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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p> 題目:變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述</p><p><b> 2006年6月</b></p><p> 變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 隨著
2、我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和對(duì)電力能源需求的不斷增長(zhǎng),變電站的數(shù)量逐步增加,對(duì)變電站的二次設(shè)備的可靠性及技術(shù)水平要求日益提高,因此對(duì)變電站的自動(dòng)化要求也越來(lái)越高。面對(duì)今后大量變電站建設(shè)改造的任務(wù),研究和分析國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是很有必要的。</p><p> 本論文《變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展淺述》從對(duì)發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性和意義著手,闡述了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的幾種主要結(jié)構(gòu)形式、主要功能,回顧了國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化技
3、術(shù)發(fā)展的過(guò)程,分析了國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì);同時(shí)亦介紹了國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀,還著重提出了今后變電站自動(dòng)化新技術(shù)動(dòng)向,以供探討。</p><p> 關(guān)鍵詞: 變電站;綜合自動(dòng)化;集中式;分散式。</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 摘要……………………………………
4、………………………………4</p><p> 第一章 引言…………………………………………………………7 第二章 發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性…………………………9
5、 第三章 變電站綜合自化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式…………………………11 </p><p><b> 3.1 集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p><b&g
6、t; 3.2 分散式結(jié)構(gòu)</b></p><p> 3.3 集中與分散結(jié)合式結(jié)構(gòu)</p><p> 第四章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能………………………13 </p><p> 4.1 數(shù)據(jù)采集及通訊功能<
7、;/p><p><b> 4.2 數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b> 4.3 安全監(jiān)控</b></p><p><b> 4.4 運(yùn)行記錄</b></p><p> 4.5 微機(jī)保護(hù)功能</p><p> 4.6 電壓和無(wú)功控制功能<
8、/p><p><b> 4.7 遠(yuǎn)動(dòng)功能</b></p><p> 4.8 人機(jī)聯(lián)系功能</p><p> 第五章 我國(guó)變電站自動(dòng)化發(fā)展階段………………………………15 5.1變電站自動(dòng)化發(fā)展階段 </p><p> 5.1.1第一階段:面向功能
9、設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式 5.1.2第二階段:面向功能設(shè)計(jì)的分布式測(cè)控裝置加微機(jī)保護(hù)模式 5.1.3第三階段:面向間隔、面向?qū)ο?Object-Oriented)設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式 </p><p> 5.2分層分布式技術(shù)成為潮流5.2.1變電站層</p><p><b> 5.2.2網(wǎng)絡(luò)層</b></p><p>&l
10、t;b> 5.2.3間隔層</b></p><p> 5.3 運(yùn)行管理模式與變電站綜合自動(dòng)化5.3.1保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)業(yè)管理模式對(duì)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的影響 </p><p> 5.3.2無(wú)人值班的運(yùn)行管理模式與變電站自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)系 5.3.3保護(hù)信息管理系統(tǒng)的出現(xiàn)是變電站當(dāng)前運(yùn)行管理的需求 </p><p> 5.4 繼電保護(hù)技術(shù)的
11、發(fā)展 5.4.1繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展史 5.4.2 繼電保護(hù)的現(xiàn)狀 </p><p> 第六章 國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)……………………………………19 </p><p> 第七章 變電站自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向…………………………………22 </p
12、><p> 7.1 保護(hù)監(jiān)控一體化:</p><p> 7.2設(shè)備安裝就地化、戶(hù)外化:</p><p> 7.3人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運(yùn)行操作設(shè)備無(wú)線化:</p><p> 7.4防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化,規(guī)范化、離線模擬化:</p><p> 7.5就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化:</p><p&g
