变电站综合自动化概述

摘要:随着科学技术的不断发展,计算机控制技术广泛应用于电力系统的变电站自动化系统中,以微机控制为代表的变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统,成为当前电力系统自动化发展的主流。变电站自动化系统以其系统功能强大、结构简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为市场所接受,在国内经济发达地区已经得到广泛应用。本文以作者从事变电站工程二次设计的经历来概述一下变电站综合自动化技术及其发展趋势,与大家交流。

关键词:变电站 自动化技术 发展趋势

一、变电站综合自动化系统的概念

变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动等)利用计算机技术、现代通信技术,通过功能组合和优化设计,实现对变电站一次设备进行自动监视、测量、控制和调整的一种综合性的自动化系统。

二、变电站综合自动化系统的设计

1、分布式设计

系统采用模块化、分布式开放结构,各控制保护功能单元均分布在开关柜或尽量靠近开关的控制保护柜上,所有的控制、保护、测量、报警等信号均在就地单元内处理成数据信号后经光纤总线传输至主控室的监控计算机,各就地单元相互独立,不相互影响,在低压系统常见。

2、集中式设计

系统采用模块化、集中式立柜结构,各控制保护功能单元均集中布置在专用的采集、控制保护屏柜内,所有的控制、保护、测量、报警等信号均在采集、控制保护屏柜内处理成数据信号后经光纤总线传输至主控室的监控计算机,目前在工程当中常采用集中式设计。

3、系统简单可靠

由于用多功能继电器和集成电路模拟继电器替代了传统的继电器,大大简化二次布置和接线。分布式设计仅在开关柜与主控室之间接线;而集中式设计的接线也仅限于开关柜与主控室之间,其特点是开关柜内接线简单,其余接线在采集、控制保护柜内部完成。

4、系统具备良好的兼容性和可扩展性。

系统设计不仅可考虑到用户今后变电站规模及功能扩充的需要,同时系统由标准化之软硬件组成,并配有标准的串行通讯接口以及就地的I/O接口,用户可按照自己的需要灵活配置,系统软件也能容易适应计算机技术的急速发展。

三、变电站综合自动化系统的功能介绍

随着变电站综合自动化技术的不断更新和发展,现今变电站综合自动化技术所实现的功能越来越多,常见的有以下七大功能。

1.微机保护功能:系统能实现变电站内所有的电气设备的保护(如线路保护,变压器保护,母线保护,电容器保护及备自投,低频减载等),各类保护应具有 故障记录、存储多套定值、显示和当地修改定值、与监控系统通信等功能。

2.数据采集及处理功能:它能采集状态数据,模拟数据和脉冲数据并根据需要进行数据处理。

2.1状态量采集

系统能够采集断路器状态,隔离开关状态,变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等状态量。

2.2模拟量采集

系统能够采集母线电压、线路电压,电流和有功、无功功率值、馈线电流,电压和有功、无功功率值等常规的典型模拟量。

3.事件记录和故障录波测距

事件记录应包含保护动作序列记录,开关跳合记录。变电站故障录波通常采用两种,一种是采用集中式配置专用故障录波器,并能与监控系统通信。另一种是由微机保护装置兼作记录及测距计算,再将数字化的波型及测距结果送监控系统处理与分析。

4.控制和操作功能

操作人员可通过后台人机界面进行断路器,隔离开关,变压器分接头,电容器组投切等远方操作。同时在系统设计时保留了人工直接跳合闸手段,防止系统故障时无法远动操作。

5.系统的自诊断功能

系统内各插件应都具有自诊断功能,对装置本身实时自检功能,以便快速发现故障及故障位置、故障类型,快速维护和维修。

6.数据记录功能:系统对历史数据具有存储记录功能,方便调度人员、检修人员查询、数据分析,这些历史数据主要有:断路器动作次数;断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数;输电线路的有功、无功,变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大,最小值及其时间;独立负荷有功、无功,每天的峰谷值及其时间;控制操作及修改整定值的记录等。

四、变电站综合自动化技术的发展趋势

数字化、智能化是变电站自动化系统最终的发展趋势,数字化变电站的系统结构不仅继承并发展了分层分布式变电站结构的特点,同时随着电子式互感器、智能开关技术的应用,使得数字化变电站的系统结构又有了不同于常规变电站的革命性变化。

数字化变电站自动化技术特征:各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的数字化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。数字化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。

五、结束语

变电站自动化技术的进步归功于现代科学技术,尤其是网络通信技术,计算机技术和大规模集成电路技术的发展。现代变电站自动化系统正朝着二次设备功能集成化,一次设备智能数字化方向迈进,这对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。

参考文献:

[1] 刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设220变电站二次系统部分(2007年版)[J].中国电力出版社.2008年5月

[2] 唐涛.发电厂与变电站自动化技术及其应用[J].中国电力出版社.2005年2月

[3] 杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化,1995