变电站自动化系统发展浅析

2018-02-27 12:21 浏览数:311

变电站自动化系统发展浅析

教研室 石逢

摘要:在变电站自动化领域中,智能化电气的进步,特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现,变电站自动化技术将进入数字化新阶段。本文论述了数字化变电站自动化系统的特征、结构和力量划分等。

关键词:变电站;自动化;数字化;智能化

变电站自动化技术经过十多年的进步已经达到一定的水平,在本国城乡电网改造和建设被不仅受到低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,并且在 220kV 和以上的高压变电站建设被呢大量用自动化新技术,所以大大增强了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降了变电站建设的毕竟造价,立即已经成为不争的真情。但是,技术的进步是没有限度的,乘智能化开关、光电式电流电压互感器、同次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术逐渐成熟,和计算机高速网络在实时系统中的开发利用,自然对已经部分变电站自动化技术有深刻的影响,都数字化的变电站自动化系统就以出现。

同、数字化变电站自动化系统的特征

1.智能化的同次设备一次设备被检测的信号回路和为控制的操作驱动回路采用电脑和光电技术设计,简化了正常机电式继电器及控制回路的结构,数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。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程序代替,正常的强电模拟信号和决定电缆为光电数字和光纤代替。

2.网络化的第二次设备

变电站内常规的第二次设备,如果就电保护装置、防止误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及刚在提高中的在线状态检测装置等一切根据标准化、模块化的计算机设计制造,装备之间的接连全部用高速的网络通信,第二次设备不重出现常规功能装置重复的I/O现场接口,通过网络真正实现数据共享、资源其享,正常的效用装置在这里成了逻辑的效用模块。

3.自动化的运行管理系统

变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化;数量信息分层、分流交换自动化;变电站运行产生故障时能马上提供故障分析报告,指出故障原因,提出故障处理意见;系统能自动发出变电站设备检修报告,即使健康的变电站设备“为期检修”改变为“状态检修”。

第二、数字化变电站自动化系统的结构

在变电站自动化领域中,智能化电气的进步,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自动化技术上了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他活动装置的I/O 单元,如果 A/D 转换、只隔离器件、决定操作回路等以割列出来作为智能化一次设备的部分。相反言之,智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了正常继电保护装置、测控等装置的 I/O 部分;如果在遭受低压变电站则以保护、监督装置小型化、严密化,完全地安装在开关柜上,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,即使智能化的同次设备和网络化的第二次设备;在逻辑结构上可分为三只层次,根据 IEC6185A 通信协议草案定义,立即三只层次分别称为“经过层”、“间隔层”、“立控层”。

1.经过层

经过层是同次设备和亚次设备的结合面,或者说过程层是靠智能化电气设备的智能化部分。经过层的重要作用分三类:(1)电力运行实时的电气量检测;(2)运行设备的状态参数检测;(3)操作控制执行和驱动。

(1)电力运行的实时电气量检测

和俗的效用一样,重要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测,其他电气量如发生功力、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得生。和健康方式相比所不同的是风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;募集传统模拟量被直接采集数字量所代替,这样开的优点是抗干扰性能强,绝缘和抗饱和特性好,开关装置实现了小型化、严密化。

(2)运行设备的状态参数在线检测和统计

变电站需要进行状态参数检测的设备主要起变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要起温度、压力、密度、绝缘、机械特性和工作状态等数。

(3)操作控制的实行和驱动操作控制的实行和驱动包括变压器分接头调节控制,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。经过层的支配执行和驱动大部分是消极的,即使以上层控制指令而动作,依照接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的照耀切命令、针对断路器的遥控开合命令等。在实行控制命令时有智能性,能够判别命令的真伪及那个客观,还能对即将进行的动作精度进行控制,能够要断路器定相合闸,选择相分闸,在选定的相角下实现断路器的关合和开始断,要求操作时限定在规定的参数内。并且比如对真空开关的共同操作要求能完成开关触头在零电压时关合,在零电流时分断等。

2.间隔层

间隔层设备的重要作用是:(1)集中本间隔过程层实时数据信息;(2)实行对一次设备保护控制功能;(3)实行以间隔操作闭锁功能;(4)实行操作同期及其他控制功能;(5)针对数据采集、统计运算及控制命令的发生具有优先级别的支配;(6)承的通信功能,即使以高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要常常,内外网络接口具备双口全双善方式,因为增强信息通道的冗余度,保险网络通信的可靠性。

3.立控层

立控层的重要任务是:(1)通过简单层迅速网络汇总全站的实时数据信息,不断刷新实时数据库,按时登录历史数据库;(2)依照既定规约将有关数据信息送往调度或控制中心;(3)收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、经过层执行;(4)有在线可编程的全站操作闭锁控制功能;(5)有(或者备有)立内当地监控,人机联系功能,如果显示、操作、打印、报警,甚至图像,动静等多媒体功能;(6)有对间隔层、经过层诸设备的在线维护、在线组态,在线修改参数的效用;(7)有(或者备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。

其三、数字化变电站自动化系统中的网络选项目

网络系统是数字化变电站自动化系统的中枢,它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。正常变电站自动化系统中只套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个 CPU 决定下进行的,使得同步采样、A/D 转换,运算、输出控制命令整个流程快速,干脆,如果全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由于网络上多只 CPU 共同完成的,怎样控制好采样的共同和保护命令的快速输出是一个复杂问题,那个最核心的标准是网络的适应性,重要技术是网络通信速度的增强和适当的通信协议的制订。

如果以通常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。目前因最网(ethernet)匠心独运,已经进入工业自动化过程控制领域,固定 OSI 七层协议,速率达到100MHz 的嵌入式以最网控制和接口芯片已大量起,数字化变电站自动化系统的少层网络全部用 100MHz 因为最网技术是有效的。

四、数字化变电站自动化系统发展中的主要问题

在三只层次中,数字化变电站自动化系统的研究正在自下而上逐步提高。目前研究的重要内容集中在经过层方面,例如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术和设备的研究开发。国外已有一定的成熟经验,国内的大专院校、科研院所和关于厂家都投入了相当的人力进行开发研究,并且在少数方面取得了实质性的进行。但是归纳起来,目前主要在的题材是:(1)研究开发过程中专业合作需要加强,依照智能化电器的研究至少在机、电、只三只专业协同攻关;(2)资料器件方面的缺点及改善;(3)考试设备、测试方法、检查标准,特别是 EMC(电磁干扰和配合)决定和试验还是薄弱环节。

五、结束语

本文论述了数字化变电站综合自动化系统的特征、结构及其发展。数字化变电站自动化是一个系统工程,如果实现全体数字化变电站自动化的效用,还有多技术问题需要攻关解决,相信在不尽运的将来数字化的变电站自动化系统,以发生一个蓬勃之进步要。


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