13、t; 7.6全所數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化:</p><p> 7.7數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化:</p><p> 第八章 結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………25 </p><p> 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………26</p><p> 致謝……………………………………………………………………27
14、 </p><p><b> 第一章引言</b></p><p> 自20世紀(jì)90年代以來(lái),變電站自動(dòng)化技術(shù)一直是我國(guó)電力行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)之一。其所以成為熱點(diǎn),一是建設(shè)的需要,二是市場(chǎng)的因素。目前全國(guó)投入電網(wǎng)運(yùn)行的35~110 kV變電站約18 000座(不包括用戶(hù)變),220 kV變
15、電站約有1 000座,則500 kV變電站大約有50座。而且每年變電站的數(shù)量以3%~5%的速度增長(zhǎng),也就是說(shuō)每年都有千百座新建電站投入電網(wǎng)運(yùn)行。同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)的要求,每年又有不少變電站進(jìn)行技術(shù)改造,以提高自動(dòng)化水平。近十年來(lái)我國(guó)變電站自動(dòng)化技術(shù),無(wú)論是從國(guó)外引進(jìn)的,還是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)研制的系統(tǒng)和設(shè)備,在技術(shù)和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。</p><p> 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展,一方面綜合
16、自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)已經(jīng)成為必然的趨勢(shì),微機(jī)保護(hù)不再只考慮實(shí)現(xiàn)單純的繼電器功能,而是在保證安全可靠的前提下增加了許多遠(yuǎn)動(dòng)功能,從而以綜合裝置的形式融入到綜合自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu);另一方面,保護(hù)本身也需自檢測(cè)、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)大的功能,綜合自動(dòng)化可以很好地融合這些要求。</p><p> “變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”(Substation Automation System-S
17、AS)名詞,國(guó)際電工委員會(huì)解釋為“在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS-Substation Automation System: The SAS provides Automation in a Substation including the Communication infrastructure)”。 在國(guó)內(nèi),我們所說(shuō)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變
18、電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息,數(shù)據(jù)共享,完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備,簡(jiǎn)化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶(hù)提供高質(zhì)量電能的一
19、項(xiàng)重要技術(shù)措施。</p><p> 在已采用自動(dòng)化技術(shù)的變電站中,早期采用較多的國(guó)外產(chǎn)品有:如ABB、SIEMENS、GE等公司的產(chǎn)品。但隨著國(guó)內(nèi)廠家的產(chǎn)品技術(shù)含量、工藝水平的提高以及國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持,目前220kV及以下電壓等級(jí)變電站的自動(dòng)化大都采用了國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品,330kV及以上電壓等級(jí)變電站也大量使用了國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。目前,國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品廠家主要有:南瑞集團(tuán)、北京四方、許繼電氣、國(guó)電南自等。</p>&l
20、t;p> 第二章發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性 </p><p> 變電站是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它的運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。它作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測(cè)、控制和管理的任務(wù)。變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下,電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)(如變電站、發(fā)電廠)具體實(shí)施和
21、保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此,變電站自動(dòng)化是電網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。作為變電站自動(dòng)化系統(tǒng),它應(yīng)確保實(shí)現(xiàn)以下要求: (1)檢測(cè)電網(wǎng)故障,盡快隔離故障部分。 (2)采集變電站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息,對(duì)變電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)量和控制。 (3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),供維護(hù)一次設(shè)備參考。 (4)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。 (5)確保通信要求。 因此,要
