。從變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程來(lái)看,它的體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了集中式、分布集中式、分散與集中相集合的方式和分散式等不同的發(fā)展類型和階段。其中分層分散式的結(jié)構(gòu)是今后的發(fā)展方向。它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。而且光電傳感器和先進(jìn)的光纖通信技術(shù)的出現(xiàn),為分散式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持。
顯示器各保護(hù)裝置打印機(jī)鍵盤調(diào)度中心監(jiān)控主機(jī)通信控制器輸出接口模入接口開入接口輸出接口A/D模塊輸入接口主變壓器TVTA線路TVTA斷路器分合狀態(tài)保護(hù)出口模擬量輸入斷開繼路關(guān)電器狀保和態(tài)護(hù)隔輸出口繼電器信輸入離入息圖7-1 集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)框圖
1、集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(如圖7-1所示)
集中式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是和當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān)的。出現(xiàn)在70年代中、后期。在集中結(jié)構(gòu)中,將自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集(包括模擬量和狀態(tài)量)、繼電保護(hù)和各種對(duì)變電站自動(dòng)化設(shè)備的控制功能通過(guò)一定的接-172-
口交給系統(tǒng)的主監(jiān)控機(jī)來(lái)管理和完成,為了實(shí)現(xiàn)和調(diào)度中心的通信聯(lián)系,還要有相應(yīng)的通信控制器來(lái)負(fù)責(zé)主控計(jì)算機(jī)和調(diào)度中心的通信工作。在有人值班的變電站中,主控計(jì)算機(jī)為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和管理功能,還必須負(fù)責(zé)管理大量的外圍設(shè)備,以滿足人機(jī)對(duì)話和數(shù)據(jù)報(bào)表的打印功能。
這種集中式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、占地面積小,可以減少投資、實(shí)用等特點(diǎn)。但是,隨著技術(shù)地不斷發(fā)展和新的變電站自動(dòng)化結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),它的劣勢(shì)也就愈加明顯:
1)每臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能較為集中,如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障。影響面是很大的。必須采用雙機(jī)或者是并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性
2)集中式結(jié)構(gòu),軟件復(fù)雜,修改的工作量大,而且系統(tǒng)的軟件調(diào)試工作麻煩。
3)組態(tài)不靈活,對(duì)不同結(jié)主接線和規(guī)模不同的變電站,其軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì),適應(yīng)性較差,不利于推廣。
4)集中式保護(hù)和長(zhǎng)期以來(lái)采用的一對(duì)一的常規(guī)保護(hù)相比,不直觀,不符合運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣,調(diào)試和維護(hù)不方便,程序設(shè)計(jì)麻煩,僅適合于保護(hù)算法簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。
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打印機(jī)(可選)人機(jī)接口當(dāng)?shù)卣{(diào)試或監(jiān)控主控機(jī)(或雙機(jī))調(diào)度所/控制操縱中心光纜或電纜電能管理機(jī)485總線智能電能表智能電能表TV狀出TA態(tài)口信回TV狀出TA態(tài)口信回保護(hù)管理機(jī)現(xiàn)場(chǎng)總線或其他總線線路開關(guān)柜1保護(hù)與監(jiān)控單元線路開關(guān)柜n保護(hù)與監(jiān)控單元主變壓器保護(hù)屏監(jiān)控單元TV狀出TA態(tài)口信回高壓線路保護(hù)屏監(jiān)控單元TV狀出TA態(tài)口信回電壓無(wú)功控制屏備用電源自投裝置號(hào)路號(hào)路號(hào)路號(hào)路圖7-2 分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
2、分層式分布變電站自動(dòng)化系統(tǒng)
隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展,到了90年代,出現(xiàn)了不同的變電站綜合自動(dòng)化模式,歸納起來(lái),都屬于分層分布式的結(jié)構(gòu)。將實(shí)際的變電站的一次、二次設(shè)備分為三個(gè)不同的結(jié)構(gòu)層次。
設(shè)備層主要指變電站內(nèi)的變壓器、斷路器和隔離開關(guān)及其輔助觸點(diǎn),電流、電壓互感器等一次設(shè)備。
單元層主要是按照斷路器間隔劃分的。單元層本身由各種不同的單元裝置組成,這些獨(dú)立的單元裝置通過(guò)局域網(wǎng)或者是總線和主監(jiān)控機(jī)進(jìn)行通信。它具有測(cè)量、控制部件或繼電保護(hù)單元。測(cè)量和控制部件負(fù)責(zé)該單元的測(cè)量、監(jiān)視、斷路-174-
器的操作控制和連鎖及事件順序記錄等;保護(hù)部件負(fù)責(zé)該單元線路或變壓器、電容器的保護(hù)、故障記錄等。在這個(gè)層次中,還可能存在數(shù)據(jù)采集管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī),分別管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和繼電保護(hù)工作。所以說(shuō)單元層本身是一個(gè)兩級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
變電站層包括全站性的監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)通信機(jī)等。變電站層設(shè)現(xiàn)場(chǎng)總線或是局域網(wǎng),供各主機(jī)之間和監(jiān)控主機(jī)之間的信息交換。
根據(jù)上面的變電站結(jié)構(gòu)層次的劃分,通常要采用按功能來(lái)分類的多CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)。各種高壓和低壓線路的保護(hù)單元;電容器保護(hù)單元;主變壓器保護(hù)單元;備用電源自投單元;低頻減載控制單元;電壓、無(wú)功綜合補(bǔ)償單元;數(shù)據(jù)采集單元;電能計(jì)量單元等。每個(gè)功能單元基本上由單獨(dú)的一個(gè)CPU來(lái)完成,多采用單片機(jī)。
