35kv變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)—本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

1、35kv變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目 35kv變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào)目錄一、緒論1(一) 開(kāi)展變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的意義1(二) 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)展過(guò)程2(三) 課題來(lái)源及課題內(nèi)容3二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題4(一)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題4(二)組織模式選擇的問(wèn)題5(三)電力管理體制與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)系問(wèn)題6(四)運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問(wèn)題7三、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概述8(一)變電所綜合自動(dòng)化的根本原理8(二)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式9 1.集中式變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)9 2

2、. 分層分布結(jié)構(gòu)集中組屏的變電所綜合自動(dòng)系統(tǒng)10 3. 中、小型變電所的分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu)11 4. 大型變電所分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu)12 5. 新型的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)12 6. 變電所綜合自動(dòng)化的系統(tǒng)要求及功能13 7. 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有先進(jìn)性。14四、變電所監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原那么15(一)主接線的選擇15 1. 主接線的設(shè)計(jì)原那么和要求15 2. 主接線的擬定15 3.主接線的比擬與選定17(二)系統(tǒng)主變壓器容量、臺(tái)數(shù)和備用方式確實(shí)立18 1.壓器臺(tái)數(shù)和備用方式確定原那么19 2.35KV 變電站電氣設(shè)備的選擇19 3.變電站監(jiān)控系統(tǒng)的根本要求及設(shè)計(jì)原那么19(三)主接線

3、形式設(shè)計(jì)20 1.10kV出線接線方式設(shè)計(jì)20 2. 35kV進(jìn)線方式設(shè)計(jì)20 3. 總主接線設(shè)計(jì)圖21致 謝23參考文獻(xiàn)24摘 要 針對(duì)常規(guī)變電站系統(tǒng)運(yùn)行平安性低、電能質(zhì)量可控性不高、運(yùn)行維護(hù)工作量大等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于智能控制的變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),用于對(duì)變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控 變電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想,并依托計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)及圖形顯示技術(shù)等將變電所集控制、測(cè)量及現(xiàn)代綜合管理等功能集為一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 與常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)相比,運(yùn)行人員通過(guò)主控室的人機(jī)接口裝置便可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電所運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控與記錄,并將有關(guān)信息通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備向各級(jí)調(diào)度中

4、心傳送,運(yùn)行可靠性大大提高,綜合效益顯著。 本論文針現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在的問(wèn)題和當(dāng)前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)及變電所監(jiān)控的特殊工藝,提出了35kv變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本特點(diǎn)及一些使用要求。本論文針現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在的問(wèn)題和當(dāng)前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)及變電所監(jiān)控的特殊工藝,提出了35kv變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本特點(diǎn)及一些使用要求。 電力行業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈,在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)中起著舉足輕重的作用。國(guó)家投巨資完成了城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)兩級(jí)電網(wǎng)的改造,為進(jìn)入二十一世紀(jì),實(shí)現(xiàn)"九五"期間的宏偉藍(lán)圖打下了根底。為此應(yīng)采用先進(jìn)高效的生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全行業(yè)的遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、遙信

5、和遙視五遙管理,確保電網(wǎng)的長(zhǎng)期高效平安運(yùn)營(yíng)。 同時(shí),隨著無(wú)人值守變電站管理模式的全面推廣,在監(jiān)控中心通過(guò)現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)對(duì)所屬變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理,可提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的平安性及可靠性,并可逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度,使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為平安、可靠。 關(guān)鍵詞:變電站;監(jiān)控系統(tǒng);綜合自動(dòng)化;微機(jī)保護(hù)一、緒論 隨著我國(guó)電力建設(shè)的開(kāi)展和城市、農(nóng)村電網(wǎng)的改造及現(xiàn)代化礦井建設(shè)的需要,變電所數(shù)量的不斷增加,變電所在供電系統(tǒng)中的地位也越來(lái)越重要,如何提高供電的質(zhì)量和可靠性,以及供電系統(tǒng)運(yùn)行的平安性和經(jīng)濟(jì)性,是一個(gè)非常迫切的問(wèn)題。而變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站平安穩(wěn)定

6、運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)本錢(qián)、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。(一) 開(kāi)展變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的意義 變電所是電力生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié),作用是變換電壓、交換功率和聚集、分配電能。變電所中的電氣局部通常被分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。屬于一次設(shè)備的有不同電壓等級(jí)的電力設(shè)備,包括電力變壓器、母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器等。有些變電站中還由要滿足無(wú)功平衡、系統(tǒng)穩(wěn)定和限制過(guò)電壓等要求,裝有同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電抗器、靜止補(bǔ)償裝置、串聯(lián)補(bǔ)償裝置等。 為了保證變電所電氣設(shè)備平安、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,裝有一系列的輔助電氣設(shè)備,如監(jiān)視測(cè)量?jī)x表、控制及信號(hào)器具、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝

7、置等,上述這些設(shè)備被稱為二次設(shè)備。 常規(guī)變電所的二次系統(tǒng)主要由繼電保護(hù)、就地監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、錄波裝置等組成。在實(shí)際應(yīng)用中,是按繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、就地監(jiān)控、測(cè)量、錄波等功能組織的,相應(yīng)的就有保護(hù)屏、控制屏、錄波屏、中央信號(hào)屏等。每一個(gè)一次設(shè)備,都與這些屏有關(guān),因而,每個(gè)設(shè)備的電流互感器的二次側(cè),都需要分別引到這些屏上;同樣,斷路器的跳、合閘操作回路,也需要連到保護(hù)、控制屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏及其他自動(dòng)裝置屏上。此外,對(duì)同一個(gè)一次設(shè)備,與之相應(yīng)就的各二次設(shè)備(屏)之間,保護(hù)與遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備之間都有許多連線。由于各設(shè)備安裝在不同地點(diǎn),因而變電所內(nèi)電纜錯(cuò)綜復(fù)雜。由于常規(guī)變電所的上述情況,決定了常規(guī)變電所存在著不少缺點(diǎn):

