變電站自動化是在計算機技術和網絡通信技術的基礎上發(fā)展起來的,國外在20世紀80年代已有分散式變電站自動化系統(tǒng)問世。我國的變電站自動化工作起步較晚,與*水平相比,大約有10年的差距。
為加快我國變電站自動化技術的發(fā)展步伐,創(chuàng)造更大的效益,有必要論述和探討我國變電站自動化的設計原則、工作模式和發(fā)展策略,以期達成共識。
一.變電站自動化系統(tǒng)設計原則
1.變電站自動化系統(tǒng)作為電網調度自動化的一個子系統(tǒng),應服從電網調度自動化的總體設計。其配置、功能包括設備的布置應滿足電網安全、、經濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。
2.分散式系統(tǒng)的功能配置宜采用下放的原則。凡可以在間隔層就地完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等,無須通過網絡和上位機去完成。
3.按我國的實際情況,目前變電站還不大可能*無人值守。因此,設計時應考慮遠方與就地控制操作控制并存的模式(pattern)。同樣,保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線修改整定值的功能,以遠方為主,就地輔,并應從設計、制造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。
4.站內自動化及無人值班站的接入系統(tǒng)(system)設計,應從技術上保證站內自動化系統(tǒng)的硬件接口滿足標準。絕緣油介電強度測試儀結合廣大使用者反饋的意見,而開發(fā)的全自動化儀器。本儀器選用單片機為主導,先設定后開機測試的方法,全部過程由微機自動運行控制,操作簡單,方便適用。在運行中,絕緣油由于受到氧氣、高溫度、高濕度、陽光、強電場和雜質的作用,性能會逐漸變壞,致使它不能充分發(fā)揮絕緣作用,為此必須定期地對絕緣油進行有關試驗,以鑒定其性能是否變壞。
5.要積而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計,確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性
6.變電站自動化系統(tǒng)設計中應優(yōu)先采用交流采樣技術,減輕t
A、tv的負載,提高測量精度。絕緣油耐壓測試儀真正實現了絕緣油介電強度測定的全自動化,將原來繁瑣而危險的工作變得安全而簡便。該儀器采用特殊軟硬件抗干擾措施,消除了易出現的死機現象。體積更小,方便攜帶到現場使用。同時,可取消光字牌屏和中央信號屏,簡化控制(control)屏,由計算機承擔信號監(jiān)視功能,使任一信息做到一次采集、多次使用。
7.目前的分散式變電站自動化系統(tǒng),各部件之間的聯系絕大部分采用串行口通信方式,其通信速率和資源共享程度均受到限制。故建議采用局域網通信方式,尤其是平等網絡,如總線型網。
8.從抗電磁干擾角度考慮,在選擇通信介質時可優(yōu)先采用光纖(Fiber)通信方式方法,這對分散式變電站自動化系統(tǒng)(system)尤為適用。
二.變電站自動化系統(tǒng)工作模式
1.傳統(tǒng)模式這種模式就是目前國內應用普遍的遠方終端裝置(rtu)加上當地監(jiān)控(監(jiān)視)系統(tǒng)(又稱當地功能),再配上變送器、遙信轉接、遙控執(zhí)行、ups等屏柜。當采用交流采樣rtu時,可省去變送器屏柜。站內保護裝置的信息,可通過遙信輸入回路(即硬件方法)進入rtu,亦可通過串行口按約定的規(guī)約通信(即軟件方法)進入rtu。此模式適合35~500千伏各種電壓等級、不同規(guī)模的變電站。
2.老站改造模式采用rs485星形結構,構成分布式的rtu。其特點是不增加屏柜位置,無需改動原有二次回路,適用于老站改造。這類產品有gr?90、tg5?700和mwy?c3a等分布式rtu等。
3.集中配屏模式該模式與傳統(tǒng)模式相比,的區(qū)別在于將rtu的遙控、信號、測量、電能計費、通信等功能分別組屏,而由1個或2個總控單元通過串行通信口rs232,rs422,rs485)與各功能單元(屏柜)以及微機保護、故障錄波、上位機等通信。
4.全分散式該模式主要特點是以一次主設備如開關、變壓器(Transformer)、母線等為安裝單位,將控制(control)、i/
O、閉鎖、保護等單元分散,就地安裝在一次主設備(屏柜)上。站控單元(在主控室內)通過串行口(光纖通信)與各一次設備屏柜(在現場)相連,并與上位機和遠方調度中心通信。具體實施又分為兩種模式:一種是保護相對獨立,控制(control)和測量合一。另一種是保護、控制和測量合一。
