關于變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究與應用

1、<p>　　關于變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究與應用</p><p>　　論文摘要：采用變電站綜合自動化技術是計算機和通信技術應用的方向，也是對整個電網(wǎng)的一、二次設備信息進行綜合利用，發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢，就變電站綜合自動化系統(tǒng)進行一些探討。 </p><p>　　論文關鍵詞：變電站；綜合自動化 </p><p>　　變電

2、站綜合自動化系統(tǒng)是以計算機和網(wǎng)絡通信技術為基礎，將保護、控制、遠動、自動裝置、故障錄波等分散的技術集成在一起，從而實現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理，并可以給運行、安全、設計、施工、檢修、維護、管理等諸多方面帶來直接或間接的經(jīng)濟效益和社會效益。 </p><p>　　1 變電站綜合自動化的結構 </p><p>　　變電站綜合自動化的結構有兩種:集中式和分布式。 </p><p

3、>　　1.1 集中式結構 </p><p>　　集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。 </p><

4、p>　　集中式的特點:能實時采集各種模擬量和開關量，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控；成本低，占有空間小等。前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能，所以一般采用雙機并聯(lián)運行。軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試繁瑣。組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。 </p><p>　　1

5、.2 分布式結構 </p><p>　　分布式結構是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成，一般按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU提高了處理并行突發(fā)事件的能力，解決了運算處理的瓶頸問題。各功能模塊之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好的解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形

6、成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結構，較多地使用于中、低壓變電站。這種結構相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點: </p><p>　?。?）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將危險分散。 </p><p>　?。?）可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。 </p><p>　?。?）站內(nèi)二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。

7、 </p><p>　　2 變電站自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能 </p><p>　　2.1 繼電保護 </p><p>　　是對站內(nèi)所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能:（1）基本設置。（2）故障記錄。狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和跳閘記錄。（3）存儲多套定值。便于定值之間切換。（4）

8、顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ怠＃?）與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。 </p><p>　　2.2 控制和操作功能 </p><p>　　操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，接地刀的分合閘操作，變壓器分接頭控制調(diào)節(jié)，電容器組投切進行遠方操作，并實現(xiàn)保護信號的遠方復歸。為了防止系

9、統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段，并實現(xiàn)保護信號的遠方復歸。 </p><p>　　2.3 數(shù)據(jù)采集及處理功能 </p><p>　　包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。采集了所有斷路器、隔離刀閘、接地刀閘的狀態(tài)；主變的、分接頭檔位，主變油溫，所有系統(tǒng)電氣量（電壓、電流、頻率、有功、無功、功率因數(shù)、電度等）；直流系統(tǒng)的所有量，所用變的電壓，電流，功率；所有的

10、保護動作信號，斷路器、保護裝置、自動化系統(tǒng)、公用系統(tǒng)的各類告警信號；全面完整地實現(xiàn)了對整個變電所的監(jiān)視，能實時顯示和實時打印各種信息。 </p><p>　　2.4 事件記錄（SOE） </p><p>　　事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。實現(xiàn)順序事件記錄，SOE歷史數(shù)據(jù)庫能在計算機查詢并打印。 </p><p>　　2.5 報警功能處理 &l

11、t;/p><p>　　自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了事故告警預報信號和模擬量越限告警，開關不同告警信號啟動不同的音響和畫面顯示，并能實現(xiàn)事后的檢索。 </p><p>　　2.6 故障錄波測距 </p><p>　　變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距

12、結果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。 </p><p>　　2.7 系統(tǒng)的自診斷和自恢復系統(tǒng) </p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置，要具有可維護性和可擴展性。 </p><

13、p>　　2.8 數(shù)據(jù)處理和記錄 </p><p>　　歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有:（1）斷路器動作次數(shù)；（2）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)；（3）輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；（4）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；（5）控制操作及修改整定值的記錄。根據(jù)需

14、要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。 </p><p>　　2.9 GPS同步功能 </p><p>　　用GPS衛(wèi)星對時系統(tǒng)，確保了系統(tǒng)內(nèi)所有單元時鐘的同步性和精確性，有利于故障時對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的全面分析。 </p><p>　　2.10 人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能 </p><p>　　系統(tǒng)內(nèi)各插件應

15、具有自診斷功能，自診斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。 </p><p>　　3 提高變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的措施 </p><p>　　變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能強、自動化水平高、縮短維修周期及可實現(xiàn)無人值班等優(yōu)越性，但由于它是高技術在變電站的應用，目前不少工作在變電站第一線的技術人員與運行人員，對它的技術和系統(tǒng)結構還

16、不了解，對其可靠性問題還比較擔心；另一方面，變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，但它們的工作環(huán)境是電磁干擾極其嚴重的強電場所，確實會影響到各個元器件的正常工作。 </p><p>　　3.1 抑制干擾源的影響 </p><p>　　外部干擾源是變電站綜合自動化系統(tǒng)外部產(chǎn)生的，無法消除。但這些干擾往往是通過連接導線由端子串入自動化系統(tǒng)的。因此，可采取屏蔽措施及減少強電

17、回路的感應耦合等方法。 </p><p>　　3.2 接地和減少共阻抗耦合 </p><p>　　接地是變電站綜合自動化系統(tǒng)抑制干擾的主要方法。在變電站設計和施工過程中，把接地和屏蔽很好地結合起來，可以解決大部分干擾問題。行之有效的接地有一次系統(tǒng)接地、二次系統(tǒng)接地、變電站綜合自動化系統(tǒng)的工作接地等。 </p><p>　　3.3 隔離措施 </p>

18、;<p>　　采取良好的隔離和接地措施，可以減小干擾傳導侵入。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中行之有效的隔離措施有模擬量的隔離、開關量輸入、輸出的隔離及其他隔離措施。 </p><p><b>　　3.4 濾波 </b></p><p>　　濾波是抑制自動化系統(tǒng)模擬量輸入通道傳導干擾的主要手段之一。模擬量輸入通道受到的干擾有差模干擾和共模干擾兩種。對于串入信

19、號回路的差模干擾，采用濾波的方法可以有效地濾除；對于共模干擾可采用雙端對稱輸入來抑制。 </p><p>　　3.5 計算機供電電源的抗干擾措施 </p><p>　　大多數(shù)綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控機或管理機的供電電源常采用交流220V，一般取自站用變壓器，這種情況下，電網(wǎng)的沖擊，電壓和頻率的波動將直接影響到微機系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，甚至會造成死機。對計算機交流供電系統(tǒng)可采用隔離變壓器