8、1.傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路,缺乏自檢和自診斷能力,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。 2.二次設(shè)備主要依賴大量電纜,通過(guò)觸點(diǎn)、模擬信號(hào)來(lái)交換信息,信息量小、靈活性差、可靠性低。 由于上述兩個(gè)原因,傳統(tǒng)變電所占地面積大、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。遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善,提供應(yīng)調(diào)度z控制中心的信息量少、精度差,且變電所內(nèi)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)手段不全,缺乏協(xié)調(diào)和配合力量,難以滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的要求。 而變電所作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測(cè)、控制和管理的任務(wù)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下,電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)( 如變電所、發(fā)電廠)

9、具體實(shí)施和保障電網(wǎng)平安、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。變電所綜合自動(dòng)化是電網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成局部。作為變電所自動(dòng)系統(tǒng),應(yīng)該確保實(shí)現(xiàn)以下要求: 1.檢測(cè)電網(wǎng)故障,盡快隔離故障局部。 2.采集變電所運(yùn)行實(shí)時(shí)信息,對(duì)變電所運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)量和控制。 3.采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),供維護(hù)一次設(shè)備參考。 4.實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。 5.確保通信要求。 因此,要求變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行高效、實(shí)時(shí)、可靠,對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時(shí),又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的信息交換、共享,優(yōu)化電網(wǎng)操作,提高電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行水平,提高經(jīng)濟(jì)效益,并為電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)一步開(kāi)展留下了空間。(二) 變電所綜合

10、自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)展過(guò)程 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是80年代才開(kāi)始應(yīng)用的一個(gè)新課題。常規(guī)變電所的二次局部主要由繼電保護(hù)、故障錄波、就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)裝置所組成。 在微處理器應(yīng)用之前,這些裝置不僅功能不同,實(shí)現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同,80年代由于微處理器的普遍應(yīng)用,因而長(zhǎng)期以來(lái)形成了不同的專(zhuān)業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)管理部門(mén)。這些裝置都開(kāi)始采用微機(jī)技術(shù)而成為微機(jī)型繼電保護(hù)裝置、微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置。這些微機(jī)型的裝置盡管功能不同,其硬件配置都大體相同,除微機(jī)系統(tǒng)本身外,無(wú)非是對(duì)各種模擬量的數(shù)據(jù)采集,以及輸入輸出接口電路,并且裝置所采集的量和要控制的對(duì)象還有許多是共同的,因而顯得設(shè)備重復(fù),互連復(fù)雜。很自然的就提出了用綜合自動(dòng)

11、化來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)全微機(jī)化的變電所二次局部。從控制、測(cè)量、信號(hào)及遙信角度考慮,要求微機(jī)控制管理的集中性越高越好,數(shù)據(jù)事件信息的集中度、實(shí)時(shí)性越高越好,但從保護(hù)動(dòng)作特性和快速維護(hù)角度來(lái)考慮,要求微機(jī)管理的獨(dú)立性、物理空間單一性越明確越好,即微機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),影響面越小越好。 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是:遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)、監(jiān)控、平安自動(dòng)裝置和經(jīng)濟(jì)自動(dòng)裝置融為一體:控制集中、布置分散;控制方案靈活,由用戶自行設(shè)計(jì);硬件標(biāo)準(zhǔn)化;簡(jiǎn)化了變電站的運(yùn)行操作。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)一些功能分散的過(guò)程,實(shí)行集中監(jiān)視和控制。即以分散的控制適應(yīng)分散的過(guò)程對(duì)象,以集中的監(jiān)視、操作和管理到達(dá)掌握全局的目的。隨著自動(dòng)控制裝置的和被控設(shè)備可

12、靠性的提高,變電所的控制可由就地操作過(guò)渡到遠(yuǎn)方操作和自動(dòng)操作。 變電所綜合自動(dòng)化方式的特征,就是將站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能SCANDA信號(hào)采集、遠(yuǎn)動(dòng)功能以及數(shù)字保護(hù)信息結(jié)合為一個(gè)統(tǒng)一的整體,以全微機(jī)化的新型二次設(shè)備取代傳統(tǒng)的機(jī)電式的二次設(shè)備,用不同模塊化軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)電式設(shè)備的各種功能,用計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)替代大量信號(hào)的連接,通過(guò)人機(jī)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化管理、監(jiān)視、測(cè)量、控制及打印記錄等功能。由此取消了傳統(tǒng)的集中控制屏。 目前,變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)展迅速,已進(jìn)入大面積推廣應(yīng)用階段。各項(xiàng)新技術(shù)的開(kāi)展為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了技術(shù)根底。目前,在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛使用的新技術(shù)主要有下述幾個(gè)

13、方面。1.數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的應(yīng)用 20世紀(jì)80年代末90年代初,DSP技術(shù)的應(yīng)用,使得隨一次設(shè)備布置的分散式測(cè)控單元很快開(kāi)展起來(lái),而且還提供了強(qiáng)有力的功能綜合優(yōu)化手段,如電壓、功率和電能的測(cè)量,可以直接從輸電線路、變壓器等設(shè)備上直接交流采樣,通過(guò)DSP得出各相電流、電壓的數(shù)字波形,經(jīng)過(guò)分析計(jì)算不僅可計(jì)算出各相電流、相電壓的基波和諧波有效值,以及各相有功、無(wú)功、電壓主、在功電量等測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),還能進(jìn)一步計(jì)算出功率因數(shù)入、頻率以及零序、負(fù)序參數(shù)等值,并和有關(guān)的輸入、輸出觸點(diǎn)一起集成在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。 20世紀(jì)80年代以來(lái),數(shù)字通信設(shè)備的開(kāi)展應(yīng)用,大大提高了通信系統(tǒng)的通信容量和可

