變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

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1、本文格式為Word版，下載可任意編輯變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步而進(jìn)展起來的一門新型交叉學(xué)科。它利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、掌握技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)變電站內(nèi)的繼電愛護(hù)、掌握、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等二次設(shè)備的功能進(jìn)行優(yōu)化重組，通過其內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)相互交換信息，共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路等運(yùn)行狀況的監(jiān)視、測(cè)量、掌握及愛護(hù)。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以組成全站的各掌握單元微機(jī)化為基礎(chǔ)，加上相互之間的通信聯(lián)絡(luò)，構(gòu)成的全站二次掌握整體自動(dòng)化系統(tǒng)。它轉(zhuǎn)變了變電站傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)了信息共享，可以簡(jiǎn)化二次系統(tǒng)，削減電纜，節(jié)約占地

2、面積，降低造價(jià)，是提高變電站平安穩(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、向用戶供應(yīng)高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。 傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)的設(shè)備是按功能分別組織和設(shè)置的，主要包括繼電愛護(hù)、自動(dòng)裝置、測(cè)量?jī)x表、掌握系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)以及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等，相應(yīng)的有中央信號(hào)屏、掌握屏、愛護(hù)屏、錄波屏等。這些二次設(shè)備不僅功能不同，實(shí)現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同，它們之間互不兼容，彼此獨(dú)立且自成體系。因此，逐步形成了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)和愛護(hù)等不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)部門。這種傳統(tǒng)的變電站主要有以下缺點(diǎn)： (1)電能質(zhì)量難以掌握。只有準(zhǔn)時(shí)把握系統(tǒng)的運(yùn)行工況，才能實(shí)行快速、有效的掌握和調(diào)整措施，消退不利因素，保證電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、平安、經(jīng)

3、濟(jì)的運(yùn)行。但常規(guī)變電站的遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善，供應(yīng)給調(diào)度中心的信息量少、精度差，而且變電站內(nèi)自動(dòng)掌握和調(diào)整手段不全，遠(yuǎn)方集中掌握、操作的手段較少，不能遠(yuǎn)方修改愛護(hù)及自動(dòng)裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)，可控性不高，難以滿意電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和掌握的要求，不利于電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)、平安、穩(wěn)定運(yùn)行。 (2)平安性、牢靠性不高。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中的繼電愛護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等大多為晶體管或小規(guī)模集成電路形式，結(jié)構(gòu)及接線簡(jiǎn)單，二次設(shè)備主要依靠電纜，主要通過模擬信號(hào)來交換信息，信息量小，牢靠性不高。而且這種二次系統(tǒng)是一個(gè)被動(dòng)系統(tǒng)，沒有自檢和自診斷的力量，不能準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺自身的故障，因此需定期進(jìn)行測(cè)試和校驗(yàn)，增加了工作量，若兩

4、次校驗(yàn)之間消失了故障而沒有發(fā)覺，則系統(tǒng)不能平安牢靠地工作，例如可能會(huì)造成愛護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)等。 (3)監(jiān)控以人為主。傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)中，主要由人來處理信息，人處于核心位置，但人在處理大量信息時(shí)的精確性和牢靠性不高，尤其是傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)供應(yīng)給人的關(guān)于事故發(fā)生狀況的詳細(xì)信息不全面，往往要靠人的閱歷來推斷，這不利于正確處理事故。 (4)電纜用量多，調(diào)試和維護(hù)工作量大。傳統(tǒng)變電站的掌握、愛護(hù)、測(cè)量等都是由電纜連接的，功能受到限制，擴(kuò)展困難，標(biāo)準(zhǔn)也很難統(tǒng)一。每個(gè)一次設(shè)備都與全部這些二次設(shè)備有關(guān)，因而每個(gè)一次設(shè)備的電流互感器的二次側(cè)都需要分別引到這些屏上，斷路器的跳、合閘回路也需要連到愛護(hù)屏、掌握屏

5、、遠(yuǎn)動(dòng)屏及其他自動(dòng)裝置屏上，因此變電站內(nèi)的電纜錯(cuò)綜簡(jiǎn)單。這既增加了投資，又要花費(fèi)大量的人力去從事眾多裝置之間的連接設(shè)計(jì)、配線、安裝、調(diào)試、維護(hù)等工作。 (5)二次設(shè)備冗余配置多，占地面積大。傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備冗余配置多，體積大，笨重，因此主控室、繼電愛護(hù)室等占地面積大。 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，現(xiàn)代化水平不斷提高，常規(guī)變電站二次系統(tǒng)越來越難以滿意提高變電站運(yùn)行的平安性、經(jīng)濟(jì)性、牢靠性的要求。 20世紀(jì)80年月以來，由于集成電路技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)繼電愛護(hù)、微機(jī)故障錄波和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)等微機(jī)型二次設(shè)備開頭逐步推廣應(yīng)用。這些微機(jī)型裝置盡管功能不同，但其硬件結(jié)構(gòu)大同小異，都包括中央處

