變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的理解及認(rèn)識(shí)

1、<p>　　變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的理解及認(rèn)識(shí)</p><p>　　【摘要】：本文討論了變電站綜合自動(dòng)化有關(guān)的技術(shù)要求和基本的功能配置，結(jié)合我國變電站自動(dòng)化的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)其在工程應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了探討，并提出相應(yīng)的理解及認(rèn)識(shí)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：變電站，綜合自動(dòng)化，功能，智能單元 </p><p>　　中圖分類號(hào)：V557+.2文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　【正文】： </b></p><p>　　近年來，隨著電網(wǎng)運(yùn)行水平的提高，各級(jí)調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況，提高變電站的可控性，進(jìn)而要求更多地采用遠(yuǎn)方集中控制，操作，反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運(yùn)行的可靠性。變電站自動(dòng)化由“熱門

3、話題”已轉(zhuǎn)向了實(shí)用化階段，電力行業(yè)各有關(guān)部門把變電站自動(dòng)化作為一項(xiàng)新技術(shù)革新手段應(yīng)用于電力系統(tǒng)運(yùn)行中來，各大專業(yè)廠家亦把變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)作為重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目，不斷地完善和改進(jìn)相應(yīng)地推出各具特色的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)中的要求。 </p><p>　　1． 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能 </p><p>　　1．１ 微機(jī)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)

4、，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。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能： </p><p><b>　?。保┕收嫌涗?</b></p><p><b>　　２）存儲(chǔ)多套定值 </b></p><p>　?。常╋@示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?</p><p>　?。矗┡c監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系

5、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。 </p><p>　　1．2事件記錄和故障錄波測(cè)距 </p><p>　　事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。其SOE分辨率一般在1~10ms之間，以滿足不同電壓等級(jí)對(duì)SOE的要求。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)

6、控系統(tǒng)通信。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。 </p><p>　　1．3控制和操作閉鎖 </p><p>　　操作人員可通過CRT屏幕對(duì)斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無法操作被控設(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。操作閉鎖應(yīng)具有以下內(nèi)容： </p>

7、;<p>　?。保╇娔X五防及閉鎖系統(tǒng) </p><p>　　２）根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能。 </p><p>　　３）操作出口應(yīng)具有同時(shí)操作閉鎖功能 </p><p>　?。矗┎僮鞒隹趹?yīng)具有跳合閉鎖功能 </p><p>　　1．4同期檢測(cè)和同期合閘 </p><p>　　該功

8、能可以分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)?？蛇x擇獨(dú)立的同期設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也可以由微機(jī)保護(hù)軟件模塊實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　1．5電壓和無功的就地控制 </p><p>　　無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機(jī)等方式實(shí)現(xiàn)。操作方式可手動(dòng)可自動(dòng)，人工操作可就地控制或遠(yuǎn)方控制。 </p><p>　　2．變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)及模式 <

9、/p><p>　　2．１ 目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動(dòng)化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)： </p><p>　?。保┓植际较到y(tǒng)結(jié)構(gòu) </p><p>　　按變電站被監(jiān)控對(duì)象或系統(tǒng)功能分布的多臺(tái)計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。這里所談的‘分布’是按變電站資源物理上的分布（未強(qiáng)調(diào)地理分布），強(qiáng)調(diào)的是從計(jì)算機(jī)的角度來研究分布問題的。 &l

10、t;/p><p>　?。玻┘惺较到y(tǒng)結(jié)構(gòu) </p><p>　　系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機(jī)和后臺(tái)機(jī)構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)，由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。 </p><p>　?。常┓謱臃植际浇Y(jié)構(gòu) </p><p>　　按變電站的控制層次和對(duì)象設(shè)置全站控制級(jí)（站級(jí)）

11、和就地單元控制級(jí)（段級(jí)）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　站級(jí)系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（SCS）、站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）、站工程師工作臺(tái)（EWS）及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)（RTU）。 </p><p>　　站控系統(tǒng)（SCS）：應(yīng)具有快速的信息響應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理分析功能，完成站內(nèi)的運(yùn)行管理及控制（包括就地及遠(yuǎn)方控制管理兩種方式），例如事件記錄、開關(guān)控制及SCADA的數(shù)據(jù)收集功能

12、。 </p><p>　　站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）：應(yīng)對(duì)站內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為站控系統(tǒng)提供運(yùn)行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運(yùn)行信息功能，如擾動(dòng)記錄、站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、二次設(shè)備投入/退出狀態(tài)及設(shè)備的額定參數(shù)等。 </p><p>　　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)： </p><p>　?。?）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