在系統(tǒng)的管理上面,數(shù)據(jù)采集管理機(jī)和保護(hù)管理機(jī)能完成系統(tǒng)賦予它們的任務(wù),并且能協(xié)調(diào)監(jiān)控機(jī)的工作。這樣就可以大大的減輕監(jiān)控機(jī)的負(fù)擔(dān)。它們通過(guò)總線或是局域網(wǎng)和主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。一旦各個(gè)管理機(jī)發(fā)生故障,就會(huì)向主控計(jì)算機(jī)發(fā)出告警信號(hào)。對(duì)于主控計(jì)算機(jī),如果應(yīng)用在無(wú)人值班的場(chǎng)合,主要負(fù)責(zé)與調(diào)度中心的通信,使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有RTU的功能,完成“四遙”的任務(wù);在有人值班的場(chǎng)合,除了仍然負(fù)責(zé)和調(diào)度中心通信外,還要負(fù)責(zé)人機(jī)聯(lián)系,使自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印等任務(wù)。
這種按照功能設(shè)計(jì)的分層分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu),具有軟件相對(duì)簡(jiǎn)單、調(diào)試相對(duì)方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點(diǎn)。但是,這種結(jié)構(gòu)在安裝的時(shí)候,需要的控制電纜相對(duì)較多,增加了電纜的投資。
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3、分布分散式和集中式相結(jié)合的系統(tǒng)(如圖7-2所示)
利用先進(jìn)的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),就可以對(duì)變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得到提高。一種發(fā)展趨勢(shì)就是按照每個(gè)電網(wǎng)的元件為對(duì)象,集測(cè)量、保護(hù)、控制為一體,設(shè)計(jì)在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。例如,對(duì)于6~35Kv的配電線路,可以將這個(gè)一體化的保護(hù)、測(cè)量、控制單元分散安裝在各個(gè)開關(guān)柜中,然后由監(jiān)控主機(jī)通過(guò)光纖或電纜網(wǎng)絡(luò),對(duì)它們進(jìn)行管理和交換信息,這就是分散式結(jié)構(gòu)。而且對(duì)于高壓線路的各種保護(hù)和變壓器保護(hù),仍然可以通過(guò)集中組屏安裝在控制室內(nèi)。這種將低壓線路的保護(hù)和測(cè)控單元分散安裝在控制室內(nèi),而高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),稱為分布和集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu),這是當(dāng)前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。
分布分散式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于:
(1)簡(jiǎn)化了變電站內(nèi)二次部分的配置,大大減小了控制室的面積。配電線路的保護(hù)和測(cè)控系統(tǒng)都是安裝在各個(gè)開關(guān)柜當(dāng)中,因此,主控室內(nèi)就減少了常規(guī)控制屏、中央信號(hào)屏和站內(nèi)模擬屏。減少了主控室的占用面積,也有利于實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。
(2)減小了施工和設(shè)備安裝工程量。在開關(guān)柜中的保護(hù)和測(cè)控系統(tǒng)已經(jīng)由廠家事先調(diào)整完畢,分布分散式系統(tǒng)的電纜敷設(shè)工程量小,因此施工和設(shè)備安裝工程量就減小了。
(3)簡(jiǎn)化了變電站二次設(shè)備之間的互連線,節(jié)省了連接電纜。
(4)分層分散式結(jié)構(gòu)將大量的實(shí)際工作分擔(dān)到不同的單元去完成,因此可-176-
靠性高,組態(tài)靈活,檢修方便。并且,各模塊和主控計(jì)算機(jī)之間通過(guò)局域網(wǎng)或總線連接,抗干擾能力強(qiáng),可靠性高。
(5)由于各個(gè)模塊基本上是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的,因此軟件結(jié)構(gòu)相對(duì)集中式的簡(jiǎn)單,并且調(diào)試方便,便于系統(tǒng)擴(kuò)充。
第四節(jié) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是由多臺(tái)微機(jī)組成的分級(jí)分布式的控制系統(tǒng),包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電能質(zhì)量自動(dòng)控制等多個(gè)子系統(tǒng)。在各個(gè)子系統(tǒng)中往往又由多個(gè)智能模塊組成。例如:微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)中,有變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)和各種線路保護(hù)等。因此在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部,必須通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)通信,實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)間的信息交換和實(shí)現(xiàn)信息共享,以減少變電站二次設(shè)備的重復(fù)配置和簡(jiǎn)化二次設(shè)備的互連,既減少了重復(fù)投資,又提高了整體的安全性,這是常規(guī)的變電站的二次設(shè)備所不能實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。
另一個(gè)方面,變電站是電能傳輸、交換、分配的重要環(huán)節(jié),它集中了變壓器、開關(guān)、無(wú)功補(bǔ)償?shù)劝嘿F設(shè)備。因此,對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力、工作靈活和可擴(kuò)展性要求很高,尤其是在無(wú)人值班變電站中,不僅要求綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中所采集的測(cè)量信息和各斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)信息等能傳送給地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心(簡(jiǎn)稱地調(diào))或縣調(diào)或省調(diào)(為了敘述簡(jiǎn)單,下文將各級(jí)調(diào)度中心或集控站統(tǒng)稱為控制中心)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的故障信息也要及時(shí)上報(bào)給控制中心。同時(shí)也要能接受和執(zhí)行控制中心下達(dá)的各操作和調(diào)控命令。