22、求變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行高效、實(shí)時(shí)、可靠,對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時(shí),又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的信息交換、共享,優(yōu)化電網(wǎng)操作,提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平,提高經(jīng)濟(jì)效益,并為電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展留下空間。 傳統(tǒng)變電站中,其自動(dòng)化系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn),難以滿(mǎn)足上述要求。例如: (1)傳統(tǒng)二次設(shè)</p><p> 第三章變電站綜合自化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式&
23、lt;/p><p> 目前,國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)大體可分為三種結(jié)構(gòu):集中式、分散式以及集中與分散結(jié)合式。</p><p><b> 3.1 集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p> 初期的變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)都是采用集中式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是將設(shè)備按其不同功能進(jìn)行歸類(lèi)劃分,形成若干個(gè)獨(dú)立系統(tǒng),各系統(tǒng)分別采用集中裝置來(lái)完成自身的功能,這種結(jié)
24、構(gòu)方式的缺點(diǎn)是資源不能共享,設(shè)備設(shè)置重復(fù)、且運(yùn)行的可靠性低,功能有限,也不能大量節(jié)省電纜、屏柜和占地面積,因而這種結(jié)構(gòu)方式并沒(méi)有得到廣泛的推廣應(yīng)用。此類(lèi)集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造價(jià)低,尤其適合35 kV或規(guī)模較小的變電站,如柳州箭盤(pán)變電站等。</p><p><b> 3.2 分散式結(jié)構(gòu)</b></p><p> 由于集中式結(jié)構(gòu)存在軟件
25、復(fù)雜,系統(tǒng)調(diào)試麻煩、精度低,維護(hù)工作量大,易受干擾,擴(kuò)容靈活性差等不足;隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的飛躍發(fā)展,同時(shí)結(jié)合變電站的實(shí)際情況,各類(lèi)分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)紛紛研制成功和投入運(yùn)行。分散式系統(tǒng)的特點(diǎn)是各現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開(kāi)關(guān)柜或高壓一次設(shè)備附近,現(xiàn)場(chǎng)單元部件可以是保護(hù)和監(jiān)控功能的二合一裝置,用以處理各開(kāi)關(guān)單元的繼電保護(hù)和監(jiān)控功能,也可以是現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控部件分別保持其獨(dú)立單元部件進(jìn)行通信聯(lián)系。通信方式大
26、多數(shù)通過(guò)RS—422/RS—485通信接口相連。但近年來(lái)推出的分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)更多地采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù),如LON WORKS和CAN等現(xiàn)場(chǎng)總線型網(wǎng)。至于變電站自動(dòng)化的功能,如遙測(cè)、遙信、采集及處理,遙控命令執(zhí)行和繼電保護(hù)功能等均由現(xiàn)場(chǎng)單元部件獨(dú)立完成,并將這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至后臺(tái)主計(jì)算機(jī),而變電站自動(dòng)化的綜合功能均由后臺(tái)主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)。分散式面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動(dòng)化系統(tǒng)由于大大縮小了主控室的面積,可靠性高,組態(tài)靈活,檢修
27、方便,降低總投資,目前已成為發(fā)展趨勢(shì)。 如河池市六墟變電站是1998年9月13日投運(yùn)的廣西第一座22</p><p> 這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式與分散式兩種結(jié)構(gòu)之間,形式較多。但目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是分散式結(jié)構(gòu)集中式組屏。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部?jī)?yōu)點(diǎn),由于采用了集中式組屏,非常有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與維護(hù)管理。因?yàn)橹械蛪鹤冸娝囊淮卧O(shè)備比較集中,所以此種結(jié)構(gòu)方
28、式比較適用于中低壓變電站。</p><p> 第四章變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能</p><p> 一般的來(lái)說(shuō),變電站綜合自動(dòng)化主要包括數(shù)據(jù)采集及通訊、數(shù)據(jù)處理、安全監(jiān)視、微機(jī)保護(hù)、開(kāi)關(guān)操作、電壓無(wú)功控制、遠(yuǎn)動(dòng)及自診斷等功能。</p><p> 4.1 數(shù)據(jù)采集及通訊功能</p><p> 其中包括主變及各條線路的交流測(cè)量、溫濕