14、靠。同時(shí),通信技術(shù)中光纖通信技術(shù)正在迅速取代金屬電纜和同軸電纜,并用于遠(yuǎn)距離通信和短距離大容量信息的傳輸。光纖通信除具有頻帶寬、信道多和衰減小的特點(diǎn)外,還具有抗強(qiáng)電磁干擾的最大優(yōu)點(diǎn)。由于光纖通信實(shí)際上幾乎不受電磁干擾、浪涌、暫態(tài)分量和各端間地位差的影響,非常適用于變電站強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境,是保護(hù)和監(jiān)控裝置最正確的通信信道。. 20世紀(jì)80年代以來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到了很大的開(kāi)展,特別是局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)的迅速開(kāi)展和應(yīng)用成為一種潮流。由于它們能很好地滿足電力系統(tǒng)一些特殊要求,因此該項(xiàng)技術(shù)在變電站綜合自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)的不斷提高和有機(jī)

15、結(jié)合,變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著功能綜合化,結(jié)構(gòu)微機(jī)化,操作監(jiān)視屏幕化,運(yùn)行智能化的方向開(kāi)展,這必將使綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)入新的起點(diǎn)。從變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)展方向來(lái)看,它的最終目標(biāo)是最大限度的提高變電所的自動(dòng)化水平,利用計(jì)算機(jī)來(lái)代替人的手工操作,最終實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值班。(三) 課題來(lái)源及課題內(nèi)容 本課題來(lái)源于綿山35KV變電所增容改造工程,研究對(duì)象為變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展,我國(guó)用電量逐步的增大,負(fù)荷需求逐漸的加強(qiáng),而以前的35kv 變電站仍用熔斷器和多油斷路器做保護(hù),這些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作維護(hù)不方便,開(kāi)斷容量小等缺陷,滿足不了負(fù)荷的需求。 隨著技術(shù)的改善,設(shè)備不斷改善,我

16、國(guó)的變電站由老設(shè)備向新設(shè)備轉(zhuǎn)變,有人值班向無(wú)人值班變電站轉(zhuǎn)變,現(xiàn)在通過(guò)改善變電站的結(jié)構(gòu),提高變電站的可靠性,靈活性,經(jīng)濟(jì)性,來(lái)減少在網(wǎng)路的損耗,而且形成了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代以前的變電站二次系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)。我國(guó)變電站自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越成熟,以簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)的,可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)為用戶所接受,并在一些大的變電站設(shè)計(jì)中得到充分的肯定。 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)包括微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)兩大局部,監(jiān)控系統(tǒng)主要完成變電站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息采集、處理,從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)視控制與管理。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)主要根據(jù)采集到的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),通過(guò)故障分析,從電網(wǎng)中迅速切除設(shè)備和線路。 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建立,涉及到方方面面

17、的內(nèi)容。本文主要針對(duì)35KV變電所在增容改造的過(guò)程中,變電所的供電系統(tǒng)情況及有關(guān)要求。研究討論分層分布式35KV變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng),并著重研究35KV變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的電器主接線、變壓器臺(tái)數(shù)選擇以及布置規(guī)那么等要點(diǎn)。在監(jiān)控系統(tǒng)中主要進(jìn)行的研究工作和實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)如下:1.分析當(dāng)前變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究現(xiàn)狀,提出變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其能實(shí)現(xiàn)的功能。2.分析牽引變電所的地理位置,所內(nèi)設(shè)備的裝配及控制手段。.3.分析對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的要求和其應(yīng)具有的功能 。4.通過(guò)觀察主顯示屏的參數(shù)及各高壓開(kāi)關(guān)電氣的相關(guān)參數(shù),完成主監(jiān)控界面的繪制,實(shí)現(xiàn)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。二、變電站綜合自動(dòng)化

18、系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題(一)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題 目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題(其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題)是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。 目前在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面,產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān),系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求等情況,主要有以下問(wèn)題: 由于變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)廠家過(guò)分重視經(jīng)濟(jì)利益,用戶又過(guò)分追求技術(shù)含量,而不重視產(chǎn)品的性能及實(shí)用性,因而一批技術(shù)含量雖較高,但產(chǎn)品并不過(guò)關(guān),甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品不斷被使用。廠家只要有人買(mǎi)就生產(chǎn),改良的積極性不高,甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施,有些外購(gòu)部件

19、更是缺乏管理,因而導(dǎo)致局部投產(chǎn)的變電站問(wèn)題較多; 有些廠家就某產(chǎn)品只搞技術(shù)鑒定,沒(méi)搞產(chǎn)品鑒定; 另外,生產(chǎn)廠家對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠,導(dǎo)致電力企業(yè)內(nèi)部專(zhuān)業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不透徹,造成設(shè)計(jì)漏洞較多。 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RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、無(wú)功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤(pán)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(lèi)很多時(shí),問(wèn)題會(huì)很?chē)?yán)重。 如果所有廠家的自動(dòng)化產(chǎn)品