6、理單元、模擬量數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)字量輸入及輸出單元、人機(jī)聯(lián)系單元、電源等部分，而且其所采集的數(shù)據(jù)和所掌握的對(duì)象有很多是共同的，因而顯得設(shè)備重復(fù)，投資增加，接線簡(jiǎn)單。如微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)等系統(tǒng)都需要變送器采集電壓、電流等數(shù)據(jù)，而且有時(shí)還都要掌握斷路器的分、合，若它們分別設(shè)置，則不但設(shè)備重復(fù)，而且加大了電流互感器和電壓互感器的負(fù)荷和投資。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正是在此基礎(chǔ)上，從變電站的全局動(dòng)身，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、掌握技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)微機(jī)化的變電站的二次設(shè)備進(jìn)行功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備及線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、掌握、愛護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。它是由

7、多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，在二次系統(tǒng)詳細(xì)裝置和功能實(shí)現(xiàn)上，微機(jī)化的二次設(shè)備代替和簡(jiǎn)化了非計(jì)算機(jī)設(shè)備，在信號(hào)傳遞上，數(shù)字化信號(hào)傳遞代替了電壓、電流等模擬信號(hào)傳遞，數(shù)字化的處理和規(guī)律運(yùn)算代替了模擬運(yùn)算和繼電器規(guī)律。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集測(cè)量、監(jiān)視、掌握、愛護(hù)于一體，采納信息共享代替硬件重復(fù)配置，可以全面替代常規(guī)的二次設(shè)備，具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)分層分布化、測(cè)量顯示數(shù)字化、操作顯示屏幕化、通信手段多元化、運(yùn)行管理智能化等特征。與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，它數(shù)據(jù)采集更精確、信號(hào)傳遞更便利、處理方式更敏捷、運(yùn)行維護(hù)更牢靠、擴(kuò)展更簡(jiǎn)單。它的消失提高了變電站運(yùn)行的平安性、牢靠性、經(jīng)濟(jì)性以及電能質(zhì)

8、量，為實(shí)現(xiàn)變電站的小型化、智能化、無人值班供應(yīng)了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。其實(shí)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是它的習(xí)慣說法，國際電工委員會(huì)稱之為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。 自20世紀(jì)70年月末，日本研制出變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以來，國內(nèi)外對(duì)于變電站綜合自動(dòng)化的討論取得了令人矚目的進(jìn)展，使其性能不斷完善。我國自20世紀(jì)80年月后期開頭，有不少高等院校、討論單位和生產(chǎn)廠家投入到變電站綜合自動(dòng)化的討論中，消失了多種結(jié)構(gòu)、功能不一的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。目前變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍，由電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)、城市供電網(wǎng)、農(nóng)村供電網(wǎng)擴(kuò)展到了企業(yè)供電網(wǎng)；其電壓等級(jí)由當(dāng)時(shí)的35110kV變電站，向上擴(kuò)展到220500kV變電站

9、，向下延長(zhǎng)到10kV及以下配電網(wǎng)絡(luò)，掩蓋范圍特別廣，技術(shù)涉及自動(dòng)掌握、繼電愛護(hù)、在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)動(dòng)、通信、測(cè)量、計(jì)量、信號(hào)等各方面。 變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的基本目標(biāo)是提高變電站的技術(shù)水平和管理水平，保證電網(wǎng)和設(shè)備能平安、牢靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高供電質(zhì)量，同時(shí)減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變電站的各種監(jiān)視、掌握、操作、愛護(hù)等功能，其主要內(nèi)容包括： (1)實(shí)時(shí)采集、在線監(jiān)視變電站的運(yùn)行參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，自檢、自診斷設(shè)備本身的特別運(yùn)行，發(fā)覺變電站設(shè)備特別變化或裝置內(nèi)部特別時(shí)，馬上自動(dòng)報(bào)警并閉鎖相應(yīng)的出口，以防止事態(tài)擴(kuò)大。而且從綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢(shì)看，設(shè)備的狀

10、態(tài)監(jiān)測(cè)也將納入其中，即監(jiān)視高壓電氣設(shè)備本身的信息，如斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣狀況等，并將變電站所采集的這些信息傳送到調(diào)度中心，必要時(shí)還須傳送給運(yùn)行方式部門和檢修中心等，為狀態(tài)檢修供應(yīng)原始數(shù)據(jù)。 (2)對(duì)變電站內(nèi)的電氣設(shè)備進(jìn)行操作、掌握、調(diào)整，并要有必要的平安閉鎖措施，保證變電站的平安牢靠運(yùn)行。 (3)電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，快速推斷、決策，快速隔離和消退事故，將故障限制在最小范圍，完成事故后的恢復(fù)操作。 (4)完成變電站運(yùn)行參數(shù)的在線計(jì)算、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析，歷史數(shù)據(jù)的保存和查詢，各種報(bào)表的統(tǒng)計(jì)、查詢和打印，實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線的查詢和打印。 (5)通過遠(yuǎn)方通信，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到調(diào)度或集控中心，并接受其

