35kv變電站綜合自動化系統(tǒng)

35kv變電站綜合自動化系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代中后期，中國的自動變電站技術(shù)開始發(fā)展。隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合自動化技術(shù)也日益成熟起來，它的合理、可靠和靈活的優(yōu)點(diǎn)逐漸地顯示出來，并逐漸在我國的電力系統(tǒng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，發(fā)揮著巨大的作用。下面主要介紹35kV變電站的綜合自動化系統(tǒng)。1遙信輔助點(diǎn)為確保主設(shè)備可靠，35kV和10kV采用真空斷路器，具備遙控條件，其位置能遙信等，一次接線力求簡單，一般采用兩臺主變壓器配置；隔離開關(guān)配備遙信輔助觸點(diǎn)；每回35kV出線裝有35kV單相電壓互感器。二次設(shè)備完整，繼電保護(hù)配置完備，繼電保護(hù)和中央信號等具有遙信條件。直流系統(tǒng)選用可靠性高、維護(hù)工作量少的蓄電池，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的遙測，同時(shí)裝有絕緣監(jiān)測裝置，對蓄電池、硅整流充電裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。一、二次設(shè)備及建筑物滿足安全生產(chǎn)(防火、防盜、防小動物、防水)的要求，并裝有通風(fēng)系統(tǒng)，滿足防塵要求。2工藝監(jiān)控與控制部分綜合自動化遠(yuǎn)動系統(tǒng)以RTU為核心，是屬于集中式、單CPU的自動化設(shè)備，具有完備的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等“四遙”功能及其他擴(kuò)展功能，主要體現(xiàn)在以下方面:(1）數(shù)據(jù)采集、處理功能：可采集變電站的各種狀態(tài)量、模擬量、數(shù)字量及開關(guān)量，將采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理以及校驗(yàn)，計(jì)算出未知參數(shù)，如功率因素、有功功率、無功功率、相電流值、母線電壓等，能正確反映現(xiàn)場一、二次設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)度員和值班員可根據(jù)設(shè)備狀態(tài)和遙測值判斷系統(tǒng)是否運(yùn)行正常；(2）安全監(jiān)視與報(bào)警：系統(tǒng)包括有越限報(bào)警與異常狀態(tài)報(bào)警，進(jìn)行事件順序記錄、事故追憶等，采用報(bào)警行、音響提示、變色提示等方式，對母線電壓、線路負(fù)荷、系統(tǒng)頻率、直流電壓越限以及35kV線路潮流方向情況等進(jìn)行監(jiān)視；(3）繼電保護(hù)監(jiān)控功能：包括向監(jiān)控系統(tǒng)傳送自檢報(bào)告及事件報(bào)告等，能向監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)實(shí)時(shí)狀態(tài)，在保護(hù)動作后能及時(shí)發(fā)送跳閘時(shí)間、跳閘元件、相別、動作值和跳閘類別等信息；(4）控制操作功能：實(shí)現(xiàn)對35kV和10kV斷路器能在遠(yuǎn)程進(jìn)行分合控制；(5）系統(tǒng)具有自診斷功能：所有數(shù)據(jù)采集、控制、保護(hù)等主要單元模塊故障能自診斷出故障部位，并具有失電保護(hù)、上電自檢、自復(fù)位至原運(yùn)行狀態(tài)的功能，當(dāng)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)非法錯(cuò)誤時(shí)，能輸出出錯(cuò)信息并報(bào)警且閉鎖故障單元，將故障內(nèi)容及發(fā)生時(shí)間記錄在事件一覽表中。3功能綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合自動化就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(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)和信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合自動化系統(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，可方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的遠(yuǎn)行和操作。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要具有以下幾方面的特征：(1）功能綜合化。變電站綜合自動化技術(shù)是建立在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字信號處理等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它綜合了變電站內(nèi)除交直流電源以外的全部二次設(shè)備功能。