20、的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn),那么上述問(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,以滿足自身的使用要求。 關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題,亦即所謂的電磁兼容問(wèn)題,是一個(gè)非常重要然而卻常常被無(wú)視的方面。傳統(tǒng)上的變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備出廠時(shí)抗干擾試驗(yàn)手段相當(dāng)原始,僅僅做一些開(kāi)關(guān)、電焊機(jī)、風(fēng)扇、手提 等定性實(shí)驗(yàn),到現(xiàn)場(chǎng)后往往也只加上開(kāi)合斷路器的試驗(yàn),一直沒(méi)有一個(gè)定量的指標(biāo),這是一個(gè)極大的隱患。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的根底,選擇時(shí)應(yīng)注意, 合格的自動(dòng)化產(chǎn)品,除滿足一般檢驗(yàn)工程外,主要還應(yīng)通過(guò)上下溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試

21、驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn),而且還要重點(diǎn)通過(guò)四項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn),分別是:1MHz脈沖干擾試驗(yàn)、靜電放電干擾試驗(yàn)、輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)、快速瞬變干擾試驗(yàn)。 變電站和調(diào)度中心之間的傳輸規(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,如部頒CDT、SC-1801、DNP3.0等。 1995年IEC為了在兼容的設(shè)備之間到達(dá)互換的目的,公布了IEC 60870-5-101傳輸規(guī)約,為了使我國(guó)盡快采用遠(yuǎn)動(dòng)傳輸?shù)膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn),1997年原電力部公布了國(guó)際101規(guī)約的國(guó)內(nèi)版本DL/T 634-1997,并在1998年的桂林會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布。該規(guī)約為調(diào)度端和站端之間的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn),今后站端變

22、電站綜合自動(dòng)化設(shè)備與遠(yuǎn)方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。 站內(nèi)局域網(wǎng)的通信規(guī)約。目前許多生產(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。 1997年IEC公布了IEC 60870-5-103規(guī)約,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委在1999年公布了國(guó)際103規(guī)約的國(guó)內(nèi)版本DL/T 667-1999,并在2000年的南昌會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布,103規(guī)約為繼電保護(hù)和間隔層(IED)設(shè)備與變電站層設(shè)備間 的數(shù)據(jù)通信傳輸規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn),今后變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。 電力系統(tǒng)的電能計(jì)量傳輸規(guī)約。對(duì)于電能計(jì)量采集傳輸系統(tǒng),IEC在1996年公布的IEC 60870-5-102標(biāo)準(zhǔn),即我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)

23、準(zhǔn)DL/T 719-2000,是我們?cè)趯?shí)施變電站電能計(jì)量系統(tǒng)時(shí)需要遵守的。 上述的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)即常說(shuō)的101、102、103協(xié)議,運(yùn)用于三層參考模型(EPA)即物理層,是我們?cè)趯?shí)施變電站電能計(jì)量系統(tǒng)時(shí)需要遵守的。 上述的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)即常說(shuō)的101、102、103協(xié)議,運(yùn)用于三層參考模型(EPA)即物理層、鏈路層、應(yīng)用層結(jié)構(gòu)之上,是相當(dāng)一段時(shí)間里指導(dǎo)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)展的三個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是按照非平衡式和平衡式傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息的需要制定的,完全能滿足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將得到廣泛應(yīng)用。 IECTC57即將制定無(wú)縫遠(yuǎn)動(dòng)通信體系結(jié)構(gòu),具有應(yīng)用開(kāi)放和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放統(tǒng)一的傳輸協(xié)議 IEC 61850.

24、該協(xié)議將是變電站(RTU或者變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng))到控制中心的唯一通信協(xié)議,也是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),甚至控制中心的唯一的通信協(xié)議。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,即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約,在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約,電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850公布之后,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從過(guò)程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。 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)新的開(kāi)展要求;還必須考慮和支持變電站運(yùn)行功能

25、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(kāi)發(fā),浪費(fèi)了大量的財(cái)力物力。 另外,各種屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同,給維護(hù)和管理帶來(lái)許多問(wèn)題。 在我們現(xiàn)有的綜合自動(dòng)化設(shè)備中,廠家數(shù)量較多,各廠不同系列的產(chǎn)品造成產(chǎn)品型號(hào)復(fù)雜,備品備件難以實(shí)現(xiàn),設(shè)備運(yùn)行率低的問(wèn)題。(二)組織模式選擇的問(wèn)題 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過(guò)程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。如果一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)模式選擇適宜的話,不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料,而且由于系統(tǒng)功

26、能全、質(zhì)量高、其可靠性高、可信度大,更便于運(yùn)行操作。因此,把好變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選擇關(guān),意義十分重大。 目前應(yīng)用較廣泛的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類(lèi)型?，F(xiàn)將三種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下。 1.集中式:集中式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計(jì)算機(jī),擴(kuò)展其外圍接口電路,集中采集變電站的模擬量、開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量等信息,集中進(jìn)行計(jì)算與處理,分別完成微機(jī)控制、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可減少占地面積、造價(jià)低,適用于對(duì)35 kV或規(guī)模較小的變電站,但運(yùn)行可靠性較差,組態(tài)不靈活。 2.分散與集中相結(jié)合:分散與集中相結(jié)合

27、的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將配電線路的保護(hù)和測(cè)控單元分散安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi),而高壓線路和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)形式較常用,它有如下特點(diǎn): 1035 kV 饋線保護(hù)采用分散式結(jié)構(gòu),就地安裝,可節(jié)約控制電纜,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與保護(hù)管理機(jī)交換信息。 高壓線路保護(hù)和變壓器保護(hù)采用集中組屏結(jié)構(gòu),保護(hù)屏安裝在控制室或保護(hù)室中,同樣通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與保護(hù)管理機(jī)通信,使這些重要的保護(hù)裝置處于比擬好的工作環(huán)境,對(duì)可靠性較為有利。 其他自動(dòng)裝置中,如備用電源自投控制裝置和電壓、無(wú)功綜合控制裝置采用集中組屏結(jié)構(gòu),安裝于控制室或保護(hù)室中。 全分散式:全分散式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以一次主設(shè)備如開(kāi)關(guān)、變壓