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因此,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,包括兩方面的內(nèi)容:一是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各種功能模塊間的信息交換;另一個(gè)是變電站和控制中心間的通信。
一、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與控制中心的通信
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)控制中心通信的功能,不另外設(shè)獨(dú)立的遠(yuǎn)動(dòng)裝置,而由綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的上位機(jī)(或稱集中管理機(jī))或通信控制機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)動(dòng)功能。把變電站所需測(cè)量的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和SOE等類信息傳送到控制中心,這些信息是變電站和控制中心共用的,不必專門為送控制中心專門單獨(dú)采集。
變電站不僅要向控制中心發(fā)送測(cè)量和監(jiān)視信息,而且要從上級(jí)調(diào)度接受數(shù)據(jù)和控制命令,例如接收調(diào)度下達(dá)的開關(guān)操作命令,在線修改保護(hù)定值、召喚實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)。從全系統(tǒng)范圍內(nèi)考慮電能質(zhì)量、潮流和穩(wěn)定的控制等,這些功能如果實(shí)現(xiàn),將給電力系統(tǒng)帶來(lái)很大效益,這也是變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性和要求的目標(biāo)。
二、變電站內(nèi)的信息傳輸
在具有變電站層—單元層(間隔層)—現(xiàn)場(chǎng)層(設(shè)備層)的分層式自動(dòng)化系統(tǒng)中,要傳輸?shù)男畔⒂腥缦聨追N。
(一)設(shè)備層和間隔層(單元層)間的信息交換
間隔層的設(shè)備有控制測(cè)量單元或繼電保護(hù)單元,或兩者都有。
設(shè)備層的高壓斷路器可能有智能傳感器和執(zhí)行器,可以自由地與單元層的裝-178-
置交換信息。間隔層的設(shè)備大多需要從設(shè)備層的電壓和電流互感器采集正常和事故情況下的電壓值和電流值,采集設(shè)備的狀態(tài)信息和故障診斷信息,這些信息包括:斷路器和隔離開關(guān)位置、主變壓器分頭位置,變壓器、互感器、避雷器的診斷信息和斷路器的操作信息。
(二)單元層內(nèi)部的信息交換
在一個(gè)單元層內(nèi)部相關(guān)的功能模塊間,即繼電器保護(hù)和控制、監(jiān)視、測(cè)量間的數(shù)據(jù)交換。這類信息有如測(cè)量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運(yùn)行狀態(tài)、同步采樣信息等。
(三)單元層間的通信
不同單元層間的數(shù)據(jù)交換有:主、后繼電保護(hù)工作狀態(tài)、互鎖,相關(guān)保護(hù)動(dòng)作閉鎖電壓無(wú)功綜合控制裝置信息。
(四)單元層和變電站層的通信
單元層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富,概括起來(lái)有以下三類:
(1)測(cè)量及狀態(tài)信息。正常和事故情況下的測(cè)量值和計(jì)算值,斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接頭開關(guān)位置、各單元層運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信息等。
(2)操作信息。斷路器和隔離開關(guān)的分、合命令,主變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié),自動(dòng)裝置的投入和退出等。
(3)參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置的整定值等。
(五)變電站層的內(nèi)部通信
變電站層的內(nèi)部通信,要根據(jù)各設(shè)備的任務(wù)和功能特點(diǎn),傳輸所需的測(cè)量信
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息、狀態(tài)信息和操作命令等。
三、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信的特點(diǎn)和要求
(一)、變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求
由于數(shù)據(jù)通信在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性,經(jīng)濟(jì)、可靠的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)的技術(shù)核心,而由于變電站的特殊環(huán)境和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下的特點(diǎn)和要求。
(1)快速和實(shí)時(shí)響應(yīng)的能力。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求及時(shí)地傳輸現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和控制信息。在電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸都有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性指標(biāo),網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性。
(2)很高的可靠性。電力系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也必須連續(xù)運(yùn)行,通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會(huì)影響整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行,設(shè)計(jì)不合理的系統(tǒng),嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故、造成很大的損失,因此變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)必須保證很高的可靠性。
(3)優(yōu)良的電磁兼容性能。變電站是一個(gè)具有強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境,存在電源、雷擊、跳閘等強(qiáng)電磁干擾,通信環(huán)境惡劣,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)必須注意采取相應(yīng)地措施消除這些干擾的影響。
