变电站综合自动化系统的设计与控制

摘要:随着大型、特大型水电站,大型火电站的建设,远距离大容量输电线路和互联电网的发展,高压和超高压变电站在规模和容量方面日益增加,对其控制和保护系统的可靠性也提出了更高的要求。文章通过分析变电站综合自动化系统设计的指导思想,确定了其总体设计要求与控制措施。

关键词:变电站;综合自动化系统;系统设计;系统控制

中图分类号:TM743文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)23-0043-02

变电站综合自动化系统是一系列自动化技术的综合,它包括微机保护、故障录波与故障测距、小电流接地选线,电压无功综合控制,远动监控,电能计量等功能。综合自动化系统能完全取代常规监视仪表,操作控制屏柜,模拟屏柜,中央信号系统,变送器及常规远动装置等,它能为变电站运行人员提供更为丰富齐全的变电站设备运行状态和信息,提高运行监视的可视性、趣味性和可靠性,并可安全、快捷地实现无人值班。从这几年应用看,综合自动化系统的发展给变电站设计、安装、调试及运行、维护、管理等方面都带来了一系列自动化技术的变革,从而提高了变电站的自动化水平和可靠性,降低了运行维护成本,使电力系统提高供电能力和供电可靠性有了坚实的技术基础。因此,研究、开发和发展提高变电站综合自动化系统对电力系统稳定运行,提高供电质量,改善服务以保证国民经济稳定发展的作用十分巨大。

一、变电站综合自动化系统设计的指导思想

变电站自动化系统的具体功能要求主要决定于变电站在电力系统中的地位,作用和变电站的规模、电压等级及一次设备状况。主要有以下三个方面的内容:(1)控制系统:运行人员监视与控制、自动控制、电力系统紧急控制与当地后备控制、故障录波与事件记录、测量与计量、自动数据分析;(2)保护系统:线路保护及自动重合闸、母线保护、变压器保护;(3)运行支持系统:设备维修运行、设备非正常状态的恢复支持、电力系统故障恢复支持:自动故障录波恢复。

虽然每个变电站自动化系统功能将随原来系统的运行经验,成本和性能的要求不同变化,但它们都要适应以下基本要求:当电力系统发生故障时,继电保护系统准确检测故障,跳合相应开关,迅速切除故障,不造成载障连锁反应,使故障造成的影响限制在尽可能小的范围:收集、处理各种设备的运行信息和数据,按要求发送到集接中心和远方调度中心,满足调度中心对电力系统的监视,控制和运行操作:收集设备的状态数据,支持设备的状态维修和可靠性为中心的维修系统,提高设备可用率和使用寿命:在集控中心或调度中心对变电站失去监控的情况下,变电站的后备控制能对变电站进行控制:收集并及时传送电力市场实时交易所需的技术数据,促进安全交易,减少交易风险。

二、变电站综合自动化系统的设计与控制

根据我国常用的变电站的地位、作用以及电气一次主接线形式和一次设备的配置,变电站综合自动化系统的设计与控制要点如下。

(一)合理产品选型

当前国内市场上变电站的综合自动化产品的型号和系统结构各不相同,功能、性能及价格相差也较大。根据我国电网工程的具体特点,我们认为,综合自动化系统的设备选择主要依据以下原则:(1)变电站的地位及负荷性质:我国电网工程所带多为I、II类负荷,其可靠性要求较高;(2)突出保护功能:保护功能相对独立,系统中其它部分故障不能影响保护系统的正常工作;(3)满足目前电力企业运行维护管理体制的要求,目前电力企业生产运行维护要求各部分功能相对独立,分界明确,便于分工。

(二)实现主要功能

1.变电站微机综合自动化系统应能安全、可靠地实现无人值班。

2.变电站微机综合自动化系统采用分阶段层分布结构,整个系统的装首应标准化设计,具有灵活的互换性。

3.系统应具有组态灵活,适应性强和可扩展的特点,二次设备应随一次设备的变化而可方便地变化,并且在扩建安装时不应影响整个系统的安全运行。

4.系统应选用多进程、多任务操作系统,系统用户界面友好、丰富、方便。

5.系统应具有良好的人机界面,所有窗口和操作都必须汉字化。对变电站的运行状况应能准确的实时监视:对综合自动化系统的运行状况也能监视:对所有电力单元的实际状况,都能在后台机上进行同步监视:能准确、及时地进行事件记录,进行各种图表的分类、汇总、输送或上报,并具有绘图打印功能。

6.系统应具有自检功能,所有软、硬件都应得到检查,单个元件的故障,不得引起整套装置的误动,不得影响其它元件的运行,并能根据故障性质自动判别是否需要闭锁有关功能或设备,并能及时发出故障报警信号。

7.系统软件应具有良好的可修改性,能很容易地增减或改变软件功能及方便升级,其修改操作也必须有口令闭锁措施。

8.系统的测量、计算、传输精度等要满足有关规定的要求,所有液晶显示器及后台机轮流显示的测量值应归算为一次值,以利运行人员监视。

(三)加强微机监控

1.数据采集和处理:定时采集全站生产过程输入信号并进行处理,实时更新数据库,为监控系统提供运行状态的数据。

2.运行监视和事件报警:对变电站的运行情况及所有设备进行全面的监视和记录,具体包括:系统主接线图、设备状态图、负荷曲线、电压曲线、用电量曲线、电压棒图、运行参数表、定值表、故障录波曲线、模拟量越限、断路器、刀闸变位告警、保护动作及故障告警、历史参数的召唤打印。

3.控制操作功能,经键盘执行对变电站内断路器、主变中性点刀闸,电动刀闸的控制,执行某条线路送/停电的顺序操作。

4.自动报表打印功能,运行参数的定时及召唤打印,电度量报表的定时及召唤打印,电压合格率的统计报表,平、峰谷电度的统计报表,事件记录的实时及召唤打印。设备管理文档召唤打印,主接线图、负荷曲线、电压曲线等的打印,保护定值及软压板位置的打印,主变分接头、调节电容器自动投切动作时间及动作次数的召唤打印,各保护及开关动作时间、动作次数的召唤打印,事故顺序记录、事故追忆记录的召唤打印。

5.远方信号交换。微机监控系统具有与电网各级调度中心交换信息,实现资源共享的功能。

(四)畅通信息通道

综合自动化系统应有先进、可靠的通讯端口,具有很强的远传功能,与集控站、调度中心的通讯应准确、及时;各单元的时钟通过通讯网与调度中心实现同步。系统能按要求平滑升级并予预留扩充余地,如扩充间隔,通讯接口等。(1)要求系统与集控站或调度中心监控系统的通信适应多种通讯规约,对个别规约的扩充应以集控站或调度中心监控系统为主进行。(2)变电站至集控站或调度中心必须保证一主一备两个通道要求,主备通道自动或手动切换。主各通道都选用光纤通道,保证信息畅通,传输速率为9600bit/s,并要求额定信息比为17db时,误码率不应大于10-6。

总之,变电站综合自动化系统是一系列自动化技术的综合,它包括综合自动化、微机监控、微机保护和信息传输等功能。本文设计的电网工程变电站综合自动化系统可以实现全站的保护、监控、测量、计量和远动方面的功能要求。

参考文献

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