28、器、母線等為安裝單位,將控制、I/O、閉鎖、保護(hù)等單元分散,就地安裝在一次主設(shè)備屏(柜)上。站控單元通過(guò)串行口與各一次設(shè)備相連,并與管理機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信。它有如下特點(diǎn): 簡(jiǎn)化了變電站二次局部的配置,大大縮小了控制室的面積。 減少了施工和設(shè)備安裝工程量。由于安裝在開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)和測(cè)控單元在開(kāi)關(guān)柜出廠前已由廠家安裝和調(diào)試完畢,再加上鋪設(shè)電纜的數(shù)量大大減少,因此現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝和調(diào)試的工期隨之縮短。 簡(jiǎn)化了變電站二次設(shè)備之間的互連線,節(jié)省了大量連接電纜。 3.全分散式結(jié)構(gòu)可靠性高,組態(tài)靈活,檢修方便,且抗干擾能力強(qiáng),可靠性高。 上述三種變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的推出,雖有時(shí)間先后,但并不存在前后替代的情

29、況,變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點(diǎn)和變電站的實(shí)際情況,予以選配。如以RTU為根底的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可用于已建變電站的自動(dòng)化改造,而分散式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),更適用于新建變電站。 由于微處理器和通信技術(shù)的迅猛開(kāi)展,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高,結(jié)構(gòu)體系不斷完善,全分散式自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選型提供了一個(gè)更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的增多,無(wú)論是新建、擴(kuò)建或技改工程,其綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選型都應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)選型規(guī)定,力求做到選型標(biāo)準(zhǔn)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

30、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、完善的售后效勞體系。(三)電力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、變電運(yùn)行等各專(zhuān)業(yè)相互滲透,傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專(zhuān)業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)展,變電站遠(yuǎn)動(dòng)與保護(hù)專(zhuān)業(yè)雖然有明確的專(zhuān)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(zhuān)業(yè)同時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)檢查分析,有時(shí)會(huì)發(fā)生推諉責(zé)任的情況,造成極大的人力資源浪費(fèi),而且兩專(zhuān)業(yè)銜接局部的許多缺陷問(wèn)題成為“兩不管地帶,不利于開(kāi)展工作。 在專(zhuān)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),尤其是遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的

31、實(shí)時(shí)性、遙測(cè)精度、遙信變位響應(yīng)速度、信號(hào)復(fù)歸和事故總信號(hào)等問(wèn)題仍需要標(biāo)準(zhǔn)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)題提出了新的課題內(nèi)容。(四)運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問(wèn)題 解決好現(xiàn)行的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)管理體制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題的同時(shí),還要培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍。 目前,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)絕大局部設(shè)備的維護(hù)依靠廠家,在專(zhuān)業(yè)管理上幾乎沒(méi)有專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍,出了設(shè)備缺陷即通知相應(yīng)的廠家來(lái)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),首先要成立一只專(zhuān)業(yè)化的隊(duì)伍,培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才,加寬相關(guān)專(zhuān)業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。 其次,變電站綜合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的劃分應(yīng)

32、盡快明確,杜絕各基層單位“誰(shuí)都管但誰(shuí)都不管的現(xiàn)象。變電站綜合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的明確,對(duì)于加強(qiáng)電網(wǎng)管理水平,防止電網(wǎng)事故具有重大意義。 三、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概述(一)變電所綜合自動(dòng)化的根本原理 變電所綜合自動(dòng)化是將變電所的二次設(shè)備(包括測(cè)量?jī)x表、控制系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置)經(jīng)過(guò)功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、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)全變電站電氣設(shè)備輸配電線路的自動(dòng)控制、自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量和保護(hù),以及實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行和調(diào)度通信相關(guān)的綜合性自動(dòng)化功能。變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng),替代了常規(guī)的控制設(shè)備、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備、信號(hào)設(shè)備和

33、測(cè)量監(jiān)視儀表。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機(jī)化、測(cè)量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特點(diǎn)。簡(jiǎn)言之,變電所綜合自動(dòng)化是集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)運(yùn)等為一體通過(guò)數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息共享的一套微機(jī)化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是各技術(shù)密集,多種專(zhuān)業(yè)技術(shù)相互交叉、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的根底之上開(kāi)展起來(lái)的。它綜合了變電所內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。微機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)綜合了原來(lái)的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器柜、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、中央信號(hào)系統(tǒng)等功能;微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)代替子電磁式或晶體管式的保護(hù)裝置;微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)和監(jiān)

34、控系統(tǒng)相結(jié)合,綜合了故障錄波、故障測(cè)距、無(wú)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)的功能。2.結(jié)構(gòu)分布、分層化 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)分布式系統(tǒng),其中微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集和控制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的,每個(gè)子系統(tǒng)可能有多個(gè) CPU同時(shí)并列運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的所有功能,這樣一個(gè)由龐大的CPU群構(gòu)成了一個(gè)完整的、高度協(xié)調(diào)的有機(jī)綜合(集成)系統(tǒng)。這樣的綜合系統(tǒng)往往有幾十個(gè)甚至更多的CPU同時(shí)并列運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的所有功能。另外,按照變電站物理位置和各子系統(tǒng)功能分工的不同,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)又按分層原那么來(lái)組織。典型的分層原那么是將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分為兩層,即變電