11、發(fā)送的命令，以便能夠遙控調(diào)整電能質(zhì)量。 變電站綜合自動(dòng)化包括橫向綜合和縱向綜合兩個(gè)方面。橫向綜合是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和通信手段將不同的愛護(hù)、掌握及其他設(shè)備連在一起，相互交換信息?？v向綜合是指供應(yīng)信息優(yōu)化、信息綜合分析處理等功能，以提高變電站內(nèi)部和掌握中心間的協(xié)調(diào)力量，如利用人工智能技術(shù)，在掌握中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站掌握和愛護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線診斷和大事分析，或在變電站自動(dòng)化功能的協(xié)調(diào)下，完成電網(wǎng)故障后的自動(dòng)恢復(fù)。 經(jīng)過多年的討論和實(shí)踐，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高，體系結(jié)構(gòu)也得到了不斷的改進(jìn)。綜合來看，對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本要求有以下幾點(diǎn)： (1)牢靠性高。保證系統(tǒng)的平安牢靠運(yùn)行是

12、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。為此要實(shí)行各種措施，例如對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)要有肯定的冗余；軟、硬件上要實(shí)行各種抗干擾措施；各子系統(tǒng)應(yīng)具有獨(dú)立的故障自診斷和自恢復(fù)功能，任一部分發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)通知監(jiān)控主機(jī)，發(fā)出警告，并能快速將自診斷信息送往調(diào)度或集控中心。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的各部分之間以及自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度或集控中心之間，有很多信息需要通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速交換，因此要有牢靠先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和合理的通信協(xié)議。各部分之間一般采納網(wǎng)絡(luò)方式，便于接口功能的擴(kuò)充。網(wǎng)絡(luò)可選用星形、總線形或環(huán)形等結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)一般采納電纜或光纜，尤其是采納光纜，可大大提高通信的牢靠性。 (2)技術(shù)先進(jìn)。隨著我國電力工業(yè)的快速進(jìn)展，

13、傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)已不能滿意現(xiàn)代化電網(wǎng)平安穩(wěn)定牢靠運(yùn)行的要求。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要把微機(jī)愛護(hù)、自動(dòng)掌握、信息處理、數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域內(nèi)的最先進(jìn)的討論成果應(yīng)用到二次系統(tǒng)中，使這些高科技在變電站中得到綜合應(yīng)用，以全面提高變電站的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平。 (3)充分體現(xiàn)綜合性。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)將變電站的繼電愛護(hù)、自動(dòng)掌握、測(cè)量、監(jiān)視、遠(yuǎn)動(dòng)、信號(hào)和通信等功能融于一體，通過數(shù)據(jù)通信，形成一個(gè)由微機(jī)愛護(hù)子系統(tǒng)、測(cè)量子系統(tǒng)、各種功能的掌握子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)等組成的綜合系統(tǒng)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能全面代替常規(guī)的二次設(shè)備，并供應(yīng)各種敏捷的操作掌握功能。 (4)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和開放性要好。生產(chǎn)研制的綜合自動(dòng)化系

14、統(tǒng)應(yīng)符合國家或部頒標(biāo)準(zhǔn)，盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化，例如不同類型的裝置開關(guān)、電源插件、輸入模件、繼電器輸出模塊等硬件完全相同，使模塊種類盡量削減，以便于維護(hù)，同時(shí)還要使系統(tǒng)具有良好的開放性，能與其他智能設(shè)備相互連接，與不同廠家的產(chǎn)品具有互操作性，便于系統(tǒng)以后升級(jí)。 (5)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性要好。在電力系統(tǒng)中，不同的變電站對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求不盡相同。依據(jù)變電站在電網(wǎng)中的地位、作用以及實(shí)際狀況的不同，可選擇不同規(guī)模和不同技術(shù)等級(jí)的性價(jià)比較高的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以與之相適應(yīng)，并能依據(jù)要求進(jìn)行擴(kuò)展，如當(dāng)變電站規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，可在其上加裝相應(yīng)的監(jiān)控、愛護(hù)裝置。 (6)信息共享。必需充分利用數(shù)字通信手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，才能簡(jiǎn)化自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，削減設(shè)備的重復(fù)，從根本上解決信息多重測(cè)量的問題，降低造價(jià)。 (7)人機(jī)交互方式豐富，操作使用和運(yùn)行維護(hù)便利。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，人機(jī)交互的方式要豐富，便利運(yùn)行人員接受信息，進(jìn)行分析推斷，完成有關(guān)操作。 第 6 頁 共 6 頁