變電站綜合自動化系統(tǒng)講解

1、2010NO.12 China New Technologies and Products 中國新技術(shù)新產(chǎn)品工業(yè)技術(shù)變電站綜合自動化系統(tǒng)徐云水(昭通供電局,云南昭通6570001變電站自動化系統(tǒng)的定義變電站自動化是將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計。利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)。實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的門動測量、監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)以及與調(diào)度控制中心通信等綜合性的自動化功能。2變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性提高供電質(zhì)量。提高電壓合格率由于在變電站綜合自動化系統(tǒng)中包括電壓、無功自動控制功能。故對

2、于具備有載調(diào)壓變壓器和無功補(bǔ)償電容器的變電站可以大大提高電壓合格率,保證電力系統(tǒng)主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全,使無功潮流合理,降低網(wǎng)損。節(jié)約電能損耗。提高變電站的安全、可靠運行水平變電站綜合自動化系統(tǒng)中的各子系統(tǒng),絕大多數(shù)都是由微機(jī)組成它們多數(shù)具有故障診斷功能。且微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)型自動裝置具有故障自診斷功能。這是當(dāng)今綜合自動化系統(tǒng)比常規(guī)的自動裝置或四遙裝置的突出特點。使采用綜合自動化系統(tǒng)的變電站一、二次設(shè)備的可靠性大大提高。提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平變電站實現(xiàn)自動化后,監(jiān)視、測量、記錄、抄表等工作都由計算機(jī)來完成。既提高了測量的精度。又避免了人為干預(yù)。大大提高運行管理水平。3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.1

3、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機(jī)單功能設(shè)備。將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計,采用主從CPU系統(tǒng)工作方式。多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力,解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)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行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu),較多地使用于中、低壓變電站

4、。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來。顯示出強(qiáng)大的生命力。目前。還存在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題。3.2集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式一般采用功能較強(qiáng)的計算機(jī)并擴(kuò)展其I/O接口,集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息,集中進(jìn)行計算和處理,分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測等功能,后臺機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式,這種結(jié)構(gòu)有以下不足:前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多。降低了整個系統(tǒng)的可靠性,若前置機(jī)故障。將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。軟件復(fù)雜,修改工作量大,系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。組態(tài)不靈活對不同主

5、接線或規(guī)模不同的變電站墩、硬件都必須另行設(shè)計,工作量大并且擴(kuò)展一些自動化需求的功能較難。3.3分層分布式結(jié)構(gòu)按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級變電站層(站級測控單元和就地單元控制級間隔層(間隔單元的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層,即變電站層、通信層和間隔層。這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點:可靠性提高,任一部分設(shè)備故障只影響局部,即將"危險"分散,當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障,只影響到監(jiān)控部分,而最重要的保護(hù)、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行;段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷。比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。可擴(kuò)展性和開放性較高。利于工程的設(shè)計及應(yīng)用。站內(nèi)

6、二次設(shè)備所需的電纜大大減少,節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。4系統(tǒng)實現(xiàn)的功能4.1微機(jī)保護(hù)微機(jī)保護(hù)是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù),包括線路保護(hù),變壓器保護(hù),母線保護(hù),電容器保護(hù)及備自投,低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能:故障記錄;存儲多套定值;顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息,動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對時鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。4.2數(shù)據(jù)采集及處理功能包括狀態(tài)數(shù)據(jù),模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù):狀態(tài)量采集。狀態(tài)量包括:斷路器狀態(tài)。隔離開關(guān)狀態(tài),變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。目前這

7、些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)。也可通過通信方式獲得。模擬量采集。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括:各段母線電壓、線路電壓。電流和有功、無功功率值。饋線電流,電壓和有功、無功功率值。4.3事件記錄和故障錄波測距事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄開關(guān)跳合記錄。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用2種方式實現(xiàn):集中式配置專用故障錄波器,并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。分散型,即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計算。再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。4.4控制和操作功能操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器。隔離開關(guān),變壓器分接頭。電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備。在系統(tǒng)設(shè)計時

8、應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。4.5系統(tǒng)的自診斷功能系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能并把數(shù)據(jù)送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能。方便維護(hù)與維修可對其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測等方法實時檢查。能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷。并給出提示,指出故障位置。4.6數(shù)據(jù)處理和記錄歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容。它包括上一級調(diào)度中心,變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)。主要有:斷路器動作次數(shù);斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù);輸電線路的有功、無功,變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大,最小值及其時間;獨立負(fù)荷有功、無功,每天的峰谷值及其時間;控制操作及修改整定值的記錄。根據(jù)需要

9、該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉崿F(xiàn)也可在遠(yuǎn)動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。4.7人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能。自診斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動"四遙"的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等,其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對時,統(tǒng)一時鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\行維護(hù)功能。5變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)該具有廣闊的發(fā)展前景,發(fā)展趨勢有如下幾個方面:5.1變電站自動化系統(tǒng)向高集成度、數(shù)字化方向發(fā)展變電站自動化系統(tǒng)中面