35、層和間隔層,也可分為三層,即變電站層、通信層、和間隔層。由此可構(gòu)成分散(分布)式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 變電所實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化后,不管是有人值班還是無(wú)人值班,操作人員不是在變電所內(nèi)就是在主控室或調(diào)度室,面對(duì)彩色顯示器,對(duì)變電站的設(shè)備和輸電線路進(jìn)行全方位的監(jiān)視與操作。常規(guī)龐大的模擬屏被顯示器屏幕上的實(shí)時(shí)主接線畫(huà)面取代;常規(guī)的在斷路器安裝處或控制屏進(jìn)行的跳、合閘操作,被顯示器屏幕上的鼠標(biāo)操作或鍵盤(pán)操作所取代;常規(guī)的光字牌報(bào)警信號(hào),被顯示器屏幕畫(huà)面閃爍和文字提示或語(yǔ)言報(bào)警所取代,即通過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示器屏幕顯示,可以監(jiān)視全變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和對(duì)各開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作控制。4.通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、光纜化 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)

36、技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及光纖通信技術(shù)在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。因此,系統(tǒng)具有較高的抗電磁干擾的能力,能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送、滿足實(shí)時(shí)性要求,容易擴(kuò)展,可靠性大提高,而且大大簡(jiǎn)化了常規(guī)變電站繁雜的各種電纜連接,方便施工。 智能化不僅表現(xiàn)在常規(guī)的自動(dòng)化功能上,如自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)表、電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)、小電流接地選 線、事故判別與處理方面,還表現(xiàn)在能夠在線自診斷,并不斷將診斷的結(jié)果送往遠(yuǎn)方的主控端。這是區(qū)別與常規(guī)二系統(tǒng)的重要特征。簡(jiǎn)而言之,常規(guī)二次系統(tǒng)只能監(jiān)測(cè)一次設(shè)備,而本身的故障必須靠維護(hù)人員去檢查、去發(fā)現(xiàn);而綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能監(jiān)測(cè)一次設(shè)備,還能每時(shí)每刻檢測(cè)自己是否有故障,充分表達(dá)了其智能性。綜合

37、自動(dòng)化系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專(zhuān)業(yè)界限和設(shè)備劃分原那么,改變了常規(guī)保護(hù)裝置不能與調(diào)度中心通信的缺陷。 長(zhǎng)期以來(lái),變電所采用指針式儀表作為測(cè)量?jī)x器,其準(zhǔn)確度低、讀數(shù)不方便。采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后,徹底改變了原來(lái)的測(cè)量手段,常規(guī)指針式儀表全被顯示器上的數(shù)字顯示所代替,直觀、明了。而原來(lái)的人工抄表記錄那么完全由打印、報(bào)表所代替。這不僅減輕了值班人員的勞動(dòng),而且提高了測(cè)量精確度和管理的科學(xué)性。 正是由于變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有的上述明顯特征,使其開(kāi)展具有強(qiáng)勁的生命力。因此,變電所綜合自動(dòng)化將成為今后新建變電主導(dǎo)技術(shù),同時(shí)也是變電所改造的首選產(chǎn)品。(二)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 從變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

38、的開(kāi)展過(guò)程來(lái)看,其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分層分布式、分散集中式、完全分散分布式;從安裝物理位置上來(lái)劃分有集中組屏、分層組屏和分散在一次設(shè)備間隔上安裝等形式。 集中式結(jié)構(gòu)的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng),指采用不同檔次的計(jì)算機(jī),擴(kuò)展其外圍接口電路,集中采集變電所的模擬量、開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量等信息,集中進(jìn)行計(jì)算與處理,分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能,集中結(jié)構(gòu)也并非指由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微機(jī)完成的,只是每臺(tái)微機(jī)承當(dāng)?shù)娜蝿?wù)多一些。例如監(jiān)控機(jī)要負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、開(kāi)關(guān)操作、人機(jī)聯(lián)系等多項(xiàng)任務(wù);擔(dān)任微機(jī)保護(hù)的計(jì)算機(jī),可能

39、一臺(tái)微機(jī)要負(fù)責(zé)幾回低壓線路的保護(hù)等。這種結(jié)構(gòu)形式主要出現(xiàn)在變電所系統(tǒng)問(wèn)世的初期,如圖2-1所示。 這種結(jié)構(gòu)形式是按變電所的規(guī)模配置相應(yīng)容量、功能的微機(jī)保護(hù)裝置和監(jiān)控主機(jī)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),它們安裝在變電所主控室內(nèi)。主變壓器、各種進(jìn)出線路及所內(nèi)所有電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)電纜傳關(guān)到主控制室的保護(hù)裝置或監(jiān)控計(jì)算機(jī)上,并與調(diào)度中心的主計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、控制和制表打印等功能。集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的缺點(diǎn)是 1計(jì)算機(jī)的功能較集中,如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出故障,影響面大,因此必須采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性。 2集中式結(jié)構(gòu),軟件復(fù)雜,修改工作量大,調(diào)試難度大。 3動(dòng)態(tài)不靈活,對(duì)不同主接

40、線或規(guī)模不同的變電所,軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì),工作量大,因此影響了批量生產(chǎn),不利于推廣。 4集中式保護(hù)與長(zhǎng)期以來(lái)采用一對(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。 因此,集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng),適合于小型變電所的新建或改造。2. 分層分布結(jié)構(gòu)集中組屏的變電所綜合自動(dòng)系統(tǒng) 隨著微機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的開(kāi)展,特別是在20世紀(jì)80年代后期,單片機(jī)的性能價(jià)格比越來(lái)越高,給變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)工作注入了新的活力,使研制者有條件將微機(jī)保護(hù)單元和數(shù)據(jù)采集單元按一次回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 所謂分布式結(jié)構(gòu),是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式,各功能模塊之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

