摘 要:科學技術的不斷髮展,變電站自動化系統取代傳統的變電站二次系統,已成為電力系統的發展趨勢。本文闡述了變電站自動化系統的特點和設計原則,並提出了發展方向。
關鍵詞:變電站 自動化
1、變電站自動化系統的特點
完整的變電站自動化系統除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外,其餘的全部控制、監視、測量和報警功能均可通過計算機監控系統來完成。變電站無需另設遠動裝置,監控系統完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調的功能以及無人值班之需要。從系統設計的角度來看有以下特點:
(1)分散式設計。系統採用模組化、分散式開放結構,各控制保護功能均分佈在開關櫃或儘量靠近開關的控制保護櫃上的控制保護單元,所有的控制、保護、測量、報警等訊號均在就地單元內處理成資料訊號後經光纖匯流排傳輸至主控室的監控計算機,各就地單元相互獨立,不相互影響。
(2)集中式設計。系統採用模組化、集中式立櫃結構,各控制保護功能均集中在專用的採集、控制保護櫃,所有的控制、保護、測量、報警等訊號均在採集、控制保護櫃內處理成資料訊號後經光纖匯流排傳輸至主控室的監控計算機。
(3)簡單可靠。由於用多功能繼電器替代了傳統的繼電器,可大大簡化二次接線。分散式設計在開關櫃與主控室之間接線;而集中式設計的接線也僅限於開關櫃與主控室之間,其特點是開關櫃內接線簡單,其餘接線在採集、控制保護櫃內部完成。
(4)可擴充套件性。系統設計可考慮使用者今後變電站規模及功能擴充的需要。
(5)相容性好。系統由標準化之軟硬體組成,並配有標準的序列通訊介面以及就地的I/O介面,使用者可按照自己的.需要靈活配置,系統軟體也能容易適應計算機技術的急速發展。
2、變電站自動化系統的設計原則
(1)變電站自動化系統作為電網排程自動化的一個子系統,應服從電網排程自動化的總體設計,其配置、功能包括裝置的佈置應滿足電網安全、優質、經濟執行以及資訊分層傳輸、資源共享的原則。
(2)分散式系統的功能配置宜採用下放的原則,凡可以在間隔層就完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等,無須通過網路和上位機去完成。220kV樞紐站及220kV電壓等級以上的變電站,其網路層和站級層宜採用雙重化、冗餘配置,以提高系統可靠性。
(3)按我國的實際情況,目前變電站還不大可能完全無人值守,即使是無人值守,也有一個現場維護、除錯和應急處理的問題,因此設計時應考慮遠方與就地控制操作並存的模式。同樣,保護單元亦應具有遠方、就地投切和線上修改整定值的功能,以遠方為主,就地為鋪,並應從設計、製造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。
(4)站內自動化及無人值班站的接入系統設計應從技術上保證站內自動化系統的硬體介面滿足國際標準。系統的支撐軟體符合ISO開放系統規定,系統的各類資料、通訊規約及網路協議的定義、格式、程式設計、地址等與相應的電網排程自動化系統保持一致,以適應電力工業資訊化的發展要求。
(5)要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計,確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性。分散式系統的SOE解析度通過保護單元來實現。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器(TV),對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器(TA),供監測用的量可合用保護TA。
(6)變電站自動化系統設計中應優先採用交流取樣技術,減輕TA,TV的負載,提高測量精度。同時可取消光字牌屏和中央訊號屏,簡化控制屏,由計算機承擔訊號監視功能,使任一資訊做到一次採集、多次使用,提高資訊的實時性、可靠性,節約佔地空間,減少屏櫃,二次電纜和設計、安裝、維護工作量。
(7)目前無論國內還是國外的分散式變電站自動化系統各部件之間的聯絡大部分採用序列口通訊方式(RS232C,RS422,RS485匯流排等),其通訊速率和資源共享程度均受到限制,故建議採用區域網(LAN)通訊方式,尤其是平等(peer to peer)網路,如匯流排型網(介質共享型),即網上每個節點都可與網上其他節點直接通訊,例CSC-2000型採用的Lon Works網,DISA-2,DISA-3型採用的CANnet(control area network)網等。
(8)變電站記憶體在強大的電磁場干擾。從抗電磁干擾角度考慮,在選擇通訊介質時可優先採用光纖通訊方式,這一點對分散式變電站自動化系統尤為適用。例 LSA678,DISA-2,DISA-3型等均採用了光纖通訊方式。但鑑於光纖安裝、維護複雜及費用相對較高,因此配電站宜以電纜為通訊介質。
3、變電站自動化的發展方向
(1)饋線自動化。變電站自動化的發展,使供電可靠性有了很大的提高,但是要進一步縮短故障停電時間,很大一部分取決於饋線自動化的發展。饋線自動化必須在饋電線路上裝設電動開關,配置饋線終端裝置FTU,對一些分支線路,還應裝設故障指示器,並利用通訊系統,向系統提供饋線執行資料和狀態,執行系統下達的饋線開關遙控操作命令非線性負載。電動機直接起動,不平衡負載,焊接裝置以及家用電器裝置增多,降低了電壓質量。電壓質量對現代電子裝置及計算機系統影響極大。為此,提出系統應對電壓進行連續測量和質量分析,噪聲越限告警,同時要根據實際需要選擇不同的無功補償方式。
(2)整合化、智慧化和綜合化。變電站自動化系統作為一個龐大、複雜的、綜合性很高的系統性工程,包含眾多的裝置和子系統,個功能、子系統之間存在著不同程度的關聯,其本身及其所用技術又處於不斷髮展之中,對任一家制造商而言,根本不可能包攬一切。在饋線自動化方面顯著降低了建設、執行和維護的綜合成本, 為提高供電可靠性,創造了有力的條件。故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效的解決這一問題,必須以數字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統為基礎。對於故障定位,國外有人提出使用三種技術綜合處理:故障距離計演算法、線路故障指示器法以及不同線路區間故障概率統計法,這些資訊結合在一起進行模糊邏輯處理。
4、結語
隨著科學技術的不斷髮展,計算機已滲透到了世界每個角落。電力系統也不可避免地進入了微機控制時代,變電站自動化系統取代傳統的變電站二次系統,已成為當前電力系統發展的趨勢。