10、向?qū)ο笤O(shè)計的設(shè)備將更加高度集成化。如保護(hù)、控制、測量、故障錄波及事件記錄以及運行支持系統(tǒng)的數(shù)量處理等功能將被模塊化設(shè)計在一個統(tǒng)一的數(shù)字裝置內(nèi),間隔內(nèi)部和間隔間以及間隔層同站級問的通信采用光纖總線實現(xiàn),取消傳統(tǒng)硬線連接。高集成化可以降低成本。減少故障率,有利于實現(xiàn)統(tǒng)一的運行管理。隨著變電站一次設(shè)備的智能化,如智能開關(guān)設(shè)備、光電式電壓和電流互感器和各內(nèi)智能電子裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用,變電站自動化將進(jìn)入數(shù)字化階段。在變電站內(nèi)原來位于保護(hù)、測控裝置中I/O單元、A/D單元如AD交換開關(guān)量去隔離輸入和控制回路等將被分離出來下放到智能化的次設(shè)備中去。保護(hù)、測控和自動裝置的功能將在統(tǒng)一的I/O及模擬量數(shù)據(jù)信息平臺

11、上進(jìn)行重新分工和組合。有利于改進(jìn)和優(yōu)摘要:電力系統(tǒng)是由發(fā)、變、輸、配、用電等設(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng),按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求組成的,將一次能源轉(zhuǎn)換為電能并輸送和分配到客戶的一個系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化的主要內(nèi)容包括控制中心、電廠自動化、變電站自動化、配電自動化以及需方管理系統(tǒng)和電能交易系統(tǒng)。變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù),對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行起著舉足輕重的作用。關(guān)鍵詞:變電站;優(yōu)越性;發(fā)展趨勢;系統(tǒng)結(jié)構(gòu);綜合自動化135-中國新技術(shù)新產(chǎn)品2010NO.12China New Technologies and Products工業(yè)技術(shù)中國新技術(shù)新產(chǎn)品在線化

12、學(xué)分析儀表在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用杜曉巍(大慶油田熱電廠熱工分廠,黑龍江大慶1630001概況近幾年,我廠在配備分析儀表上投入了大量的資金和人力。我廠采用的在線分析儀表主要有硅表、鈉表、磷表、導(dǎo)電率儀、PH儀等。其中硅、磷、鈉表主要測量飽和蒸汽、主蒸汽、凝結(jié)水、冷卻水中硅酸根、磷酸根、鈉離子的含量。為了管理和控制設(shè)備運行,分析和統(tǒng)計各種指標(biāo),在發(fā)電廠化學(xué)等設(shè)備上都安裝了許多化學(xué)分析儀表、通過對水汽等參數(shù)準(zhǔn)確可靠的測量,可使運行人員及時地了解熱力設(shè)備的運行工況,使自動調(diào)節(jié)設(shè)備及時地獲得信號。運行人員在自動調(diào)節(jié)設(shè)備根據(jù)測量提供的信號發(fā)出指令時,設(shè)備進(jìn)行必要的(手動或自動操作,從而使生產(chǎn)按預(yù)定的最安全、

13、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的工況運行。經(jīng)過一段時間的努力,目前在線分析儀表己處于良好的運行狀況且準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到一定水平。使運行人員手工化驗強(qiáng)度有了很大的降低。2使用效果2.1在線儀表監(jiān)測已成為我廠日常水汽品質(zhì)監(jiān)督的主要手段。在線儀表改造后,水汽品質(zhì)監(jiān)督以在線儀表監(jiān)測為主,輔以少量的人工分析。2.2精確控制爐水水質(zhì)。爐水水質(zhì)對水冷壁管的腐蝕、結(jié)垢程度有嚴(yán)重影響。2.3便于凝汽器查漏。CRT切換到顯示凝結(jié)水導(dǎo)電度曲線的畫面,可容易地判斷凝汽器泄漏時進(jìn)行隔離操作的效果,曲線下行,則隔離有效,與人工分析相比,在線儀表更準(zhǔn)確、及時、直觀。2.4增加了對在線儀表進(jìn)行水汽品質(zhì)監(jiān)測的信心。3在線儀表的管理3.1由于儀表的種類

14、繁多,要先建立好儀表的定期校驗記錄及管理工作,根據(jù)不同型號,不同應(yīng)用應(yīng)分別建立相應(yīng)的校驗記錄。3.2在線儀表投用后,運行人員要定期檢查與維護(hù),調(diào)整好水汽樣品的溫度和流量,當(dāng)儀表顯示數(shù)據(jù)發(fā)生一定幅度變化時,則人工分析該水汽樣品是否有品質(zhì)變化,判斷在線儀表有否發(fā)生故障。當(dāng)確認(rèn)在線儀表故障時則及時處理,檢修管理中備品是重要一環(huán)。3.3做好資料管理工作,化學(xué)儀表的資料包括產(chǎn)品使用說明書、產(chǎn)品維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、檢修規(guī)程等。在操作過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守檢修規(guī)程中的內(nèi)容。3.4在線儀表配置。根據(jù)運行經(jīng)驗,認(rèn)為在線儀表的配置還可以作“優(yōu)化組合”。4日常維護(hù)與故障處理4.1電導(dǎo)率儀表電極維護(hù)電導(dǎo)池應(yīng)定期進(jìn)行清洗。若電導(dǎo)池內(nèi)部