41、或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力、解決了集中式結(jié)構(gòu)獨(dú)立CPU計(jì)算處理的瓶頸問(wèn)題,方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù),局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。 按照IE61850變電所通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議,變電所能通信體系分為三層:變電站層、間隔層、設(shè)備層:這就是所謂的分層式結(jié)構(gòu)。在變電所綜合自動(dòng)系統(tǒng)中,通常把繼電保護(hù)、自動(dòng)重合閘、故障錄波、故障測(cè)距等功能綜合在一起的裝置稱為保護(hù)單元,而把測(cè)量和控制功能綜合在一起的裝置稱為保護(hù)單元,兩者通稱為間隔單元。 設(shè)備層主要是指變電所內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及輔助觸點(diǎn),電流互感器、電壓互感器等一次設(shè)備,圖2-2是變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的分層構(gòu)示意圖

42、 間隔層按一次設(shè)備組織,一般按斷路器的間隔劃分,包括測(cè)量、控制和繼電保護(hù)局部。測(cè)量、控制局部負(fù)責(zé)單元的測(cè)量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和連鎖及事件順序記錄等;保護(hù)局部負(fù)責(zé)該單元線路或變壓器或電容器的保護(hù)、各種錄波等。因此,間隔層本身是由各種不同的單元裝置組成,這些獨(dú)立的單元裝置直接通過(guò)總線接到變電站層。 變電所層由一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)組成,這種微機(jī)操作簡(jiǎn)單方便、界面漢化。 3. 中、小型變電所的分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu) 分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)是把整套綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 按其功能組裝成多個(gè)屏(或稱柜),例如主變壓器保護(hù)屏(柜)、線路保護(hù)屏、數(shù)據(jù)采集屏、出中屏等。一般來(lái)說(shuō),這些屏都集中安裝在主控室中,我們把這

43、種結(jié)構(gòu)稱為“分布集中式結(jié)構(gòu),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示: 圖2-3所示的系統(tǒng)采用按功能劃分的分布式多CPU系統(tǒng),每個(gè)功能單元根本上由一個(gè)CPU組成,也有一個(gè)功能單元由多個(gè)CPU完成的,例如主變壓器保護(hù),在主保護(hù)和多種后保護(hù),因此由2個(gè)或2個(gè)以上CPU完成不同的保護(hù)功能,這種按功能設(shè)計(jì)的分散模塊化結(jié)構(gòu)具有軟件相對(duì)簡(jiǎn)單、調(diào)試維護(hù)方便、組態(tài)靈活、系統(tǒng)整體可靠性高等特點(diǎn)。 由圖2-3可知,在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的管理上,采取分層(級(jí))管理的模式,即各保護(hù)功能單元由保護(hù)管理機(jī)直接管理。一臺(tái)保護(hù)管理機(jī)可以管理多個(gè)單元模塊。它們之間可以采用總連接,如RS-485總線、CAN總線等;而交流采樣,由數(shù)采控制機(jī)負(fù)責(zé)管理;

44、開(kāi)關(guān)屏和控制屏分別處理開(kāi)入/開(kāi)出的信息。保護(hù)管理機(jī)和數(shù)采控制機(jī)以及控制處理機(jī)等是處于單元層的第二層結(jié)構(gòu)。正常運(yùn)行時(shí),保護(hù)管理機(jī)監(jiān)視各保護(hù)單元的工作情況,一旦發(fā)現(xiàn)某一保護(hù)單元本身工作不正常,立即報(bào)告監(jiān)控機(jī),并報(bào)告調(diào)度中心。如果某一保護(hù)單元有保護(hù)動(dòng)作信息,也通過(guò)保護(hù)管理機(jī),將保護(hù)動(dòng)作信息送往監(jiān)控機(jī),再送往調(diào)度中心。調(diào)度中心或監(jiān)控機(jī)也可通過(guò)保護(hù)管理機(jī)下達(dá)修改保護(hù)定值等命令。數(shù)采控制機(jī)和開(kāi)關(guān)量采集處理機(jī)那么將數(shù)采單元 和開(kāi)關(guān)單元采集的數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)送給監(jiān)控機(jī)和送往調(diào)度中心,并接受由調(diào)度或監(jiān)控機(jī)下達(dá)的命令?？傊?這第二層管理機(jī)的作用是可明顯減輕監(jiān)控機(jī)的負(fù)擔(dān),協(xié)助監(jiān)控承當(dāng)對(duì)間隔層的管理。 變電所的監(jiān)控主機(jī)

45、或稱上位機(jī),通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)與保護(hù)管理機(jī)和數(shù)采控制機(jī)以及控制處理機(jī)通信。監(jiān)控機(jī)在無(wú)人值班變電站,主要負(fù)責(zé)與調(diào)度中心的通信,使變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有RTU的功能,完成四遙的任務(wù);在有人值班的變電站,除了仍然負(fù)責(zé)與調(diào)度中心通信外,還負(fù)責(zé)人機(jī)聯(lián)系,使綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控機(jī)完成當(dāng)?shù)仫@示、制表打印、開(kāi)關(guān)操作等功能。4. 大型變電所分層分布式集中組屏結(jié)構(gòu) 用于大型變電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)那么在變電站管理層可能沒(méi)有通信控制機(jī),專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)與調(diào)度中心通信,并設(shè)有工程師機(jī),負(fù)責(zé)軟件開(kāi)發(fā)與管理功能,另外在功能間隔層可能還有各種錄波裝置等。5. 新型的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分散分布式與集中相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),目前國(guó)

