變電站自動化技術的應用

變電站自動化技術的應用

隨著電氣工業(yè)進入大規(guī)模電網(wǎng)、大型氣田和高壓電氣時代，實現(xiàn)能源自動開采和個人監(jiān)測時間已成為電氣系統(tǒng)自動化發(fā)展的主流，技術日益成熟。它是社會主義市場經(jīng)濟體制下電力企業(yè)減人增效的具體措施,也是提高變電站建設與運行質(zhì)量的重要技術手段。根據(jù)國家電力公司的規(guī)劃,110kV以下的變電站均要求逐步實現(xiàn)綜合自動化和無人值班。變電站實現(xiàn)綜合自動化后,能將變電站的控制、信號、測量、保護、自動裝置、遠動裝置等二次設備及其功能利用微機技術進行功能的重新組合、優(yōu)化和替代設計,對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)。它是自動化技術、計算機技術、通訊技術在變電站領域的綜合應用,體現(xiàn)了功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化的特點。從我國變電站無人值班發(fā)展歷史來看,首先是一些常規(guī)變電站在實現(xiàn)了四遙(即遙信、遙測、遙控、遙調(diào))以后,不設專門的值班運行人員,變電站實現(xiàn)無人值班,變電站的運行與調(diào)度完全由調(diào)度中心站控制,只有當檢修或事故處理時才派運行人員到變電站進行相應工作(當然變電站的防火和保衛(wèi)工作需專職人員擔任)。可見,變電站實現(xiàn)綜合自動化為無人值班提供了可靠的技術支持,無人值班變電站為綜合自動化的發(fā)展開辟了廣闊的應用場所。1設備選型和使能發(fā)揮出最大的作用根據(jù)國家技術政策及省內(nèi)變電站的實際情況不能把35kV,110kV,220kV,500kV的變電站,一概而論地實現(xiàn)計算機保護、計算機電能計量、計算機運行監(jiān)控、計算機報警等高水平綜合自動化,而應實現(xiàn)不同程度的自動化水平及無人值班。在機型的選擇上不能五花八門,應綜合統(tǒng)籌,避免出現(xiàn)通訊規(guī)約的不匹配。從實際應用情況看,實現(xiàn)無人值班站采用的技術手段也不相同,有的是引進國外設備,有的是引進國外技術在國內(nèi)制造的,也有的是國內(nèi)研制開發(fā)的產(chǎn)品,產(chǎn)品的質(zhì)量與價格水平相差甚大。就我省推廣無人值班站而言,設備選型工作是首要的問題。據(jù)統(tǒng)計,到1998年底,全國已有300多座改造和新建的無人值班變電站投運,這些變電站實現(xiàn)自動化的基本方式有:1)保留傳統(tǒng)保護模式,采用加RTU方式,增設“三遙”或“四遙”遠動設備和接口,實現(xiàn)變電站無人值班,如煙臺供電局110kV變電站。2)采用簡易微機集控裝置,并增設“三遙”或“四遙”遠動接口的小型變電站實現(xiàn)無人值班,如揚州金營供電局的35kV變電站。3)應用微機、遠動綜合自動化技術實現(xiàn)對變電站“三遙”或“四遙”,以調(diào)度值班代替現(xiàn)場值班,如太原供電局下元、廣場、大吳等110kV變電站。方式3)智能化程度高、可靠性強、靈敏度好,是中壓變電站較為理想的方案。全國各省市無人值班變電站的發(fā)展水平是不平衡的,有的省110kV及以下變電站無人值班比例達到78%～80%,如廣東、山東等省。而我省在220kV以下變電站中,有一定數(shù)量的無人值班站;但與全國先進地區(qū)相比,差距還是較大的,需要急起直追趕超他們。2分布網(wǎng)絡式rtu的特點美國DOCU系統(tǒng)技術公司生產(chǎn)的分布網(wǎng)絡式RTU9500是變電站綜合自動化及無人值班站的核心部分。新型的微機保護、電能計量、運行監(jiān)察及報警裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞、同步、邏輯處理,以及與主站的通訊等都可以通過它的RTU來實現(xiàn)。RTU9500可以用于小到幾十個量的小站或大到幾千個量的大站,它可方便的接入不同的規(guī)約,能適應不同水平的變電站綜合自動化的要求。RTU9500的主要特點有:1)獨特性。諧波分析,故障監(jiān)測和記錄,波形和圖像顯示,還有對時功能。2)先進的技術。分布網(wǎng)絡式RTU通過1.2Mbps的速度連接在LAN網(wǎng)上,LAN網(wǎng)使用最少的電纜,能減少干擾帶來的錯誤。3)不停機運行。不管是當?shù)氐倪€是主站的節(jié)點,均能對故障進行隔離,能在不停機運行時,在線更換節(jié)點。4)經(jīng)濟性。在控制設備附近安裝節(jié)點,可節(jié)省費用。5)可視性和控制性。在測量節(jié)點上俘獲交流波形,不管是當?shù)氐倪€是遠方諧波和波形畸變以及其它的干擾都能被檢測和顯示。6)其它功能。串口節(jié)點(serialnode)可連接可編程控制器(PLC)、智能電子儀表(IED)、微機保護等設備,可與GE公司、Siemens公司等眾多公司的設備連接。每個串口節(jié)點均有自己的數(shù)據(jù)庫,這為變電站綜合自動化與無人值班提供了保證。RTU9500的系統(tