变电站自动化系统的新发展.docx

变电站自动化系统的新发展 变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平， 在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自 动化技术实现无人值班，而且在 220kV 及以上的超高压变 电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电 网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性。 然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关电式电 流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行 操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实 时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产 生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统即将出现。 一、数字化变电站自动化系统的特点 1.智能化的一次设备 一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路 采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器 及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代 传统的导线连接。 2.网络化的二次设备 变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭 锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压 无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测 装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设 备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出 现常规功能装置重复的 I/O 现场接口，通过网络真正实现 数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑 的功能模块。 3.自动化的运行管理系统 变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、 状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化； 变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故 障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备 检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状 态检修”。 二、数字化变电站自动化系统的结构 在变电站自动化领域中，随着智能化电气的发展，变 电站自动化技术进入了数字化的新阶段。数字化变电站自 动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设 备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次， 根据 IEC6185A 通信协议草案定义，这三个层次分别称为 “过程层”、“间隔层”、“站控层”。 1.过程层 过程层是一次设备与二次设备的结合面。过程层的主 要功能分三类：电力运行实时的电气量检测；运行设备的 状态参数检测；操作控制执行与驱动。 电力运行的实时电气量检测。 与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐 波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过 间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统 的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光 电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所 取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性 好，开关装置实现了小型化、紧凑化。 运行设备的状态参数在线检测与统计。 变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、 断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。 在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特 性以及工作状态等数据。 操作控制的执行与驱动。 操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制， 电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电 源充放电控制。 2.间隔层 间隔层设备的主要功能是：汇总本间隔过程层实时数 据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施本间隔操作 闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、 统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启 下的通信功能，保证网络通信的可靠性。 3.站控层 站控层的主要任务是：通过两级高速网络汇总全站的 实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据 库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接 收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行； 在线可编程的全站操作闭锁控制；站内当地监控，人机联 系；对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在 线修改参数；变电站故障自动分析和操作培训。 三、数字化变电站自动化系统中的网络选型 网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可 靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电 站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运 行一般是在同一个 CPU 控制下进行的，而全数字化的系统 中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多 个 CPU 协同完成的，如何控制好采样的同步和保护命令的 快速输出是一个复杂问题，关键技术是网络通信速度的提 高和合适的通信协议的制定。 四、数字化变电站自动化系统发展中的主要问题 在三个层次中，数字化变电站自动化系统的研究正在 自下而上逐步发展。目前主要存在的问题是：1研究开发 过程中专业协作需要加强，比如智能化电器的研究至少存 在机、电、光三个专业协同攻关；2材料器件方面的缺陷 及改进；3试验设备、测试方法、检验标准，特别是 EMC 控制与试验还是薄弱环节。 五、结束语 本文论述了数字化变电站综合自动化系统的特征、结 构及