(4)分層式結(jié)構(gòu)。這是由整個(gè)系統(tǒng)的分層式結(jié)構(gòu)所決定的,也只有實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的分層,才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的各層次又各自具有特殊的應(yīng)用條件和性能要求,因此每一層都要有合適的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
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(二)、信息傳輸響應(yīng)速度的要求
不同類型和特性的信息要求傳送的時(shí)間差異很大,具體內(nèi)容如下:
(1)經(jīng)常傳送的監(jiān)視信息。①為監(jiān)視變電站運(yùn)行狀態(tài),需要傳輸母線電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、零序電壓、頻率等測(cè)量值,這類信息需要經(jīng)常傳送,響應(yīng)時(shí)間需滿足SCADA的要求,一般不宜大于1~2秒;②為計(jì)量用的信息,如有功電能量和無(wú)功電能量,這類信息傳送的時(shí)間可以較長(zhǎng),傳送的優(yōu)先級(jí)可以較低;③為刷新變電站層的數(shù)據(jù)庫(kù),需定時(shí)采集斷路器的狀態(tài)信息,繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置投入和退出的工作狀態(tài)信息,可以采用定時(shí)召喚方式,以刷新數(shù)據(jù)庫(kù);④為監(jiān)視變電站的電氣設(shè)備和安全運(yùn)行所需的信息,例如變壓器、避雷器等的狀態(tài)監(jiān)視信息,變電站保安、防火有關(guān)的運(yùn)行信息。
(2)突發(fā)事件產(chǎn)生的信息。①系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下,需要快速響應(yīng)的信息,例如:事故時(shí)斷路器的位置信號(hào),這種信號(hào)要求傳輸時(shí)延小,優(yōu)先級(jí)高;②正常操作時(shí)的狀態(tài)變化信息(如斷路器狀態(tài)變化)要求立即傳送,傳輸響應(yīng)時(shí)間要小,自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置的投入和退出信息,要及時(shí)傳送;③故障情況下,繼電保護(hù)動(dòng)作的狀態(tài)信息和事件順序記錄,這些信息作為事故后分析事故之用,不需要立即傳送。待事故處理完畢后在送即可;④事故發(fā)生時(shí)的故障錄波,帶時(shí)標(biāo)的擾動(dòng)記錄的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)量很大,傳輸時(shí)間長(zhǎng),也不必立即傳送;⑤控制命令、升降命令、繼電保護(hù)和自動(dòng)設(shè)備的投入和退出命令。修改定值命令的傳輸不是固定的,傳輸?shù)臅r(shí)間間隔比較長(zhǎng);⑥隨著電子技術(shù)的發(fā)展,在高壓電氣設(shè)備內(nèi)裝設(shè)的智能傳感器和智能執(zhí)行器,高速地和自動(dòng)化系統(tǒng)單元層的設(shè)備交換數(shù)
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據(jù),這些信息的傳輸速率取決于正常狀態(tài)時(shí)對(duì)模擬量的采樣速率,以及故障情況下快速傳輸?shù)臓顟B(tài)量。
(三)、各層次之間和每層內(nèi)部傳輸信息時(shí)間的要求
(1)設(shè)備層和間隔層,1~100ms。(2)間隔層內(nèi)各個(gè)模塊間,1~100ms。(3)間隔層的各個(gè)間隔單元間,1~100ms。(4)間隔層和變電站層之間,1~1000ms。(5)變電站層的各個(gè)設(shè)備之間,≥1000ms。(6)變電站和控制中心間,≥1000ms。
第五節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)總線在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用
一、概述
變電站數(shù)據(jù)通信可以采取并行通信或串行通信方式。并行通信方式除了需要數(shù)據(jù)線外還需要控制線和狀態(tài)信號(hào)線,顯然并行通信方式下需要的傳輸線路較多,成本高,因此常用在傳輸距離較短(通常小于10m),傳輸速率較快的場(chǎng)合。早期的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),由于受到當(dāng)時(shí)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等具體條件的限制,變電站內(nèi)部通信大多采用并行通信,在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上,多為集中組屏式。
串行通信方式是一位一位順序傳送。串行通信最大的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約傳輸線路,特別是當(dāng)位數(shù)較多的情況和遠(yuǎn)距離傳輸時(shí),這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就更加明顯,不僅節(jié)約-182-
了投資,還簡(jiǎn)化了接線。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)部,各種自動(dòng)裝置之間,或繼電保護(hù)裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間,為了減小連接電纜,簡(jiǎn)化配線,常采用串行通信。
目前,在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和其他微機(jī)型的自控裝置間的通信,大多通過(guò)RS-422/RS-485通信接口連接,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置間的相互交換數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。這與變電站原來(lái)的二次系統(tǒng)相比,已有很大的優(yōu)越性,可節(jié)省大量連接電纜,接線簡(jiǎn)單、可靠。
然而,在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。采用RS-422/RS-485通信接口,雖然可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)(設(shè)備)的互連,但連接的數(shù)目一般不超過(guò)32個(gè),在變電站規(guī)模較大時(shí),不能滿足綜合自動(dòng)化的要求;其次,采用RS-422/RS-485通信接口,其通信方式為查詢方式,即由主計(jì)算機(jī)詢問(wèn),保護(hù)單元或自控裝置答,通信效率低,難以滿足較高的實(shí)時(shí)性要求;再者,使用RS-422/RS-485通信接口,整個(gè)通信網(wǎng)上只能有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)對(duì)通信進(jìn)行管理和控制,其余皆為從節(jié)點(diǎn),受節(jié)點(diǎn)管理和控制,這樣主節(jié)點(diǎn)便成為系統(tǒng)的瓶頸,一旦主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障,整個(gè)系統(tǒng)的通信便無(wú)法進(jìn)行;另外,對(duì)RS-422/RS-485通信接口的通信規(guī)約缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備很難互連,給用戶帶來(lái)不便。