46、內(nèi)外最為流行、結(jié)構(gòu)最為合理的、比擬先進(jìn)的一種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。它是采用“面向?qū)ο蠹疵嫦螂姎庖淮位芈分懈鲾?shù)據(jù)或電氣間隔(如一條出線、一臺(tái)變壓器、一組電容器等)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的,間隔層中各數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控單元和保護(hù)單元做在一起,設(shè)計(jì)在同一機(jī)箱中,并將這種機(jī)箱就地分散安裝在開(kāi)關(guān)柜上或其他一次設(shè)備附近。這樣各間隔單元的設(shè)備相互獨(dú)立,僅通過(guò)光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)由站控機(jī)對(duì)它們進(jìn)行管理和交換信息,這是將功能分布和物理分散兩者有機(jī)結(jié)合的結(jié)果。通常,能在間隔層內(nèi)完成的功能一般不依賴通信網(wǎng)絡(luò),如保護(hù)功能本身不依賴于通信網(wǎng)絡(luò),這就是分散式結(jié)構(gòu)。 而完全分散式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是另一種正在開(kāi)展的新技術(shù),硬件結(jié)構(gòu)為完全分散式的

47、綜合自動(dòng)化系統(tǒng),是指變壓器、斷路器、母線等一次主設(shè)備為安裝單位,將保護(hù)、控制、輸入/輸出、閉鎖等單元就地分散安裝在主設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜上,安裝在主控制室的主控單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與分散的單元進(jìn)行通信,主控單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)聯(lián)系,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4所示。 這種完全分散式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)模式上強(qiáng)分為兩種:一種是保護(hù)相對(duì)獨(dú)立、測(cè)量和控制合二為一;另一種是保護(hù)、測(cè)量是、控制完全合一,實(shí)現(xiàn)變電所自動(dòng)化的高度綜合。 目前變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)都在不斷地向前開(kāi)展,全分散式的結(jié)構(gòu)一定是今后開(kāi)展的方向,主要是因?yàn)? 1.分層分散式的自動(dòng)化系統(tǒng)有突出的優(yōu)點(diǎn)。 2.隨著新設(shè)備、新技術(shù)的進(jìn)展如電-光

48、傳感器和光纖通信技術(shù)的開(kāi)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)也可以考慮安裝于高壓設(shè)備附近,并利用是益開(kāi)展的光纖技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù),將這些分散在開(kāi)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),這變電所實(shí)現(xiàn)高水平、高可靠性和低造價(jià)的無(wú)人值班創(chuàng)造更有利的技術(shù)條件。6. 變電所綜合自動(dòng)化的系統(tǒng)要求及功能 根據(jù)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn),變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求: 1變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與其它自動(dòng)化系統(tǒng)間應(yīng)有接口。變電所內(nèi)反映系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)信息應(yīng)能通過(guò)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集并傳送到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),調(diào)度中心要向變電所發(fā)遙控和遙調(diào)命令以及修改各種定值

49、。都要求變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與其它自動(dòng)化系統(tǒng)建立通信. 2變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能采集多種類(lèi)型的信息。包括:正常運(yùn)行和操作時(shí)供操作人員了解的一些穩(wěn)態(tài)信息,它反映的是工頻量的有效值,采樣周期相對(duì)較長(zhǎng);繼電保護(hù),用于事故分析和故障檢測(cè)需要的暫態(tài)信息,它反映的是工頻量的波形變化和瞬時(shí)值,其中含有負(fù)序、零序和高次諧波分量,采樣頻率和精度高;另外,還有一些溫度、瓦斯、壓力、流量等信號(hào)。 3變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能簡(jiǎn)化運(yùn)行操作。通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)化控制命令,識(shí)別必要條件從而實(shí)現(xiàn)閉鎖、連續(xù)和順序等協(xié)調(diào)操作,減少誤操作,加速和簡(jiǎn)化事故處理,提高運(yùn)行的平安性和可靠性。 4變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能靈活地改

50、變控制策略。由于一次設(shè)備或二次設(shè)備的變更,運(yùn)行方式發(fā)生變化,需要改變操作規(guī)那么和保護(hù)配置方案等。 5變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)故障對(duì)變電站進(jìn)行有效控制的影響程度要小。設(shè)計(jì)控制方案應(yīng)顧及某個(gè)環(huán)節(jié)失效而自動(dòng)采取相應(yīng)對(duì)策,允許人工干預(yù)。7. 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有先進(jìn)性。 根本功能應(yīng)能滿足現(xiàn)場(chǎng)提出的檢測(cè)、控制及通信的要求,在確定功能時(shí)要結(jié)合需要與可能兩個(gè)方面,在技術(shù)容許的條件下力求到達(dá)先進(jìn)水平,充分發(fā)揮微機(jī)的作用和潛力。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能: 1.微機(jī)保護(hù)功能包括饋線保護(hù)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、備用電源自投等等。這是變電站綜合自動(dòng)化首要實(shí)現(xiàn)的功能,對(duì)于保證變電站正常運(yùn)行起著重要的作用。 2.數(shù)據(jù)采集包括狀態(tài)量、模擬量和脈沖量的采集。狀態(tài)量包括斷路器的狀態(tài)、隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài)和接地刀閘的狀態(tài)。模擬量包括各段母線的各相電壓,各進(jìn)線出線回路的電流值、功率值、頻率與相位等電量參數(shù)以及變壓器的瓦斯值、溫度、壓力等非電量參數(shù)。脈沖量指的是電度量的采集。 3.事故記錄和故障錄波事故記錄包括保護(hù)動(dòng)作的序列記錄SOE(Sequence of event)開(kāi)關(guān)跳合記錄,時(shí)間分辨率一般都是毫秒級(jí)。當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)(如接地短路故障),能記錄故障前后的一段時(shí)間的電流、電壓波形,供事故分析。 4.遠(yuǎn)方整定保護(hù)定值對(duì)各種微機(jī)保護(hù)裝置,可在當(dāng)?shù)鼗蛘哌h(yuǎn)方設(shè)置一組或多組保護(hù)定