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安全 电力 农电 用电 开展 2009 农安 全员

变电站综合自动化设备应用规划及年度建设计划

作者:刘一诺     文章来源:电力资料网    更新时间:2011年10月31日     
内容预览


  
一、变电站综合自动化的主要内容
     对35KV及以下电压等级变电站,以提高供电安全与供电质量,改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电站综合自动化系统,对变电站的二次设备进行全面的改造,取消的保护、测量、监视和控制屏,全面实现变电站综合自动化,以提高变电站的监视和控制技术水平,改进管理,加强用户服务,实现变电站无人值班。
  变电站综合自动化要实现:
   (1)随时在线监视电网运行参数、设备运行状态;自检、自诊断设备本身的异常运行,发现变电站设备异常变化或装置内部异常时,立即自动报警并闭锁相应的出口,以防止事态扩大。
   (2)电网出现事故时,快速采样、判断、决策,迅速隔离和消除事故,将故障限制在最小范围。
   (3)完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传,保证自动和遥控调整电能质量。
  变电站综合自动化应包括两个方面:
  (1)横向综合:利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起,替代或升级老设备。
  (2)纵向综合:在变电站层这一级,提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能,增加变电站内部和各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术,在控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术,在控制中心实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析,或在变电站当地自动化功能协调之下,完成电网故障后自动恢复。
  变电站综合自动化与一般自动化区别在于:自动化系统是否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。
  二、变电站综合自动化系统的特点
   变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电站二次系统不同的是:各个保护、测控单元既保持相对独立,(如继电保护装置不依赖于通信或其他设备,可自主、可靠地完成保护控制功能,迅速切除和隔离故障),又通过计算机通信的形式,相互交换信息,实现数据共享,协调配合工作,减少了电缆和没备配置,增加了新的功能,提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。
  (1)功能综合化。变电站综合自动化系统是各技术密集,多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能;微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置;微机保护子系统和监控系统相结合,综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。
  (2)分级分布式微机化的系统结构。综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成,采用分布式结构,通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来,构成一个分级分布式的系统。一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作,实现各种功能。
  (3)测量显示数字化。用CRT显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表,直观、明了;而打印机打印报表代替了原来的人工抄表,这不仅减轻了值班员的劳动强度,而且提高了测量精度和管理的科学性。
  (4)操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化,使原来常规庞大的模拟屏被CRT屏 幕上的实时主接线画面取代;常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作,被屏 幕上的鼠标操作或键盘操作所取代;常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代;常规的光字牌报警信号,被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代,即通过计算机上的CRT显示器,可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。
  (5)运行管理智能化。智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能,例如:电压、无功自动调节,不完全接地系统单相接地自动选线,自动事故判别与事故记录,事件顺序记录,制表打印,自动报警等,更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化,实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能,这对于提高变电站的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的,也是常规的二次系统所无法实现的。变电站综合自动化的出现为变电站的小型化、智能化、扩大设备的监控范围、提高变电站安全可靠、优质和经济运行提供了现代化的手段和基础保证。它的运用取代了运行工作中的各种人工作业,从而提高了变电站的运行管理水平。
  变电站综合自动化是实现无人值班(或少人值班)的重要手段,不同电压等级、不同重要性的变电站其实现无人值班的要求和手段不尽相同。但无人值班的关键是通过采取种种技术措施,提高变电站整体自动化水平,减少事故发生的机会,缩短事故处理和恢复时间,使变电站运行更加稳定、可靠。
  变电站综合自动化的优点有:
  (1)控制和调节由计算机完成,减少了劳动强度,避免了误操作。
  (2)简化了二次接线,整体布局紧凑,减少了占地面积,降低变电站建设投资。
  (3)通过设备监视和自诊断,延长了设备检修周期,提高了运行可靠性。
  (4)变电站综合自动化以计算机技术为核心,具有发展、扩充的余地。
  (5)减少了人的干预,使人为事故大大减少。
  (6)提高经济效益。减少占地面积,降低了二次建设投资和变电站运行维护成本;设备可靠性增加,维护方便;减轻和替代了值班人员的大量劳动;延长了供电时问,减少了供电故障.