在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,也有采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的,比如Novell網(wǎng),Ether網(wǎng)Token Ring網(wǎng)等。但這些局域網(wǎng)適用于一般做數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),其傳輸容量大,但實(shí)時(shí)性不高。
以上的種種問(wèn)題不僅在電力系統(tǒng)中,在其他的工業(yè)控制領(lǐng)域也存在。基于上述原因,國(guó)際上在80年代就提出了現(xiàn)場(chǎng)總線,并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
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并且出現(xiàn)了幾種較為著名的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
根據(jù)國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的定義,所謂現(xiàn)場(chǎng)總線是一種全數(shù)字的雙響多站點(diǎn)通信系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)總線是基于微機(jī)化的智能現(xiàn)場(chǎng)儀表,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化的、智能、雙向、多變量、多點(diǎn)、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。它按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和開放系統(tǒng)互連OSI提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、通信速率快、造價(jià)低、維護(hù)成本低。
現(xiàn)場(chǎng)總線和一般的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)有些相似之處,但也有不少差別。局域網(wǎng)適合于一般數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),而現(xiàn)場(chǎng)總線是作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò),要求方便地適應(yīng)多個(gè)輸入輸出類型數(shù)據(jù)(突發(fā)性數(shù)據(jù)和周期性數(shù)據(jù))的傳輸,要求通信的周期性、實(shí)時(shí)性、可確定性,并適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。
現(xiàn)場(chǎng)總線除了具有局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)外,最主要的是它滿足了工業(yè)控制過(guò)程所要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信的要求,且提供了互換操作,使不同廠家和設(shè)備也可互連,并可統(tǒng)一組態(tài),使所組成的系統(tǒng)的適應(yīng)性更廣泛。現(xiàn)場(chǎng)總線的開放性,使用戶可方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
二、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)越性。
隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)上面臨著由原來(lái)面向功能往面向?qū)ο蟮姆较虬l(fā)展。以往的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是按照保護(hù)、監(jiān)控、故障記錄和其他的自動(dòng)控制等功能分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)有自己的輸入和輸出設(shè)備,造成設(shè)施重復(fù),聯(lián)-184-
系復(fù)雜,這一方面是由于以前技術(shù)條件限制,另外一個(gè)方面也與各種功能發(fā)展過(guò)程中形成的管理體制和習(xí)慣有關(guān)。現(xiàn)在微機(jī)技術(shù),尤其是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使人們認(rèn)識(shí)到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是按照其服務(wù)對(duì)象(一次設(shè)備)將保護(hù)、測(cè)量集成在一起,然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái),可以使體積大大縮小,有很多優(yōu)越性。
變電站的自動(dòng)化設(shè)備采用面向?qū)ο蟮奈C(jī)化產(chǎn)品后,應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線是必然的趨勢(shì)。
采用具有現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化設(shè)備有以下幾個(gè)方面的優(yōu)越性。
(1)互操作性好。具有現(xiàn)場(chǎng)總線接口的設(shè)備不僅在硬件上標(biāo)準(zhǔn)化,而且在接口軟件上也標(biāo)準(zhǔn)化。用戶可優(yōu)選不同廠家的產(chǎn)品集成為一個(gè)比較理想的自動(dòng)化系統(tǒng)。
(2)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式網(wǎng)絡(luò)。以前,由于不同廠家生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備通信協(xié)議不同,要實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的互連比較困難。而現(xiàn)場(chǎng)總線為開放式的互連網(wǎng)絡(luò),所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)都是公開的,所有制造商必須遵守,使用戶可以自由地組成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò),既可以與同層網(wǎng)絡(luò)相連,也可以與不同層網(wǎng)絡(luò)互連,因此現(xiàn)場(chǎng)總線給綜合自動(dòng)化系統(tǒng)帶來(lái)了更大的適應(yīng)性。
(3)成本降低。由于現(xiàn)場(chǎng)總線完全采用數(shù)字通信,其控制功能也可不下放到現(xiàn)場(chǎng)。由現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備組成的自動(dòng)化系統(tǒng),減少了占地面積,簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)內(nèi)部的連接,可節(jié)約大量的連接電纜,使成本大大降低。