29、度等非電氣量的直流測(cè)量、開(kāi)關(guān)刀閘等遙信量的實(shí)時(shí)采集、保護(hù)信息的收集、與上級(jí)調(diào)度通訊、統(tǒng)一時(shí)鐘等。</p><p><b> 4.2 數(shù)據(jù)處理</b></p><p> 主變及各條線路的功率及功率因數(shù)計(jì)算、電能計(jì)算及統(tǒng)計(jì)、事件順序記錄及事故追憶等。</p><p><b> 4.3 安全監(jiān)控</b></p>
30、<p> 系統(tǒng)運(yùn)行工況監(jiān)視,變電站一次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,遙測(cè)量的越限監(jiān)視,遙信變位的聲光報(bào)警,事故信號(hào)及預(yù)告信號(hào)的告警顯示,變壓器分接頭與電容器組人工、自動(dòng)調(diào)節(jié)與投切,保護(hù)測(cè)定值的顯示與修改,在線自診斷等。</p><p><b> 4.4 運(yùn)行記錄</b></p><p> 電力系統(tǒng)事故記錄及運(yùn)行記錄,系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄,設(shè)備運(yùn)行記錄,以及各種記錄
31、的統(tǒng)計(jì),報(bào)表人工、自動(dòng)打印,屏幕拷貝等。</p><p> 4.5 微機(jī)保護(hù)功能</p><p> 包括變壓器保護(hù)、線路保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)及其他設(shè)備的保護(hù)配置。</p><p> 4.6 電壓和無(wú)功控制功能</p><p> 對(duì)有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補(bǔ)償電容器組進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)控制,保證</p><p>
32、; 電壓質(zhì)量和優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償。</p><p><b> 4.7 遠(yuǎn)動(dòng)功能</b></p><p> 包括常規(guī)的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào),保護(hù)定值的遠(yuǎn)方監(jiān)視與修改,故障錄波及測(cè)距的遠(yuǎn)方傳輸?shù)裙δ堋?lt;/p><p> 4.8 人機(jī)聯(lián)系功能</p><p> 在線生成、修改各種報(bào)表及畫(huà)面,在線修改數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù),控制閉鎖與
33、解除;多窗口顯示,畫(huà)面可放大、縮小、漫游以及方便的畫(huà)面調(diào)用,遠(yuǎn)方和當(dāng)?shù)夭僮饕约爱?dāng)?shù)夭僮鞯姆勒`操作等功能。</p><p> 第五章我國(guó)變電站自動(dòng)化發(fā)展階段</p><p> 5.1變電站自動(dòng)化發(fā)展階段 </p><p> 變電站二次部分傳統(tǒng)按功能分為四大類(lèi)產(chǎn)品:繼電保護(hù)、故障錄波、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)。按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動(dòng)化發(fā)展分為三個(gè)階段:
34、5.1.1第一階段:面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式 80年代及以前,是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類(lèi)系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置,功能主要為與遠(yuǎn)方調(diào)度通信實(shí)現(xiàn)“二遙”或“四遙”(遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào));與繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的聯(lián)結(jié)通過(guò)硬接點(diǎn)接入或串行口通信較多。此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為集中RTU模式,目前在一些老站改造中仍有少量使用,此階段為自動(dòng)化的初級(jí)階段。 5.1.2第二
35、階段:面向功能設(shè)計(jì)的分布式測(cè)控裝置加微機(jī)保護(hù)模式 第二階段始于90年代初期,單元式微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分散式微機(jī)測(cè)控裝置得以廣泛應(yīng)用,保護(hù)與測(cè)控裝置相對(duì)獨(dú)立,通過(guò)通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_(tái)或調(diào)度端計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)是繼電保護(hù)(包括安全自動(dòng)裝置)按功能劃分的測(cè)控裝置獨(dú)立運(yùn)行,應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過(guò)數(shù)據(jù)通信進(jìn)行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多,擴(kuò)展性功能不強(qiáng)。 5.1.3第三階段:面向間隔、面向?qū)ο?Obj</p
36、><p><b> 5.2.1變電站層</b></p><p> 變電站層橫向按功能分布為當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、保護(hù)信息管理及遠(yuǎn)方通信。變電站層功能分布的形式取決于網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)、變電站電壓等級(jí)以及用戶(hù)的實(shí)際需求。 當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能作為當(dāng)?shù)剡\(yùn)行人員的人機(jī)交互窗口,以圖形顯示、報(bào)表打印、語(yǔ)音報(bào)警等各種方式實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐摹八倪b”。通過(guò)“五防”系統(tǒng)聯(lián)鎖控制開(kāi)關(guān)及刀閘的跳合,并對(duì)斷路器合