三、变电站综合自动化的功能
 (一)、监控子系统的功能
  监控子系统应取代常规的测量系统,取代指针式仪表;改变常规的操作机构和模拟盘,取代常规的告警、报警、中央信号、光字牌等;取代常规的远动装置等等。监控子系统功能有:
  1数据采集
  数据采集有两种。一种是变电站原始数据采集。原始数据直接来自一次设备,如:电压互感器、电流互感器的电压和电流信号、变压器温度以及断路器辅助触点、一次设备状态信号。变电站的原始数据包括模拟量和开关量。另一种是变电站自动化系统内部数据交换或采集。典型的如:电能量数据、直流母线电压信号、保护动作信号等。变电站的数据包括模拟量、开关量和电能量。
  (1)模拟量的采集。各段母线电压、母联及分段断路器的电流、线路及馈线电压、电流、有功功率、无功功率,主变压器电流、有功功率和无功功率,电容器和并联电抗器电 流、直流系统电压、站用电电压、电流、无功功率以及频率、相位、功率因数等。另外,还有少数非电量,如变压器温度保护、气体保护等。模拟量的采集有交流和直流两种形式。交流采样是将电压、电流信号不经过变送器,直接接人数据采集单元。直流采样是将外部信号,如交流电压、电流,经变送器转换成适合数据采集单元处理的直流电压信号后,再接人数据采集单元。在变电站综合自动化系统中,直流采样主要用于变压器温度、气体压力等非电量数据的采集。
  (2)开关量的采集。断路器、隔离开关和接地开关的状态,有载调压变压器分接头的位置,同期检测状态、继电保护动作信号、运行告警信号等,这些信号都以开关量的形式,通过光隔离电路输入至计算机。
  (3)电能计量。电能计量指对电能(包括有功和无功电能)的采集,并能实现分时累加、电能平衡等功能。数据采集及处理是变电站综合自动化得以执行其他功能的基础。
   2..数据库的建立与维护
   监控子系统建立实时数据库,存储并不断更新来自I/O单元及通信接口的全部实时数据;建立历史数据库,存储并定期更新需要保存的历史数据和运行报表数据。
  3.顺序事件记录及事故追忆
   顺序事件记录包括:断路器跳合闸记录,保护及自动装置的动作顺序记录,断路器、隔离开关、接地开关、变压器分接头等操作顺序记录,模拟输入信号超出正常范围等。事故追忆功能。事故追忆范围为事故前1min到事故后2min的所有相关模拟量值,采样周期与实时系统采样同期一致。
  4.故障记录、录波和测距功能变电站的故障录波和测距采用两种方法,一是由微机保护装置兼作故障记录和测距,再将记录和测距的结果送监控系统存储及打印输出或直接送调度主站;另一种方法是采用专用的微机故障录波器,并且故障录波器应具有串行通信功能,可以与监控系统通信。对35kv及以下的配电线路,很少设置专门的故障录波器,为了分析故障的方便,可设置简单故障记录功能。对于大量中、低压变电站,没有配置专门的故障录波装置。而对10kv出线数量大、故障率高的,在监控系统中设置了故障记录功能,这对正确判断保护的动作情况及正确分析和处理事故是非常必要的。
  5.操作控制功能。无论是无人还是少人值班的变电站,运行人员都可通过CRT屏幕对断路器、允许远方电动操作的隔离开关和接地开关进行分、合操作;对变压器及站用变压器分接头位置进行调节控制;对补偿装置进行投、切控制,同时,要能接受遥控操作命令,进行远方操作;为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备,在设计时,应保留人工直接跳、合闸方式。操作控制有手动和自动控制两种控制方式。手动控制包括调度通信中心控制、站内主控制室控制和就地控制,并具备调度通信中心/站内主控室、站内主控制室/就地手动的控制切换功能;自动控制包括顺序控制和调节控制。
  6.安全监视功能。监控系统在运行过程中,对采集的电流、电压、主变压器温度、频率等量要不断进行越限监视,如发现越限,立刻发出告警信号,同时记录和显示越限时间和越限值,另外还要监视保护装置是否失电,自控装置是否正常等。
  7人机联系功能
  (1)CRT显示器、鼠标和键盘是人机联系桥梁。变电站采用微机监控系统后,无论是有人值班还是无人值班,最大的特点之一是操作人员或调度员只要面对CRT显示器的屏幕,通过操作鼠标或键盘,就可以对全站的运行工况、运行参数一目了然,可对全站断路器和隔离开关等进行分、合操作,彻底改变了传统的依靠指针式仪表和模拟屏或操作屏等进行操作。
  (2)CRT显示画面。作为变电站人机联系的主要桥梁手段的CRT显示器,不仅可以取代常规的仪器、仪表,而且可实现许多常规仪表无法完成的功能。其可显示采样和计算的实时运行参数(U、I、P、Q、cos~v、有功电能、无功电能及主变压器温度、系统频率,等)、实时主接线图、事件顺序记录、越限报警、值班记录、历史趋势、保护定值自控装置的设定值、故障记录和设备运行状态等。
  (3)输入数据。指输入电流互感器和电压互感器变比、保护定值和越限报警定值、测控装置的设定值、运行人员密码等。
  8.打印功能。定时打印报表和运行日志;断路器、隔离开关操作记录;事件顺序记录;越限;召唤;抄屏;事故追忆等。