(4)安裝、維護(hù)、使用方便。使用現(xiàn)場(chǎng)總線接口技術(shù),無(wú)需用很多控制電纜連接各控制單元,只需將各個(gè)設(shè)備掛接在總線上,這樣就顯著減少了連接電纜,-185-
使安裝更方便,抗干擾能力更強(qiáng)。
(5)系統(tǒng)配置更靈活,可擴(kuò)展性好。
正是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線有上述主要優(yōu)點(diǎn),因此今后變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備采用現(xiàn)場(chǎng)總線是發(fā)展的方向。
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第五篇:變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探析
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)淺析
1、引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,電力系統(tǒng)不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。變電站綜合自動(dòng)化就是通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)通信,將微機(jī)保護(hù)、微機(jī)自動(dòng)裝置、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置采集的信號(hào),經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理以及功能的重新組合,按照預(yù)定程序和要求,對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)綜合性的監(jiān)視和調(diào)度。它的核心是自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),紐帶是監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)通信。
建峰化肥分公司一化裝置301總變電站92年送電投入運(yùn)行,運(yùn)行最初幾年現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)、報(bào)警由模擬盤集中報(bào)警,運(yùn)行電流及相關(guān)參數(shù)需運(yùn)行值班人員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)抄表記錄,不能及時(shí)、快速的反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和運(yùn)行參數(shù)。2000年9月份301總變電站初步實(shí)施了微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造,通過(guò)近10年的硬件改造和軟件升級(jí),目前監(jiān)控系統(tǒng)具備遙測(cè)、遙信、保護(hù)監(jiān)控以及UPS、直流電源裝置的綜合在線監(jiān)控。二化裝置的總變電站于2009年8月送電投入運(yùn)行,建站之初已配套建立微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),以以太網(wǎng)方式對(duì)全站的設(shè)備實(shí)施在線監(jiān)控控制和遙控操作。完善的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的投入為變電站的微機(jī)化管理、安全運(yùn)行提供了可靠的保障,為電氣值班、檢修人員判斷電氣設(shè)備狀態(tài)以及故障提供直觀的依據(jù),減少故障查找時(shí)間,提高事故處理效率具有重要的意義。
2、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式 2.1.1 分層分布式
1)分層式的結(jié)構(gòu),在分層分布式結(jié)構(gòu)的變電站控制系統(tǒng)中,整個(gè)變電站的一、二次設(shè)備被劃分為三層:過(guò)程層、間隔層、站控層。過(guò)程層主要指變電站內(nèi)的一次設(shè)備,如線路、變壓器、電容器、斷路器、電流互感器、電壓互感器等,它們是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象;間隔層主要指各種智能電子裝置,例如測(cè)控裝置、保護(hù)裝置等,它們利用電流電壓互感器、變動(dòng)器、繼電器等設(shè)備獲取過(guò)程層各設(shè)備的運(yùn)行信息,如電流、電壓、頻率、溫度等信息,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程層進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù),并于站控層進(jìn)行信息的交換,完成對(duì)過(guò)程層設(shè)備的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等任務(wù)。站控層主要指計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),它借助通信網(wǎng)絡(luò)完成與間隔層之間的信息交換,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站所有一次設(shè)備的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能以及間隔層設(shè)備的監(jiān)控、變電站各種數(shù)據(jù)的管理及處理。
2)分布式的結(jié)構(gòu),間隔層的各種以微處理器為核心的智能電子設(shè)備,與站控層的計(jì)算機(jī)裝置網(wǎng)絡(luò)相連,構(gòu)成分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——由多個(gè)分散的計(jì)算機(jī)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的統(tǒng)一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。間隔層各個(gè)智能電子設(shè)備與站控層的各計(jì)算機(jī)分別完成各自的任務(wù),并且共同協(xié)調(diào)合作,完成對(duì)全變電站的監(jiān)視、控制等。2.1.2 組屏及安裝方式
這里所說(shuō)的組屏及安裝方式是指將間隔層各智能電子設(shè)備及站控層各計(jì)算機(jī)以及通信設(shè)備如何組屏和安裝。一般情況下,在分層分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,站控層的各主要設(shè)備都布置在主控室內(nèi);間隔層的電能計(jì)量單元和一些公共單元也獨(dú)立組屏安裝在主控室里,間隔層的其他智能裝置則根據(jù)需要安裝在不同的地方,按間隔層中智能裝置的安裝位置,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有以下三種不同的組屏及安裝方
式:
1)集中式的組屏及安裝方式
這種方式是將間隔層的各保護(hù)測(cè)控裝置根據(jù)功能分別組裝為變壓器保護(hù)測(cè)控屏、線路保護(hù)測(cè)控屏等多個(gè)屏柜,把這些屏都集中安裝在變電站的主控室內(nèi)。2)分散與集中相結(jié)合的組屏及安裝方式
這種方式是將配電線路的保護(hù)測(cè)控裝置分散安裝在所對(duì)應(yīng)的開關(guān)柜上,而將高壓線路的保護(hù)測(cè)控裝置、變壓器的保護(hù)測(cè)控裝置均集中組屏安裝在主控室內(nèi)。3)全分散式組屏及安裝方式