37、閘操作自動(dòng)檢同期, 按VQC原理調(diào)節(jié)變壓器檔位或投切電容器組,以及與MIS系統(tǒng)安全聯(lián)接實(shí)現(xiàn)信息共享。 保護(hù)信息管理功能作為當(dāng)?shù)乩^保人員的人機(jī)交互窗口,也可以圖形顯示、報(bào)表打印、語(yǔ)音報(bào)警等各種方式對(duì)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的運(yùn)行狀況如裝置是否故障、定值是否改變、采樣是否準(zhǔn)確等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,根據(jù)運(yùn)行需要決定保護(hù)投退和定值修改,故障發(fā)生后通過(guò)故障錄波及保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行故障分析和診斷。 遠(yuǎn)方通信功能是將當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和保護(hù)信息管理功
38、能通過(guò)通信在遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn),是變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的前提條件。遠(yuǎn)方監(jiān)控和保護(hù)信息管理功能同樣可以各自獨(dú)立即通過(guò)不同的通道和規(guī)約分別接至調(diào)度中心和保護(hù)信息管理主站,也可以合二為一即通過(guò)同一通道接至遠(yuǎn)方主站。</p><p><b> 5.2.2網(wǎng)絡(luò)層</b></p><p> 網(wǎng)絡(luò)層完成信息傳遞和系統(tǒng)對(duì)時(shí)等功能。通過(guò)信息交換,實(shí)現(xiàn)信息共享,減化變電站的設(shè)備配置,從整體上提高
39、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品流行兩種網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu):即雙層網(wǎng)和單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 目前采用的現(xiàn)場(chǎng)總線有:Lonworks、Canbus、WorldFIP、Profibus等,速率為1~12Mbps;以太網(wǎng)通信方式,速率大多為10Mbps/100Mbps自適應(yīng)?,F(xiàn)場(chǎng)總線具有使用方便、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),以太網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放性好、高速率、傳輸容量大的特點(diǎn)。但目前由于以太網(wǎng)在性能和應(yīng)用特點(diǎn)上仍不能完全替代現(xiàn)場(chǎng)總線, 面向
40、實(shí)時(shí)控制的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)正處于研究和制定過(guò)程中, 所以現(xiàn)場(chǎng)總線將會(huì)和以太網(wǎng)并存相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。 5.2.3間隔層</p><p> 間隔層主要是繼保、監(jiān)控設(shè)備層。可集中組屏也可分布在各繼電保護(hù)小間內(nèi)或安裝在開(kāi)關(guān)柜上。繼保、監(jiān)控既可以各自獨(dú)立也可以合二為一。它對(duì)相關(guān)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量和控制,響應(yīng)就地層、變電站層、遠(yuǎn)方主站的操作要求,對(duì)采集的信息進(jìn)行處理上送,并在變電站層、遠(yuǎn)方主站控制失效的情況下仍能完成保
41、護(hù)、測(cè)量和控制功能。 三層之間的關(guān)系。變電站層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。變電站層功能的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)層和間隔層的完好性;但是間隔層功能的實(shí)現(xiàn),特別是繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的功能的實(shí)現(xiàn)決不能依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)層和變電站層;遠(yuǎn)方主站監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)不依賴(lài)于變電站層設(shè)備。 5.3 運(yùn)行管理模式與變電站綜合自動(dòng)化 5.3.1保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)業(yè)管理模式對(duì)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的影響 由于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)源于傳統(tǒng)的“四
42、遙”并在微機(jī)保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門(mén)和專(zhuān)業(yè),運(yùn)行管理是分開(kāi)的,隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,特別是近階段,在中低壓站已經(jīng)采用保護(hù)和測(cè)控合一的綜合裝置, 許多廠家在研制高壓和超高壓站的裝置時(shí),已經(jīng)考慮將保護(hù)、測(cè)控、故障錄波等功能綜合在一個(gè)裝置內(nèi)。因此,各自獨(dú)</p><p> 第六章國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)</p><p> 國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是從80年