它以微機(jī)保護(hù)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主體，加上變電站其他智能設(shè)備構(gòu)成功能綜合化的變電站自動化系統(tǒng)。(2）結(jié)構(gòu)微機(jī)化。綜合自動化系統(tǒng)的各子系統(tǒng)全部微機(jī)化，即大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷，完全摒棄了常規(guī)變電站中各種機(jī)電式、機(jī)械式、模擬式設(shè)備，大大提高了二次系統(tǒng)的可靠性和電氣性能。操作、監(jiān)控完全微機(jī)化，通過人機(jī)對話系統(tǒng)對變電站實(shí)施監(jiān)視和控制。(3）結(jié)構(gòu)分布、分層化。綜合自動化系統(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分別完成不同功能，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)并行運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)所有綜合功能。(4）局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖技術(shù)在綜合自動化系統(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，特別是調(diào)度自動化與變電站自動化的數(shù)據(jù)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)高速傳輸，滿足實(shí)時(shí)性，組態(tài)更靈活，易于擴(kuò)展，可靠性大大提高，加強(qiáng)了調(diào)度與變電站的聯(lián)系。(5）運(yùn)行管理智能化。智能化的表現(xiàn)是多方面的，除了常規(guī)自動化功能外，如自動報(bào)警、報(bào)表生成、小電流接地選線、故障錄波、事故判別與處理等方面，還具有強(qiáng)大的在線自診功能，并實(shí)時(shí)地將其送往集控中心，即以主動模式代替了常規(guī)變電站的被動模式。通過對事件和數(shù)據(jù)的綜合計(jì)算、判別，在線生成和輸出運(yùn)行管理、調(diào)度等部門所需要的存檔及統(tǒng)計(jì)記錄文件、運(yùn)行日志報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、事件順序一覽表、開關(guān)動作累計(jì)表和負(fù)荷率統(tǒng)計(jì)表等。4“四遙”功能在運(yùn)行中發(fā)揮了顯著的作用(1）為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了減員增效。這五年中，我縣新建和改造了9座35kV變電站，但運(yùn)行人員的數(shù)量并沒有明顯的增加，反而在公司體制改革中進(jìn)行了人員分流，減少了操作人員，節(jié)約了大量人員工資、獎金等，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。(2）減少誤操作事故的發(fā)生，有利于安全運(yùn)行。對值班人員來說，在微機(jī)上直接進(jìn)行操作，面對主接線圖意圖明確，無中間環(huán)節(jié)，無位置移動，很容易實(shí)現(xiàn)名稱、編號之間不對應(yīng)的閉鎖和報(bào)警，加上完善的監(jiān)護(hù)程序使監(jiān)督到位，可避免發(fā)生誤操作，減少人為誤操作事故發(fā)生的機(jī)率。從這幾年的變電運(yùn)行安全事故統(tǒng)計(jì)看，實(shí)行綜合自動化后變電站人為誤操作事故率幾乎為零，大大提高了變電站的安全運(yùn)行。(3）“四遙”功能在運(yùn)行中發(fā)揮積極作用。首先，強(qiáng)大的遙控功能給操作提供了極大的方便，尤其在電網(wǎng)處于缺電的情況下，調(diào)度的壓、送負(fù)荷是一項(xiàng)繁重的工作，而在變電站進(jìn)行操作時(shí)，每操作一個(gè)開關(guān)只要十幾秒，可以方便快速地進(jìn)行停送電。另外，在處理事故時(shí)，它能夠在短時(shí)間內(nèi)調(diào)整好變電站的運(yùn)行方式，協(xié)助好調(diào)度事故處理速度，縮短停電時(shí)間，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。自我縣實(shí)行了變電站綜合自動化系統(tǒng)以來，電網(wǎng)電壓合格率有了很大的提高，均在98%以上，供電可靠性和電能質(zhì)量也得到了很大的提高。遙測和遙信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行數(shù)據(jù)和信號的實(shí)時(shí)傳送，且能及時(shí)準(zhǔn)確上傳給調(diào)度，使電網(wǎng)管理上了一個(gè)新臺階。(4）與老式變電站相比，綜合自動化變電站大都采用分層分布式結(jié)構(gòu)，布置采用分散與集中相結(jié)合的方式，保護(hù)下放到各保護(hù)單元，減少了控制室屏位，節(jié)約了占地面積和基建投資，節(jié)省了大量電纜。