這種方式間隔層中所有間隔的保護(hù)測(cè)控裝置,包括抵押配電線路、高壓線路和變壓器等間隔的保護(hù)測(cè)控裝置均分散安裝在開關(guān)柜上或距離一次設(shè)備較近的保護(hù)小間內(nèi),各裝置只通過(guò)通信電纜與主控室內(nèi)的變電站層設(shè)備之間交換信息。這種安裝方式節(jié)省了大量的二次電纜,而且因?yàn)椴恍柙谥骺厥曳胖煤芏嗟谋Wo(hù)屏,極大的簡(jiǎn)化了變電站面積。
目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)都在不斷地向前發(fā)展,全分散式的結(jié)構(gòu)式是目前的發(fā)展方向,主要原因有:一方面分層分散式自動(dòng)化系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn);另一方面,隨著新設(shè)備、新技術(shù)的進(jìn)展,使得原來(lái)只能集中組屏的高壓線路保護(hù)裝置和主變壓器保護(hù)也可以考慮安裝在高壓場(chǎng)附近,并利用日益發(fā)展的光纖技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù),將這些分散在各開關(guān)柜的保護(hù)和集成功能模塊聯(lián)系起來(lái),構(gòu)成一個(gè)全分散化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)功能
變電站綜合自動(dòng)化的內(nèi)容包括變電站電氣量的采集和電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作,保證變電站的正常運(yùn)行安全,當(dāng)安全事故時(shí),由繼電保護(hù)等完成瞬間電氣量的采集、監(jiān)視和控制,并迅速切除故障,完成事故后的恢復(fù)操作,因此,它具有的基本功能應(yīng)包括以下幾個(gè)方面:
2.2.1 測(cè)量、監(jiān)視、控制功能 2.2.2 繼電保護(hù)功能
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的繼電保護(hù)主要包括線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)等。微機(jī)保護(hù)是綜合自動(dòng)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它的功能和可靠性如何,在很大程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。各類裝置能存儲(chǔ)多套保護(hù)定值,能遠(yuǎn)方修改整定值等。2.2.3 自動(dòng)控制智能裝置的功能
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能,一般有以下四個(gè)自動(dòng)控制功能:電壓、無(wú)功綜合控制,低頻減負(fù)荷控制,備用電源自投控制、小電流接地選線控制。2.2.4 遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能
2.2.5 自診斷、自恢復(fù)和自動(dòng)切換功能
3、一化301總變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分析
一化總變電站在2000年9月份新增加了一套微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),在投用之初只能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣低壓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及部分電機(jī)電流進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控。2008年301總變供電系統(tǒng)保護(hù)裝置實(shí)施全面升級(jí)改造,采用施耐德sepam系列的微機(jī)保護(hù)裝置后,才全面提升了301總變電站的微機(jī)化智能管理。下面針對(duì)一化總變 監(jiān)
控系統(tǒng)進(jìn)行分析。3.1 結(jié)構(gòu)分析
301總變電站為90年代初設(shè)計(jì)的變電站,站內(nèi)低壓配電的電機(jī)保護(hù)仍采用LR2型熱繼電器保護(hù),為了在保證這種老變電站的設(shè)備不做改造的基礎(chǔ)上,能成功的引入微機(jī)自動(dòng)化管理系統(tǒng)。它采用分層分布式的設(shè)計(jì)理念,將高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)獨(dú)立兩套監(jiān)控系統(tǒng),即將35KV、6KV設(shè)備及380V進(jìn)線保護(hù)裝置由一套監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控,另一套監(jiān)控系統(tǒng)作為380V低壓負(fù)荷運(yùn)行監(jiān)控。同時(shí)均配有有源音箱實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警,打印機(jī)進(jìn)行變電站技術(shù)數(shù)據(jù)管理;軟件方面采用PowerSCADA 3000電力監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)設(shè)備的事件記錄查詢、事故錄波數(shù)據(jù)采集及分析、負(fù)荷管理及電量統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)行報(bào)表管理等。3.2 組屏及安裝方式
組屏及安裝方式采用分散與集中相結(jié)合原則,低壓設(shè)備監(jiān)控信號(hào)采集至控制室遙信屏、遙測(cè)屏內(nèi)。高壓設(shè)備信號(hào)采集及35KV/6KV/380V保護(hù)信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)控制柜通過(guò)通訊電纜至控制室通訊管理機(jī),通過(guò)RS-232端口與后臺(tái)機(jī)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。其中35KV、6KV、380V進(jìn)線保護(hù)以及6KV高壓電機(jī)保護(hù)均分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制開關(guān)柜上,通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)完成保護(hù)、測(cè)量、控制功能的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。3.3 功能特點(diǎn)
3.3.1 硬件設(shè)備方面,采用DSS-PRTU通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(10/100Mbps)作為通信管理層主要設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)控制層設(shè)備由301區(qū)域微機(jī)保護(hù)裝置,智能監(jiān)控設(shè)備及其他具備智能通信功能的設(shè)備組成。AI量處理滿足遙測(cè)處理誤差<0.1%,報(bào)表遙測(cè)數(shù)據(jù)合格率>99.9%,完全滿足301日?qǐng)?bào)表要求。DI量處理滿足DI正確率:100%,系統(tǒng)的SOE分辨率 <1ms,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)掃描周期5s內(nèi)。