43、代開(kāi)始的。以德國(guó)西門(mén)子公司為例,該公司于1985年投運(yùn)了第一套變電站自動(dòng)化系統(tǒng)LSA-678,此后陸續(xù)在德國(guó)及歐洲投運(yùn)的該型變電站自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)300多套。在中國(guó),1995年亦投運(yùn)了該公司的LSA-678變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。 LSA-678的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類(lèi),一類(lèi)是全分散式的系統(tǒng),另一類(lèi)是集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)。該兩類(lèi)系統(tǒng)均由6MB測(cè)控系統(tǒng),7S/7U保護(hù)系統(tǒng),8TK開(kāi)關(guān)閉鎖系統(tǒng)三部分構(gòu)成?! 】刂浦鲉卧?MB51是6MB測(cè)控系統(tǒng)的心臟
44、,選用高檔32位386/486芯片,它管理I/O單元6MB52,并通過(guò)6MB52和7S/7U數(shù)字保護(hù)單元通信。而6MB52一般分散安裝在中低壓開(kāi)關(guān)柜上,完成開(kāi)關(guān)量、測(cè)量值、脈沖量的采集,執(zhí)行主單元的開(kāi)關(guān)操作命令,對(duì)交流采樣值進(jìn)行P,Q計(jì)算等。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。</p><p> 圖1 全分散式LSA678系統(tǒng)框圖</p><p> 另一類(lèi)集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)采用了站控單元6MB55,它
45、既有6MB51的功能又有RTU的功能,一般用于擴(kuò)建的變電站,對(duì)已建部分采用集中方式,而對(duì)擴(kuò)建部分則采用上述全分散式通過(guò)6MB52 I/O單元對(duì)各開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)?! ∪毡驹?0年代亦新建和擴(kuò)建了多座高壓變電站,采用了以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的運(yùn)行支援系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是繼電保護(hù)裝置下放至開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng),并設(shè)置微機(jī)控制終端,采集測(cè)量值和開(kāi)關(guān)接點(diǎn)信息,通過(guò)光纜傳輸至主控制室的后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),開(kāi)關(guān)及隔離開(kāi)關(guān)操作命令亦由主控制室通過(guò)光纜下達(dá)至終端
46、執(zhí)行。主控制室計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用雙以太網(wǎng),配置有2臺(tái)主計(jì)算機(jī)和1臺(tái)培訓(xùn)用計(jì)算機(jī)?! ”Wo(hù)下放有直接置于各高壓開(kāi)關(guān)旁密閉箱內(nèi)的,內(nèi)有除濕用加熱器,但不設(shè)空調(diào)降溫;有置于開(kāi)關(guān)附近保護(hù)室內(nèi)的?! ≈劣诿绹?guó)變電站自動(dòng)化目前投運(yùn)的大體有三類(lèi)。一是以RTU為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,配置微機(jī)作當(dāng)?shù)毓δ埽⒑蜕霞?jí)調(diào)度中心通信;二是以通用計(jì)算機(jī)為數(shù)據(jù)采集設(shè)備,不但采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)而且建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù),并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)(以太網(wǎng))與遠(yuǎn)程工作站聯(lián)絡(luò);三是采用MODBUS
47、-PLUS(1 Mbit/s),保護(hù)監(jiān)控I/O等部件均通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)</p><p> 第七章變電站自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向</p><p> 技術(shù)的發(fā)展是沒(méi)有止境的,隨著智能化開(kāi)關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟,以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響,全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。下面
48、根據(jù)目前變電站綜合自動(dòng)化的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展之趨勢(shì),對(duì)今后的綜合自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備作出一些膚淺的要求和展望。</p><p> 7.1 保護(hù)監(jiān)控一體化:</p><p> 這種方式在35kV及以下的電壓等級(jí)中已普遍采用,今后在110kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中采用此方式已是大勢(shì)所趨。它的好處是高度地功能按一次單元集中化,以利于穩(wěn)定信息采集和設(shè)備狀態(tài)控制,極大地提高了性能效率比。其目前的缺