5.局部分散式此模式綜合了集中式與分散式的特性,采用了分散式的系統(tǒng)結構,而控制和保護仍集中配屏。通常將集中配屏安裝在分散的設備(shèbèi)小間內。設備小間在一次設備附近,根據變電站的電壓等級和規(guī)模可設數個設備小間,就近管理,節(jié)省(spare)電纜(Cable)。此模式可用于各種電壓等級的變電站,尤其適用于500千伏及大型220千伏變電站。
三.變電站自動化系統(tǒng)實施方法
在變電站自動化系統(tǒng)的具體實施過程(guòchéng)中,由于受現有專業(yè)分工和管理體制的影響而有不同的實施方法:一種主張站內監(jiān)控以遠動為數據(data)采集和控制(control)的基礎,相應的設備也是以電網調度自動化為基礎,保護相對獨立。另一種則主張站內監(jiān)控以保護(微機保護)為數據采集和控制的基礎,將保護與控制、測量結合在一起。后者正在成為一種發(fā)展趨勢和共識。
從我國目前的運行體制、人員配備、專業(yè)分工來看,前者無疑占有較大優(yōu)勢。因為無論從規(guī)劃設計、科研制造、安裝調試、運行維護等各方面,控制與保護都是相互獨立的兩個不同專業(yè)。因此,前者更符合我國國情。而后者因難以提供較清楚的事故分析和處理(chǔlǐ)的界面,一時還不易被運行部門接受。但從發(fā)展趨勢、技術合理性及減少設備重復配置、簡化維護工作量等方面考慮,后者又有其*性。
從信息流的角度看,保護(包括故障錄波等)和控制(control)、測量的信息源都是來自現場t
A、tv二次側輸出,只是要求不同而已。保護主要采集一次設備的故障(fault)異常狀態(tài)信息,要求t
A、tv測量范圍較寬,通常按10倍額定值考慮,但測量精度要求較低,誤差在3%以上。而控制和測量主要采集運行狀態(tài)信息,要求t
A、tv測量范圍(fànwéi)較窄,通常在測量額定值附近波動,對測量精度(度)有一定的要求,測量偏差要求在1%以內??偪貑卧苯咏邮諄碜陨衔粰C(當地)或遠方的控制輸出命令,經必要的校核后可直接動作至保護操作回路,省去了遙控輸出、遙控執(zhí)行等環(huán)節(jié),簡化了設備,提高了可靠性。
從無人值班角度看,不僅要求簡化一次主接線和主設備,同時也要求簡化二次回路和設備。因此,保護和控制(control)、測量的一體化,有利于簡化設備和化減少日常維護工作量。對110千伏及以下,尤其是10千伏配電站,除了電量計費、功率總加等有測量精度要求而須接量測t
A、tv外,其他量測僅作監(jiān)視運行工況之用,*可與保護t
A、tv合用。此外,在局域網上各種信息可以共享,控制、測量等均不必配置各自的數據采集硬件。常規(guī)的控制屏、信息屏、模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)屏等亦可取消。
變電站自動化系統(tǒng)和無人值班運行模式(pattern)的實施,在很大程度上取決于設備的可靠性。這里指的設備不僅是自動化設備,更重要的是電氣主設備。根據變電站自動化系統(tǒng)的特點,建議主管部門制定出有關設備制造、接口的規(guī)范標準。自動化設備制造廠商應與電氣主設備制造廠商加強合作,提供技術合一的產品,以方便設計、運行部門選型。
對數量較多的10千伏配電站,由于接線簡單,對保護的要求相對較低,為簡化設備、節(jié)省投資,建議由rtu來完成線路保護及雙母線切換(備自投)等保護功能。變壓器油介損測試儀設有自動檢測功能,開機自動進入復位狀態(tài)執(zhí)行調壓器回零;根據用戶需求可改變測試次數、攪拌靜置時間、聲控光控提醒連續(xù)打印與非打??;本儀器采用全自動磁振子攪拌,消除油樣的不均勻和氣泡;采用了微型TPU-A面板式打印機,自動打印輸出。為此,需在rtu軟件中增加保護運行判斷功能。如備用電源自投功能,可通過(tōngguò)對相應母線段失壓和相關開關狀態(tài)信號的邏輯(Logic)判斷來實現。
今后,變電站自動化的運行模式將從無人值班、有人值守逐步向無人值守過渡(transition)。因此,遙視警戒技術(防火、防盜、防漬、防水汽泄漏及遠方監(jiān)視等)將應運而生,并得到迅速發(fā)展。
隨著計算機和網絡通信技術的發(fā)展,站內rtu/ltu或保護監(jiān)控單元將直接上網,通過網絡與后臺機及工作站通信。取消傳統(tǒng)的前置處理機環(huán)節(jié),從而*消除通信;瓶頸;現象。
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