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摘要:进入21世纪以后,随着电子技术、网络通信技术的发展,各种数字化技术和装备逐步在电力系统中得到了应用和实践,给变电站带来了很大的变化。网络通信技术为变电站提供了信息数字化通信的手段,改变了变电站二次系统的结构,解决了系统中信息传输与共享的机制,使信息的集成化应用成为可能。随着这些技术的成熟和应用,变电站自动化的发展进入了一个新的阶段。
关键词:变电站 综合自动化 电力系统
电网是一个不可分割的整体,对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用,对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站是整个电网系统的重要一环,自20世纪90年代以来,随着综合自动化系统的不断应用,变电站初步具备了数字化和自动化的特点。进入21世纪以后,随着电子技术、网络通信技术的发展,各种数字化技术和装备逐步在电力系统中得到了应用和实践,给变电站带来了很大的变化。网络通信技术为变电站提供了信息数字化通信的手段,改变了变电站二次系统的结构,解决了系统中信息传输与共享的机制,使信息的集成化应用成为可能。随着这些技术的成熟和应用,变电站自动化的发展进入了一个新的阶段,变电站自动化系统对于变电所的运行发挥着越来越重要的作用。
一、变电站综合自动化概念
变电站综合自动化系统就是利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统,该系统代替常规的测量和监视仪表,代替了常规控制屏、中央信号系统和远动屏。用微机保护代替常规的继电保护,客服了常规的继电保护不能与外界通信的缺点。变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息,利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能,可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。
变电站综合自动化的“综合”主要包括两个方面:一是横向综合,是指利用计算机将不同厂家的设备连在一起,代替或升级老设备的功能。二是纵向综合,是指在变电站层这一级,提供信息、优化、综合处理分析信息和增加的新的功能,增强变电站内部、各控制中心间协调能力。
综上所述,我们给变电站综合自动化下一个定义,就是将变电站的二次设备(测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计,利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术,实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护,以及与调度通信等综合性的自动化功能。
二、变电站综合自动化系统的特点与优越性
变电站综合自动化是通过监控系统的局域网通信,将微机保护、微机自动装置、微机远动装置采集的模拟量、开关量、状态量、脉冲量及一些非电量信号,经过数据处理及功能的重新组合,按照预定的程序和要求,对变电站实现综合性的监视和控制。因此,综合自动化的核心是自动监控系统,而综合自动化的纽带是监控系统的局域通信网络,它把微机保护、微机自动装置、微机远动功能综合在一起形成一个具有远方数据功能的自动监控系统。
变电站综合自动化系统具有有以下几个特征:
一是功能综合化。综合的监控方式,既保证了保护和一些重要自动装置的独立性和可靠性,又把保护和自动装置的自动化性能提高到一个更高的水平。
二是结构分布、分层、分散化。随着技术的发展,自动化装置已经部分实现按照一次设备的位置实行就地分散安装,由此可构成分散(层)分布式综合自动化系统。
三是操作监视屏幕化。面对彩色屏幕显示器,对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视与操作。
四是通信局域网络化、光缆化。
使得综合自动化系统具有较高的抗电磁干扰的能力,能够实现高速数据传送,满足实时性的要求。
五是运行管理智能化。智能化不仅表现在自动报警、自动报表、电压无功自动调节、小电流接地选线、事故判别与处理等常规的自动化功能上还表现在能够在线自诊断,并不断将诊断的结果送往远方的主控端。
六是测量显示数字化。采用微机监控系统后,直观明了,克服了指针式仪表准确度低,读书不方便的缺点。
常规变电站的二次系统主要由继电保护、故障录波、当地监控和远动四部分组成。这四个部分的功能各不相同,所采用的硬件设备和使用的技术也完全不同,因此存在一些缺点,主要是:第一,继电保护、故障录波、当地监控和远动装置的硬件设备,它们按各自的功能配置,彼此之间相关性小,设备之间互不兼容。第二,二次系统的硬件设备型号、类别多,很难达到标准化。第三,大量电线电缆及端子排的使用,增加了投资,且又要花费大量人力进行众多装置之间联系的设计、加以测试和校验。这不仅加重了维护工作量,更重要的是不能及时了解系统的工作状态,有时甚至影响对一次系统的监视和控制。而由于数字化变电站采用了网络化通信等主要技术,因此在建设、运行、维护和管理方面有其独特的优势。所以,与常规变电站二次系统相比,变电站实现综合自动化可以在以下几个方面体现出优越性:
一是运行的可靠性高,使得变电站的一次、二次设备运行的可靠性大为提高。
二是供电电能质量高,大大提高电压合格率,保证电力系统主要设备的安全。
三是专业综合,易于发现隐患,处理事故迅速。
四是变电站运行管理的自动化水平高。
五是减少控制电缆,缩小占地面积,大大提高了变电站的经济性。
六是维护调试方便,系统的自诊断能力缩短了维修时间。
七是为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。
变电站综合自动化系统的基本功能。
一是数据的采集。模拟量的采集。如:变电站各段母线电压,线路电压、电流、有功功率、无功功率,主变压器电流、有功功率和无功功率,馈线的电流、电压、功率以及频率、相位、功率因素等。此外,还包括主变压器油温、直流电源电压等。状态量的采集。如:变电站断路器和隔离开关的位置状态、继电保护动作状态、同期检测状态、有载调压变压器分接头的位置状态等。脉冲量的采集。
二是事件顺序记录SOE。事件顺序记录SOE包括断路器跳、合闸记录,保护动作顺序记录。微机保护或监控系统有足够的存储空间,能存放足够数量或足够长时间段的事件顺序记录信息,确保当后台监控系统或远方集中控制主站通信中断时,不丢失事件信息。故障记录、故障录波和故障测距。操作控制功能,安全监视功能,人机联系功能,打印功能,数据处理与记录功能,谐波监测与控制,微机保护功能,自动控制智能装置的功能。
三、变电站综合自动化技术的发展趋势
变电站自动化的发展过程可分为,变电站分立元件的自动装置阶段、处理器为核心的智能自动装置阶段、变电站自动化阶段。从这三个阶段可以看出变电站综合自动化技术正在从集中控制、功能分散型向全分散网络型发展,从专用设备到标准型的软件硬件平台迈进,从集中控制箱智能控制发展,并且从单纯的屏幕数据监视到多媒体监视,实现纵向和横向的综合。
参考文献:
【1】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
【2】郑健超,电力前沿技术的现状和前景,中国电力,1999