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變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

時(shí)間:2024-07-23 15:15:48 論文范文 我要投稿

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

  論文摘要:采用變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是和技術(shù)應(yīng)用的方向,也是對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用,發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),是系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì),就變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行一些探討。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用



論文關(guān)鍵詞:變電站;綜合自動(dòng)化
  
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ),將保護(hù)、控制、遠(yuǎn)動(dòng)、自動(dòng)裝置、故障錄波等分散的技術(shù)集成在一起,從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化,并可以給運(yùn)行、安全、設(shè)計(jì)、施工、檢修、維護(hù)、管理等諸多方面帶來(lái)直接或間接的效益和效益。

  1 變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)

  變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)有兩種:集中式和分布式。

1.1 集中式結(jié)構(gòu)
集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)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(jìn)行計(jì)算和處理,分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的,只是每臺(tái)微型計(jì)算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多些。
集中式的特點(diǎn):能實(shí)時(shí)采集各種模擬量和開(kāi)關(guān)量,完成對(duì)變電站的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控;低,占有空間小等。前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多,降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,若前置機(jī)故障,將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能,所以一般采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。軟件復(fù)雜,修改工作量大,系統(tǒng)調(diào)試繁瑣。組態(tài)不靈活,對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站,軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì),工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。

1.2 分布式結(jié)構(gòu)
分布式結(jié)構(gòu)是將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分散給多臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成,一般按功能設(shè)計(jì),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(yùn)算處理的瓶頸問(wèn)題。各功能模塊之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好的解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù),局部故障不影響其它模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu),較多地使用于中、低壓變電站。這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):
(1)可靠性提高,任一部分設(shè)備故障只影響局部,即將危險(xiǎn)分散。
(2)可擴(kuò)展性和開(kāi)放性較高,利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。
(3)站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少,節(jié)約也簡(jiǎn)化了調(diào)試維護(hù)。

  2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能

2.1 繼電保護(hù)
是對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù),包括線路保護(hù),變壓器保護(hù),母線保護(hù),電容器保護(hù)及備自投,低頻減載等安全自動(dòng)裝置。各類(lèi)保護(hù)應(yīng)具有下列功能:(1)基本設(shè)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(chǔ)多套定值。便于定值之間切換。(4)顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ。?)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(dòng)作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號(hào)。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對(duì)時(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。

2.2 控制和操作功能
操作人員可通過(guò)后臺(tái)機(jī)屏幕對(duì)斷路器,隔離開(kāi)關(guān),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(jìn)行遠(yuǎn)方操作,并實(shí)現(xiàn)保護(hù)信號(hào)的遠(yuǎn)方復(fù)歸。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無(wú)法操作被控設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段,并實(shí)現(xiàn)保護(hù)信號(hào)的遠(yuǎn)方復(fù)歸。

2.3 數(shù)據(jù)采集及處理功能
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(wú)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;所有的保護(hù)動(dòng)作信號(hào),斷路器、保護(hù)裝置、自動(dòng)化系統(tǒng)、公用系統(tǒng)的各類(lèi)告警信號(hào);全面完整地實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)變電所的監(jiān)視,能實(shí)時(shí)顯示和實(shí)時(shí)打印各種信息。

2.4 事件記錄(SOE)
事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄,開(kāi)關(guān)跳合記錄。實(shí)現(xiàn)順序事件記錄,SOE數(shù)據(jù)庫(kù)能在計(jì)算機(jī)查詢(xún)并打印。
2.5 報(bào)警功能處理
自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了事故告警預(yù)報(bào)信號(hào)和模擬量越限告警,開(kāi)關(guān)不同告警信號(hào)啟動(dòng)不同的音響和畫(huà)面顯示,并能實(shí)現(xiàn)事后的檢索。

2.6 故障錄波測(cè)距
變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn),一是集中式配置專(zhuān)用故障錄波器,并能與監(jiān)控系統(tǒng)。另一種是分散型,即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算,再將數(shù)字化的波型及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。

2.7 系統(tǒng)的自診斷和自恢復(fù)系統(tǒng)
系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,并把數(shù)據(jù)送往后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對(duì)裝置本身實(shí)時(shí)自檢功能,方便維護(hù)與維修,可對(duì)其各部分采用查詢(xún)標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測(cè)等方法實(shí)時(shí)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(hù)性和可擴(kuò)展性。

2.8 數(shù)據(jù)處理和記錄
數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,它包括上一級(jí)調(diào)度中心,變電和保護(hù)專(zhuān)業(yè)要求的數(shù)據(jù),主要有:(1)斷路器動(dòng)作次數(shù);(2)斷路器切除故障時(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù);(3)輸電線路的有功、無(wú)功,變壓器的有功、無(wú)功、母線電壓定時(shí)記錄的最大,最小值及其時(shí)間;(4)獨(dú)立負(fù)荷有功、無(wú)功,每天的峰谷值及其時(shí)間;(5)控制操作及修改整定值的記錄。根據(jù)需要,該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn),也可在遠(yuǎn)動(dòng)操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。

2.9 GPS同步功能
用GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)系統(tǒng),確保了系統(tǒng)內(nèi)所有單元時(shí)鐘的同步性和精確性,有利于故障時(shí)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的全面分析。
2.10 人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能
系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)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(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。

  3 提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、自動(dòng)化水平高、縮短維修周期及可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班等優(yōu)越性,但由于它是高技術(shù)在變電站的應(yīng)用,目前不少工作在變電站第一線的技術(shù)人員與運(yùn)行人員,對(duì)它的技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還不了解,對(duì)其可靠性問(wèn)題還比較擔(dān)心;另一方面,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng),但它們的工作是電磁干擾極其嚴(yán)重的強(qiáng)電場(chǎng)所,確實(shí)會(huì)影響到各個(gè)元器件的正常工作。

3.1 抑制干擾源的影響
外部干擾源是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)外部產(chǎn)生的,無(wú)法消除。但這些干擾往往是通過(guò)連接導(dǎo)線由端子串入自動(dòng)化系統(tǒng)的。因此,可采取屏蔽措施及減少?gòu)?qiáng)電回路的感應(yīng)耦合等方法。

3.2 接地和減少共阻抗耦合
接地是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)抑制干擾的主要方法。在變電站設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中,把接地和屏蔽很好地結(jié)合起來(lái),可以解決大部分干擾問(wèn)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(dòng)化系統(tǒng)的工作接地等。

3.3 隔離措施
采取良好的隔離和接地措施,可以減小干擾傳導(dǎo)侵入。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中行之有效的隔離措施有模擬量的隔離、開(kāi)關(guān)量輸入、輸出的隔離及其他隔離措施。

3.4 濾波
濾波是抑制自動(dòng)化系統(tǒng)模擬量輸入通道傳導(dǎo)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(duì)于串入信號(hào)回路的差模干擾,采用濾波的方法可以有效地濾除;對(duì)于共模干擾可采用雙端對(duì)稱(chēng)輸入來(lái)抑制。

3.5 供電電源的抗干擾措施
大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)或管理機(jī)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(dòng)將直接影響到微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性,甚至?xí)斐伤罊C(jī)。對(duì)計(jì)算機(jī)交流供電系統(tǒng)可采用隔離變壓器隔離、電源濾波器、不間斷電源UPS及氧化鋅壓敏電阻等抗干擾措施。

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