15、有粘著力較強(qiáng)的沉積物時,用20g/l濃度的稀鹽酸溶液清洗,再用除鹽水徹底沖洗干凈。電導(dǎo)池應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況,每3-12個月定期清洗、校驗一次(也可隨主機(jī)大、小修日程安排。4.2pH計電極的維護(hù)測量電極的敏感膜(即球泡應(yīng)清潔無污垢,內(nèi)充液中應(yīng)無氣泡。若電極敏感膜污染,則可在電極活化液中泡洗,取出用除鹽水沖洗干凈,然后浸入除鹽水中活化待用。新電極應(yīng)浸泡在除鹽水中活化24h后方可使用。參比電極內(nèi)充液應(yīng)無氣泡,滲透性能良好(可用干凈濾紙輕輕按一下電極陶瓷孔,濾紙稍有潮濕為佳。目前使用固體參比電極較多,則應(yīng)檢查其完整無裂紋、干凈無污垢。4.3在線硅酸根分析儀表的維護(hù)停機(jī)重新投運時應(yīng)先清洗流路和管路,清晰比色

16、皿,重新標(biāo)定后才可投入運行。重新配置顯色劑。4.4在線蒸汽鈉度儀的維護(hù)經(jīng)常檢查水樣,應(yīng)保證流量在70120ml/min的范圍內(nèi);檢查電極是否污染,若受到污染應(yīng)及時處理;檢查參比電極補(bǔ)充液是否缺少;保持電纜接頭清潔,不能受潮或進(jìn)水。4.5在線磷酸根分析儀表的維護(hù)確保試劑充足不過期,定期進(jìn)行校驗并作好記錄,每周檢查面板顯示是否異常,水流是否充足,所有通道是否暢通。5總結(jié)要保持在線儀表連續(xù)準(zhǔn)確運行,還需工作人員長期不懈的努力,不斷積累經(jīng)驗,豐富知識,提高儀表管理維護(hù)及維修技能。參考文獻(xiàn)1電廠化學(xué)儀表計量管理存在問題及改進(jìn)措施J.中國計量4/1/(4.2提高化學(xué)儀表準(zhǔn)確性的研究J.2006年中國電機(jī)工

17、程學(xué)會年會12/1.摘要:我廠正在從人工分析發(fā)展向?qū)崟r顯示的過程中,通過近一段時間的應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)分析儀表在電廠化學(xué)水處理過程中起著不可或缺的重要作用,它為發(fā)電機(jī)組的健康運行提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。文章分析了化學(xué)分析儀表在發(fā)電廠的運行和使用效果,并提出相關(guān)的日常維護(hù)和故障處理措施。關(guān)鍵詞:化學(xué)分析儀表;發(fā)電廠;維護(hù)管理化現(xiàn)有的保護(hù)和控制功能。5.2變電站自動化系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展技術(shù)的進(jìn)步和行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的約束,變電站自動化系統(tǒng)將逐步向產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在:產(chǎn)品基本功能設(shè)計和要求的標(biāo)準(zhǔn)化及產(chǎn)品的對外接口和通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化,變電站內(nèi)不同廠家的設(shè)備可以做到互換互連即插即用,增加了用戶選擇變電站內(nèi)

18、各類設(shè)備和更換設(shè)備的自由度,同時還滿足不標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的廠商將被逐步淘汰,使變電站自動化專業(yè)逐步走向良性的發(fā)展。5.3電能質(zhì)量和管理由于電力市場機(jī)制的形成和規(guī)范,用電方對作為商品的電能質(zhì)量的要求在逐步提高。為了規(guī)范供用電雙方對電能質(zhì)量的共識。國家有關(guān)部門對電能質(zhì)量相繼頒布了5個相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。其中對電網(wǎng)頻率允許偏差。供電電壓允許偏差和三相不平衡度三個指標(biāo)的監(jiān)測現(xiàn)已在變電站自動化系統(tǒng)中實現(xiàn),但對于諧波和電壓閃變這兩項指標(biāo)的監(jiān)測還需要附加設(shè)備來完成。通過電能質(zhì)量監(jiān)視裝置測量電網(wǎng)中所有的電能質(zhì)量參數(shù)。研究電網(wǎng)質(zhì)量,提供在線分析技術(shù)便于電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的集中管理,監(jiān)督電能質(zhì)量污染源。為改善電網(wǎng)總體電能質(zhì)量指標(biāo)創(chuàng)造條件。5.4電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷具體包括以下方面:電容型設(shè)備的監(jiān)測和診斷。電容型設(shè)備包括:電力電容器、耦合電容器、電容型套管、電容型電流互感器和電壓互感器等設(shè)備。監(jiān)測電容型設(shè)備的電流值的變化率I/I,絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)tg及電容量的變化率C/C。可以判斷電容型設(shè)備是否存在絕緣問題。變壓器的監(jiān)測與診斷電力變壓器主要是