变电站综合自动化系统的研究与应用.doc

变电站综合自动化系统的研究与应用 摘 要：采用变电站综合自动化技术是计算机和通信技术应用的方向，也是对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新趋势，就变电站综合自动化系统进行一些探讨。 关键词：变电站；综合自动化 中图分类号：F49 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2011）15-0240-01 变电站综合自动化系统是以计算机和网络通信技术为基础，将保护、控制、远动、自动装置、故障录波等分散的技术集成在一起，从而实现电网的现代化管理，并可以给运行、安全、设计、施工、检修、维护、管理等诸多方面带来直接或间接的经济效益和社会效益。 1 变电站综合自动化的结构 变电站综合自动化的结构有两种:集中式和分布式。 1.1 集中式结构 集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的，只是每台微型计算机承担的任务多些。 集中式的特点:能实时采集各种模拟量和开关量，完成对变电站的数据采集和实时监控；成本低，占有空间小等。前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能，所以一般采用双机并联运行。软件复杂，修改工作量大，系统调试繁琐。组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。 1.2 分布式结构 分布式结构是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成，一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU提高了处理并行突发事件的能力，解决了运算处理的瓶颈问题。各功能模块之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好的解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点: （1）可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将危险分散。 （2）可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。 （3）站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。 2 变电站自动化系统可以实现的功能 2.1 继电保护 是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能:（1）基本设置。（2）故障记录。状态数据、模拟数据和跳闸记录。（3）存储多套定值。便于定值之间切换。（4）显示和当地修改定值。（5）与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。 2.2 控制和操作功能 操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，接地刀的分合闸操作，变压器分接头控制调节，电容器组投切进行远方操作，并实现保护信号的远方复归。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段，并实现保护信号的远方复归。 2.3 数据采集及处理功能 包括状态数据，模拟数据和脉冲数据。采集了所有断路器、隔离刀闸、接地刀闸的状态；主变的、分接头档位，主变油温，所有系统电气量（电压、电流、频率、有功、无功、功率因数、电度等）；直流系统的所有量，所用变的电压，电流，功率；所有的保护动作信号，断路器、保护装置、自动化系统、公用系统的各类告警信号；全面完整地实现了对整个变电所的监视，能实时显示和实时打印各种信息。 2.4 事件记录（SOE） 事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。实现顺序事件记录，SOE历史数据库能在计算机查询并打印。 2.5 报警功能处理 自动化系统实现了事故告警预报信号和模拟量越限告警，开关不同告警信号启动不同的音响和画面显示，并能实现事后的检索。 2.6 故障录波测距 变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。 2.7 系统的自诊断和自恢复系统 系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置，要具有可维护性和可扩展性。 2.8 数据处理和记录 历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有:（1）断路器动作次数；（2）断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；（3）输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；（4）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；（5）控制操作及修改整定值的记录。根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。 2.9 GPS同步功能 用GPS卫星对时系统，确保了系统内所有单元时钟的同步性和精确性，有利于故障时对整个电网系统的全面分析。 2.10 人机联系系统的自诊断功能 系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。 3 提高变电站综合自动化系统可靠性的措施 变电站综合自动化系统具有功能强、自动化水平高、缩短维修周期及可实现无人值班等优越性，但由于它是高技术在变电站的应用，目前不少工作在变电站第一线的技术人员与运行人员，对它的技术和系统结构还不了解，对其可靠性问题还比较担心；另一方面，变电站综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，但它们的工作环境是电磁干扰极其严重的强电场所，确实会影响到各个元器件的正常工作。 3.1 抑制干扰源的影响 外部干扰源是变电站综合自动化系统外部产生的，无法消除。但这些干扰往往是通过连接导线由端子串入自动化系统的。因此，可采取屏蔽措施及减少强电回路的感应耦合等方法。 3.2 接地和减少共阻抗耦合 接地是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方法。在变电站设计和施工过程中，把接地和屏蔽很好地结合起来，可以解决大部分干扰问题。行之有效的接地有一次系统接地、二次系统接地、变电站综合自动化系统的工作接地等。 3.3 隔离措施 采取良好的隔离和接地措施，可以减小干扰传导侵入。在变电站综合自动化系统中行之有效的隔离措施有模拟量的隔离、开关量输入、输出的隔离及其他隔离措施。 3.4 滤波 滤波是抑制自动化系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种。对于串入信号回路的差模干扰，采用滤波的方法可以有效地滤除；对于共模干扰可采用双端对称输入来抑制。 3.5 计算机供电电源的抗干扰措施 大多数综合自动化系统的监控机或管理机的供电电源常采用交流220V，一般取自站用变压器，这种情况下，电网的冲击，电压和频率的波动将直接影响到微机系统运行的可靠性和稳定性，甚至会造成死机。对计算机交流供电系统可采用隔