13、，當(dāng)站級(jí)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級(jí)仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級(jí)的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　?。?）可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。 </p><p>　　（3）站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡(jiǎn)化了調(diào)試維護(hù)。 </p><p>　　2．２ 基本的模式 &

14、lt;/p><p><b>　　１）．基本配置： </b></p><p>　　（１） 集中處理集中布置：將集控式屏、臺(tái)都集中布置在主控制室。 </p><p>　?。ǎ玻?分布處理集中布置：將分布式單功能設(shè)備集中組屏仍集中布置在主控制室。 </p><p>　?。ǎ常?分布處理分散布置：將分布式單功能設(shè)備布置在一次設(shè)備的機(jī)

15、柜內(nèi)或采用就地就近組屏分散設(shè)置的方式。 </p><p><b>　?。玻灸Ｊ剑?</b></p><p>　　對(duì)于新建變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式： </p><p>　?。粒畬?duì)于容量較大、設(shè)備進(jìn)出線回路數(shù)較多、供電地位重要且投資較好的變電站，可采用分層分布式結(jié)構(gòu)的雙機(jī)備用系統(tǒng)，輔之相應(yīng)的保護(hù)、測(cè)量、控制及監(jiān)測(cè)功能，并完成遠(yuǎn)方ＲＴＵ的功

16、能。 </p><p>　　Ｂ．對(duì)于容量較小，主接線簡(jiǎn)單，供電連續(xù)性要求不高的變電站，宜取消常規(guī)的配置及前置機(jī)，采用單機(jī)系統(tǒng)，完成保護(hù)、測(cè)量、控制等功能的管理，并完成遠(yuǎn)方ＲＴＵ的功能。 </p><p>　　3． 幾個(gè)問題的認(rèn)識(shí)及探討 </p><p>　　3．１變電站自動(dòng)化的基本概念 </p><p>　　變電站自動(dòng)化是指應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、

17、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動(dòng)裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。其具有以下特征： </p><p>　　１）功能綜合化：是按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個(gè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)下，進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，以達(dá)到協(xié)調(diào)一致的繼電保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)。 </p><p>　　2）操作監(jiān)視屏幕化：當(dāng)變電站有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)?/p>

18、監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)（或主機(jī)）上進(jìn)行，當(dāng)變電站無人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行，不管那種方式，操作維護(hù)人員面對(duì)的都是ＣＲＴ屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。 </p><p>　　3）運(yùn)行管理智能化：體現(xiàn)在無人值班、人機(jī)對(duì)話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫、開關(guān)操作及防誤操作閉鎖等方面，能夠減輕工作人員的勞動(dòng)及人無法做到的工作。 &

19、lt;/p><p>　　3．2實(shí)際工程設(shè)計(jì)的考慮 </p><p>　　為了使實(shí)際工程工作可靠，維護(hù)方便，擴(kuò)展靈活，易于用戶操作和管理，在系統(tǒng)不同的層次，需解決不同的問題。 </p><p><b>　?。保┣爸弥悄軉卧?</b></p><p>　　前置智能單元是系統(tǒng)的基層，執(zhí)行系統(tǒng)最基本的功能，如保護(hù)、測(cè)量、控制等。我們

20、希望這些基層模塊盡量不受網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響，特別是繼電保護(hù)裝置，要求在無網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)下能完成保護(hù)的基本功能，因此在設(shè)計(jì)基層裝置時(shí)，盡量采用自成一體的辦法。 </p><p><b>　?。玻┚W(wǎng)絡(luò)通信層 </b></p><p>　　為了保證網(wǎng)絡(luò)層的完好，應(yīng)該注意對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的監(jiān)視，這可以從后臺(tái)和前置兩個(gè)層次來實(shí)現(xiàn)，在硬件條件比較好的地方，可以采取兩個(gè)獨(dú)立通訊網(wǎng)絡(luò)工作，或同時(shí)工作

21、，或者互為備用。 </p><p><b>　?。常┖笈_(tái)監(jiān)控 </b></p><p>　　后臺(tái)監(jiān)控的操作、管理、維護(hù)是系統(tǒng)中用戶最關(guān)心的問題，為了減少用戶對(duì)廠家的依賴，在后臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)中特別要注意人機(jī)界面的友善性，操作要方便、易學(xué)、易懂，功能的開放性，當(dāng)系統(tǒng)中功能模塊的增加和減少或具有不同通信協(xié)議規(guī)約的設(shè)備加入，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能方便的增加及刪除，操作也簡(jiǎn)單明了，不至