5遙信和漏報(bào)的識別(1）協(xié)調(diào)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系。為了確保綜合自動化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性，協(xié)調(diào)好各子系統(tǒng)的關(guān)系顯得十分重要，變電站綜合自動化系統(tǒng)必須重點(diǎn)加以保護(hù)、監(jiān)控，并處理好各智能設(shè)備之間的關(guān)系，如數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約、可靠性、實(shí)時(shí)性等。目前，我縣9座35kV變電站中，各站的保護(hù)配置情況大致相同，但由于各站使用的保護(hù)裝置生產(chǎn)的廠家不同，各廠家的保護(hù)術(shù)語也不同，來自不同變電站的保護(hù)信號就有了較大的差異，同時(shí)各站的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約與公司的調(diào)度自動化系統(tǒng)的規(guī)約又有不同，運(yùn)行時(shí)間長后數(shù)據(jù)傳輸有問題時(shí)，各廠家有相互推委的情況，公司不得不召集廠家來共同處理，這勢必影響調(diào)度和變電站的運(yùn)行可靠性和工作效率，因而應(yīng)要求自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家采用規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)約。(2）遙信信號有誤報(bào)和漏報(bào)。遙信信號直接反映電網(wǎng)運(yùn)行方式及變電站相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，它是變電站綜合自動化系統(tǒng)中最基本、最重要的信息之一，特別要求可靠、實(shí)時(shí)。但在實(shí)際運(yùn)行中誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象較突出，廠家和繼電保護(hù)技術(shù)人員需加以研究和解決。一般引起遙信誤報(bào)和漏報(bào)的原因主要有兩個(gè)：一是一次、二次設(shè)備在運(yùn)行過程中造成的遙信誤動或抖動，如斷路器或隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)的機(jī)械傳動部分出現(xiàn)間隙、觸點(diǎn)移位或接觸不良，引起遙信誤動、振動或短時(shí)抖動等，二次回路中信號繼電器因性能不穩(wěn)或運(yùn)行時(shí)間長而出現(xiàn)電顫、接觸不良等，造成誤動或抖動。二是由于遙信裝置本身引起誤動或抖動，如長線傳輸受到靜電和工頻干擾或線路接觸不良而產(chǎn)生遙信誤動和抖動甚至錯(cuò)誤。(3）系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。綜合自動化的常規(guī)運(yùn)動RTU因采集和處理的數(shù)據(jù)量相對較少，通常只是一些常用的實(shí)時(shí)遙測數(shù)據(jù)和開關(guān)與隔離的遙信實(shí)時(shí)狀態(tài)，實(shí)時(shí)性達(dá)到了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，并滿足了電力調(diào)度需要。(4）事件順序記錄。事件順序記錄是提高處理電網(wǎng)事故應(yīng)變能力和提供準(zhǔn)確分析事故的重要手段。特別是在事故時(shí)，可以提高調(diào)度和值班人員處理事故的準(zhǔn)確性，縮短處理事故的時(shí)間，實(shí)用性很強(qiáng)。目前普遍存在以下問題：(1)由于強(qiáng)電磁場干擾造成事件順序記錄的可靠性不太高，誤動現(xiàn)象較頻繁，從而影響了事件順序記錄的實(shí)用性。處理該問題的方法與遙信一樣，一般在輸入回路中加入濾波電容，在軟件中加入軟件濾波等。(2)事件順序記錄的時(shí)鐘統(tǒng)一問題。目前各變電站自動化系統(tǒng)時(shí)鐘及調(diào)度都不統(tǒng)一，許多系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，受計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行的影響，誤差較大，很多信息無法正確判斷時(shí)間，要求廠家研究系統(tǒng)的時(shí)鐘統(tǒng)一性問題。(5）單元設(shè)備和集控設(shè)備的遠(yuǎn)動信號中斷或死機(jī)。在綜合自動化系統(tǒng)中，很多遠(yuǎn)動設(shè)備都采用集成電路插件或模塊組成，運(yùn)行時(shí)間一長，受外界環(huán)境如溫度、灰塵等影響較大，設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)遠(yuǎn)動遙測板、遙信板死機(jī)，特別是在夏季高溫天氣表現(xiàn)得更為突出，致使“四遙”功能不能正常發(fā)揮作用。我們的檢修人員不得不經(jīng)常停機(jī)處理一下接口并加強(qiáng)通風(fēng)散熱措施，以減少遠(yuǎn)動信號死機(jī)。6各發(fā)展方向的趨勢