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[行业技术文章]变电站自动化系统的新发展
更新时间:2013-07-23 发布:www.1024sj.com

      「摘要」在变电站自动化领域中,智能化电气的成长,出格是智能化开关、光电式互感器等机电一体化装备的泛起,变电站自动化技术行将进进数字化新阶段。本文论述了数字化变电站自动化系统的特征、结构及功能划分等。  
 
  变电站自动化技术经过十多年的成长已到达一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也年夜量采用自动化新技术,从而年夜年夜提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调剂的可能性,下降了变电站建设的总造价,这已成为不争的事实。然而,技术的成长是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行装备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日益成熟,和计较机高速网络在实时系统中的开发运用,势必对已有的变电站自动化技术发生深入的影响,全数字化的变电站自动化系统行将泛起。 

  1、数字化变电站自动化系统的特点 

  1.1智能化的一次装备 

  一次装备被检测的旌旗灯号回路和被控制的操作驱动回路采用微处置器和光电技术设计,简化了常规机电式继电器及控制回路的结构,数字程控器及数字公共旌旗灯号网络取代传统的导线毗连。换言之,变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编法式取代,常规的强电模拟旌旗灯号和控制电缆被光电数字和光纤取代。 

  1.2网络化的二次装备 

  变电站内常规的二次装备,如继电庇护装配、防误闭锁装配、丈量控制装配、远动装配、故障录波装配、电压无功控制、同期操作装配和正在成长中的在线状态检测装配等全数基于尺度化、模块化的微处置机设计制造,装备之间的毗连全数采用高速的网络通讯,二次装备不再泛起常规功能装配重复的I/O现场接口,经由过程网络真正实现数据同享、资本其享,常规的功能装配在这里酿成了逻辑的功能模块。 

  1.3自动化的运行经管系统 

  变电站运行经管自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记实统计无纸化;数据信息分层、分流交换自动化;变电站运行发生故障时能即时提供故障分析陈述,指出故障缘由,提出故障处置定见;系统能自动发出变电站装备检修陈述,即常规的变电站装备“定期检修”改变为“状态检修”。 

  2、数字化变电站自动化系统的结构 

  在变电站自动化领域中,智能化电气的成长,出格是智能开关、光电式互感器机电一体化装备的泛起,变电站自动化技术进进了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,庇护装配、测控装配、故障录波及其他自动装配的I/O单元,如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次装备的一部门。反言之,智能化一次装备的数字化传感器、数字化控制回路取代了常规继电庇护装配、测控等装配的I/O部门;而在中低压变电站则将庇护、监控装配小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。 

  数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次装备和网络化的二次装备;在逻辑结构上可分为三个条理,凭据IEC6185A通讯协议草案界说,这三个条理划分称为“进程层”、“距离层”、“站控层”。 

  2.1进程层 

  进程层是一次装备与二次装备的连系面,或说进程层是指智能化电气装备的智能化部门。进程层的主要功能分三类:(1)电力运行实时的电气量检测;(2)运行装备的状态参数检测;(3)操作控制执行与驱动。 

  (1)电力运行的实时电气量检测。 

  与传统的功能一样,主要是电流、电压、相位和谐波份量的检测,其他电气量若有功、无功、电能量可经由过程距离层的装备运算得出。与常规方式相比所分歧的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代;收集传统模拟量被直接收集数字量所取代,这样做的优点是抗干扰性能强,尽缘和抗饱和特征好,开关装配实现了小型化、紧凑化。 

  (2)运行装备的状态参数在线检测与统计。 

  变电站需要进行状态参数检测的装备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器和直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、尽缘、机械特征和工作状态等数据。

     (3)操作控制的执行与驱动。

  操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调理控制,电容、电抗器投切控制,断路器、刀闸合分控制,直流电源充放电控制。进程层的控制执行与驱动年夜部门是被动的,即按上层控制指令而动作,好比接到距离层庇护装配的跳闸指令、电压无功控制的投切饬令、对断路器的远控开合饬令等。在执行控制饬令时具有智能性,能判别饬令的真伪及其合理性,还能对行将进行的动作精度进行控制,能使断路器定相合闸,选相分闸,在选定的相角下实现断路器的关合和开断,要求操作时间限制在划定的参数内。又例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合,在零电流时分断等。

  2.2距离层

  距离层装备的主要功能是:(1)汇总本距离进程层实时数据信息;(2)实施对一次装备庇护控制功能;(3)实施本距离操作闭锁功能;(4)实施操作同期及其他控制功能;(5)对数据收集、统计运算及控制饬令的发出具有优先级此外控制;(6)承先启后的通讯功能,即同时高速完成与进程层及站控层的网络通讯功能。需要时,上下网络接口具有双口全双工方式,以提高信息通道的冗余度,保证网络通讯的靠得住性。

  2.3站控层

  站控层的主要使命是:(1)经由过程两级高速网络汇总全站的实时数据信息,不竭刷新实时数据库,按时登录历史数据库;(2)按既定例约将有关数据信息送向调剂或控制中心;(3)接收调剂或控制中心有关控制饬令并转距离层、进程层执行;(4)具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能;(5)具有(或备有)站内当地监控,人机联系功能,如显示、操作、打印、报警,甚至图像,声音等多媒体功能;(6)具有对距离层、进程层诸装备的在线维护、在线组态,在线修改参数的功能;(7)具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。

  3、数字化变电站自动化系统中的网络选型

  网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉,它的靠得住性与信息传输的快速性决议了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套庇护装配的信息收集与庇护算法的运行通常为在统一个CPU控制下进行的,使得同步采样、A/D转换,运算、输出控制饬令整个流程快速,简捷,而全数字化的系统中信息的采样、庇护算法与控制饬令的形成是由网络上多个CPU协同完成的,若何控制好采样的同步和庇护饬令的快速输出是一个复杂问题,其最基本的条件是网络的顺应性,关头技术是网络通讯速度的提高和合适的通讯协议的制定。

  若是采用凡是的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。今朝以太网(ethernet)异军突起,已进进工业自动化进程控制领域,固化OSI七层协议,速度到达100MHz的嵌进式以太网控制与接口芯片已年夜量泛起,数字化变电站自动化系统的两级网络全数采用100MHz以太网技术是可行的。

  4、数字化变电站自动化系统成长中的主要问题

  在三个条理中,数字化变电站自动化系统的研究正在自下而上慢慢成长。今朝研究的主要内容集中在进程层方面,诸如智能化开关装备、光电互感器、状态检测等技术与装备的研究开发。国外已有一定的成熟经验,国内的年夜专院校、科研院所和有关厂家都投进了相当的人力进行开发研究,而且在某些方面取得了实质性的进展。但回纳起来,今朝主要存在的问题是:(1)研究开发进程中专业协作需要增强,好比智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关;(2)材料器件方面的缺陷及改良;(3)实验装备、测试方式、检验尺度,出格是EMC(电磁干扰与兼容)控制与实验仍是亏弱环节。

  5、竣事语

  本文论述了数字化变电站综合自动化系统的特征、结构及其成长。数字化变电站自动化是一个系统工程,要实现全数数字化变电站自动化的功能,还有许多技术问题需要攻关解决,作者相信在不太运的未来数字化的变电站自动化系统,将有一个蓬勃的成长期。

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