49、點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的:此種裝置的運(yùn)行可靠性必須極高,否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役。這也是目前110kV及以上的電壓等級(jí)還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展,冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計(jì)的出現(xiàn),將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。</p><p> 7.2設(shè)備安裝就地化、戶(hù)外化:</p><p> 綜合自動(dòng)化裝置將和一次設(shè)備整合在一起。其電氣的抗干擾性能,設(shè)備抗熱寒、抗雨雪、
50、防腐蝕等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)將達(dá)到一個(gè)極高的地步。目前的綜合自動(dòng)化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上,和室內(nèi)的開(kāi)關(guān)室內(nèi),戶(hù)外的僅是一些實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能的柱上設(shè)備。隨著高電壓等級(jí)的推廣,其設(shè)備都將就地安裝在戶(hù)外的端子箱上,對(duì)環(huán)境條件要求不嚴(yán)。這種方式最終將帶來(lái)無(wú)人值班變電站沒(méi)有建筑小室或僅設(shè)一個(gè)控制小室,其內(nèi)最多也就是一臺(tái)控制顯示終端。這將極大地減少整個(gè)變電站的二次電纜,使變電站的建設(shè)簡(jiǎn)化、快速,設(shè)備調(diào)試簡(jiǎn)單、易行,同時(shí)也極大提高變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠
51、性。</p><p> 7.3人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運(yùn)行操作設(shè)備無(wú)線化:</p><p> 前面一點(diǎn)所提到的無(wú)人無(wú)建筑小室的變電站,變電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作,將通過(guò)一個(gè)手持式可視無(wú)線終端,邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行操作控制,所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將都顯示在可視無(wú)線終端上,巡視操作非常簡(jiǎn)潔明了,并隨時(shí)配合有軟件防誤操作的邏輯判斷和語(yǔ)音提示,還可通過(guò)加配數(shù)字?jǐn)z像頭,將圖象傳給遠(yuǎn)方監(jiān)
52、護(hù)人員或技術(shù)分析人員。所有的這些人機(jī)界面數(shù)據(jù)來(lái)源,都將通過(guò)本變電站的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),和整個(gè)變電站的數(shù)據(jù)網(wǎng)連在一起,并通過(guò)此變電站的遠(yuǎn)傳廣域接口,和整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)SCADA系統(tǒng)連接在一起,給遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)診斷以條件,并在控制操作時(shí)可實(shí)現(xiàn)站間邏輯閉鎖。目前在奧地利VATECH公司(原來(lái)的伊林)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)圖(圖1)就出現(xiàn)了這種運(yùn)行監(jiān)控模式。</p><p> 7.4防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化,規(guī)范化、離線模擬化:&
53、lt;/p><p> 在220kV及以上的變電站中,隨著自動(dòng)化水平的提高,電動(dòng)操作設(shè)備日益增多,其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結(jié)合于監(jiān)控系統(tǒng)之中,借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實(shí)現(xiàn)。而一個(gè)變電站的建成都是通過(guò)幾次擴(kuò)建才達(dá)到終期規(guī)模,這就給每次防誤閉鎖邏輯的實(shí)際操作驗(yàn)證帶來(lái)難題:如何在不影響一次設(shè)備停役的情況下擺出各種運(yùn)行狀態(tài)來(lái)驗(yàn)證其正反操作邏輯的正確性。圖形化,規(guī)范化的防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證模擬操作圖正是為解決這一難
54、題而作,其嚴(yán)謹(jǐn)性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之上的,使防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證的離線模擬化成為可能。 </p><p> 7.5就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化:</p><p> 強(qiáng)大的通訊接口能力,主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)(雙CPU、雙電源等),光纖總線等等,使現(xiàn)代化的綜合自動(dòng)化變電站的各種智能設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體,正如圖1所示的那樣。標(biāo)準(zhǔn)化的通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(
55、如IEC60870-5-103)是關(guān)鍵,目前國(guó)外變電站智能化設(shè)備小到一個(gè)油溫儀,也采用此協(xié)議作為SCADA采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口。另外就地運(yùn)行巡視所需的音、視頻信息也可一體化集成到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi),并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。</p><p> 7.6全所數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化:</p><p> 變電站的智能監(jiān)控裝置(IO設(shè)備)將無(wú)電壓等級(jí)劃分,只有下載參數(shù)設(shè)置版本不同。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)包,統(tǒng)一維護(hù)組態(tài)工具軟件,分類(lèi)分