3.3.2 軟件系統(tǒng)方面,具有圖形編輯軟件、通訊管理軟件、事件記錄查詢軟件、故障錄波數(shù)據(jù)采集及分析軟件、負(fù)荷管理及電量統(tǒng)計(jì)分析軟件、運(yùn)行報(bào)表編輯及查詢軟件、各類變配電運(yùn)行管理軟件等功能。具備模擬量處理及限值監(jiān)視功能,根據(jù)當(dāng)前測(cè)量值的大小來(lái)判斷是否越限,越限作為系統(tǒng)事件記錄入事件庫(kù),以備查詢并可以生成各種各樣的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。尤其在故障錄波功能方面,在發(fā)生故障時(shí)保護(hù)測(cè)控裝置能按設(shè)定條件啟動(dòng)故障錄波,記錄故障發(fā)生前、過(guò)程中、發(fā)生后的電壓、電流波形數(shù)據(jù),能自動(dòng)上傳自動(dòng)化系統(tǒng),并轉(zhuǎn)存于系統(tǒng)主機(jī)硬盤,以便在主機(jī)上調(diào)用查看及打印。
3.3.3、其它方面,作為安全保護(hù)給系統(tǒng)管理員,301每一個(gè)值班小組分配一個(gè)用戶名和口令,設(shè)置不同的管理權(quán)限。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具有與GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)的功能,可接受全球定位系統(tǒng)(GPS)的標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號(hào)(IRIG-B)格式,誤差小于1ms。
二化總變綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探析
二化總變電站是廠總變電所,與單純供配電功能的變電站,有所差別,比如無(wú)需與上級(jí)調(diào)度通信或遠(yuǎn)動(dòng),自成一獨(dú)立的系統(tǒng);無(wú)需增設(shè)低頻減負(fù)荷裝置、多出了很多電動(dòng)機(jī)的微機(jī)保護(hù)等等。下面針對(duì)二化總變高中壓監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行探析。(具體結(jié)構(gòu)參考附圖)4.1 結(jié)構(gòu)
它采用分層分布式設(shè)計(jì)。站控層的構(gòu)成有后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、全站校時(shí)系統(tǒng),后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)在硬件方面有兩臺(tái)主機(jī),互為備用。有源音箱實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警,打印機(jī)進(jìn)行變電站技術(shù)數(shù)據(jù)管理;軟件方面為Farad200綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)附件,完成界面操作和使用。全站校時(shí)系統(tǒng)配置衛(wèi)星時(shí)鐘裝置GPS,通過(guò)通信端口RS-485與通信服務(wù)器進(jìn)行通信,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層對(duì)時(shí)廣播命令,保證全系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一。間隔層的各種微
機(jī)保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置通過(guò)以太網(wǎng)與站控層的設(shè)備進(jìn)行通信。4.2 組屏及安裝方式
組屏及安裝方式采用分散與集中相結(jié)合的方式,110KV間隔部分有六屏構(gòu)成,分別為兩進(jìn)線微機(jī)保護(hù)測(cè)控屏、兩主變壓器保護(hù)測(cè)控屏、母差保護(hù)屏和母聯(lián)及PT保護(hù)測(cè)控屏,另加三通信屏,安裝在主控室內(nèi)。10KV間隔部分采用就地安裝方式,10KV進(jìn)線保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)以及電機(jī)微機(jī)保護(hù)等分散安裝在10KV配電室相應(yīng)的開關(guān)柜上,完成保護(hù)功能、測(cè)控功能、自動(dòng)控制功能。4.3 功能
4.3.1 測(cè)量、監(jiān)視、控制功能
在監(jiān)控主機(jī)上能看到母線、電機(jī)等的電壓、電流、有功及無(wú)功功率等參數(shù),在運(yùn)行過(guò)程中,監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)采集到的電壓電流、頻率、主變油溫等量不斷的進(jìn)行越限監(jiān)視,如有越限立即發(fā)出報(bào)警并記錄和顯示越限時(shí)間和越限值。操作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)操作界面對(duì)斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作,對(duì)變壓器分接頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。4.3.2 繼電保護(hù)功能
110KV、10KV部分的進(jìn)線保護(hù)、變壓器保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)、電機(jī)保護(hù)都采用SEL產(chǎn)品,功能強(qiáng)大,具有可靠的保護(hù)性能。能在前臺(tái)機(jī)、后臺(tái)機(jī)和微機(jī)裝置三部分對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行修改。4.3.3 自動(dòng)控制功能
兩臺(tái)主變?yōu)橛休d調(diào)壓變壓器,能在監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行手動(dòng)調(diào)壓,設(shè)有無(wú)功補(bǔ)償電容器,能進(jìn)行局部的無(wú)功補(bǔ)償調(diào)節(jié);采用備用電源自控控制裝置,在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)裝置能迅速將備用電源自動(dòng)投入使用。結(jié)束語(yǔ)
建峰化肥分公司一化301總變和二化總變電站兩套監(jiān)控系統(tǒng)均采用分層分布式設(shè)計(jì),符合當(dāng)前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的主流技術(shù)。在先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的今天,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)以其系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來(lái)的概念正逐步取代了繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護(hù)系統(tǒng)。
附圖(二化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及組屏圖)