  9,数据处理与记录功能。在监控系统中,数据处理和记录也是很重要的环节。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容。此外,为了满足继电保护专业人员和变电站管理的需要,必须进行一些数据统计,主要有:记录母线电压日最高值和最低值以及相应的时间;主变压器及各条线路的功率、功率因数及电能的计算和统计;计算配电电能的平衡率;统计断路器、避雷器、重合闸的动作次数;统计断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数;记录控制操作和定值的修改;事件顺序记录及事故追忆等。
  10谐波的分析与监视。电能质量的一个重要指标是其谐波要限制在国标规定的范围内。随着非线性元件和设备的广泛使用,使电力系统的谐波成分明显增加,并且其影响程度越来越严重,目前,谐波“污染”已成为电力系统的公害之一。因此,在综合自动化系统中,必须重视对谐波含量的分析和监视。对谐波“污染”严重的变电站,要采取适当的抑制措施,降低谐波含量。
  11报警处。报警处理内容包括:设备状态异常、故障;测量值越限及计算机监控系统的软/硬件、通信接口及网络故障等。
  12.画面生成及显示。画面显示的信息包括:日历时间、经编号的测点、表示该点的文字或图形、该点实时数据或历史数据、经运算或组合后的各种参数等。由画面显示的内容包括:全站生产运行要的电气接线图、设备配置图、运行工况图、电压棒形图、实时参数曲线图、各种信息报告、操作票、工作票及各种运行报表等。
  13.在线计算及制表功能
  (1)对变电站运行的各种常规参数进行统计及计算,如:日、月、年中的最大值、最小值及其出现的时间、电压合格率、变压器负荷率、全站负荷及电能平衡率等。
  (2)对变电站主要设备的运行状况进行统计及计算,如:断路器正常操作及事故跳闸次数、变压器分接头调节的档次、次数、停运时间等。
   (3)利用以上数据生成不同格式的生产运行报表。并按要求方式打印输出。
  14.电能量处理。电能量处理包括变电站各种方式采集到的电能量进行处理、对电能量进行分时段的统计计算以及当运行方式的改变而自动改变计算方法并在输出报表上予以说明等。
  15远动功能
  监控子系统能实现DL 5002—2005《电网调度自动化设计技术规程》、DL 5003-2002《电力系统调度自动化设计技术规程》中与变电站有关的全部功能,满足电网电能实时性、安全性和可靠性。
  16.运行管理功能。运行管理功能包括:运行操作指导、事故记录检索、在线设备管理、操作票开列、模拟操作、运行记录及交接班记录等。
  除上述功能外还具有:时钟同步、防误闭锁、同步、系统自诊断与恢复以及与其他设备接口等功能。
  (二)、微机保护系统功能
  微机保护系统功能是变电站综合自动化系统的最基本、最重要的功能,它包括变电站的主设备和输电线路的全套保护:高压输电线路保护和后备保护;变压器的主保护、后备保护以及非电量保护;母线保护;低压配电线路保护;无功补偿装置保护;站用变保护等。各保护单元,除应具备独立、完整的保护功能外,还应具有以下附加功能:
  (1)具有事件记录功能。事件记录包括发生故障、保护动作出口、保护设备状态等重要事项的记录。
   (2)具有与系统对时功能。以便准确记录发生事故和保护动作的时间。
  (3)具有存储多种保护定值功能。
  (4)具备当地人机接口功能。不仅可显示保护单元各种信息,还可通过它修改保护定值。
   (5)具备通信功能。提供必要的通信接口,支持保护单元与计算机系统通信协议。
截止目前,我单位只有三陵变电所基本具备综合自动化的基本条件
变电所二次系统采用的是北京四方公司的CSC2000变电站综合自动化系统,其系统配置分为两个层次,间隔层采用集中组屏方式,组屏方案如下:
   1.主变保护一面屏
   2.35kV线路保护测控一面屏
   3.10kV线路及分段保护测控一面屏
   4.电容器保护测控一面屏
   5.公用屏一面(通讯部分、主变测控、集中遥信采集、小电流接地选线装置)
   6.智能电度表屏一面
      上述保护测控屏再加上直流屏共计9块,设置在主控制室,完成整个变电所数据采集、监视控制、自动装置、保护及计量工作。变电站层设在所内微机室,监控主机能以图形显示、报表打印、语言报警、定值整定、数据处理、等多种方式对变电所运行状态实时监控,对可控装置进行控制、调节以及将本系统远动信息向调度传送且接受调度的信息。
   变电所内通讯网为监控主机和通信转换器、保护管理单元及部分智能模块之间采用网络接口和高速以太网通信,遵循国际上标准的TCP/IP通信协议,内嵌IEC870-5-103通信规约;间隔内各智能模块采用RS485通信方式,遵循IEC870-5-103通信规约,采用主从问答方式。该变电所自动化系统自2010年8月投运以来,性能稳定,运行可靠,保护动作正确,接地选线装置灵敏。
作为县农电企业,由于资金和技术等条件的制约,变电站综合自动化建设和改造还有待时日,我们将利用中央投资农网改造升级建设这一契机,对沙兰变电所、镜泊变电所、马河变电所进行自动化改造,使其具备综合自动化的基本功能
年度建设计划
 

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