56、單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)可通過(guò)嚴(yán)密的安全防護(hù)措施和整個(gè)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連在一起。</p><p> 7.7數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化:</p><p> 除了常規(guī)的電流電壓、有功無(wú)功、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息采集外,對(duì)一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測(cè)量化值,如主變的油位、開(kāi)關(guān)的氣體壓力等等,都將緊密結(jié)合一次設(shè)備的傳感器,直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中??刂撇僮饕膊痪窒抻陂_(kāi)關(guān)和閘刀的分合,如門(mén)
57、鎖的開(kāi)啟、清潔系統(tǒng)的開(kāi)啟等等也將納入控制范圍。高技術(shù)的智能化開(kāi)關(guān)、光電式電流電壓互感器的應(yīng)用,必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來(lái)全新的模式。</p><p> 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)最終向數(shù)字化發(fā)展,指的是智能化電氣的發(fā)展,如智能開(kāi)關(guān)設(shè)備、光電式電壓和電流互感器、智能電子裝置(IED)等的出現(xiàn),使變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化階段。智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路逐漸取代傳統(tǒng)的一次回路, 使變電站層、間隔層、過(guò)程層
58、最終用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p><b> 第八章結(jié)束語(yǔ)</b></p><p> 變電站綜合自動(dòng)化在我國(guó)尚屬一門(mén)新興技術(shù)。變電站自動(dòng)化技術(shù)是伴隨著現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展,尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步, 自動(dòng)化系統(tǒng)以按對(duì)象設(shè)計(jì)的全分層分布式為潮流, 朝著二次設(shè)備功能集成化,一次設(shè)備智能數(shù)字化方
59、向發(fā)展;運(yùn)行管理朝著各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和站內(nèi)無(wú)人值班模式發(fā)展。經(jīng)過(guò)廣大電力科研工作者的不懈努力,已在此技術(shù)領(lǐng)域積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)。我們深信,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化必將日趨成熟和完善。高自動(dòng)化水平的變電站以及電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理將為加速我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到巨大的推動(dòng)作用。</p><p> 參考文獻(xiàn) [1] 曾慶禹. 變電站自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2000;[2] 汪覺(jué)恒. 國(guó)
60、內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展.湖南電力,1999;[3] 朱大新. 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的新發(fā)展. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化時(shí)代,2001;[4] 譚文恕. 有關(guān)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài).電力系統(tǒng)自動(dòng)化時(shí)代,1999;[5] 楊奇遜. 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì). 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1995;[6] 唐 濤. 國(guó)內(nèi)外變電站無(wú)人值班與綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展綜述.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1995;[7] 張建俠等. 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)綜述.
61、 貴州電力技術(shù),2001;[8] 金午橋. 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展策略. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1999。</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 本文是在導(dǎo)師**教授的悉心指導(dǎo)下完成的,*老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程,并為我指點(diǎn)迷津,幫助我開(kāi)拓研究思路,精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。*老師一絲不茍的作風(fēng),嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度,踏踏實(shí)實(shí)的精神,不僅授我以文,而且教我
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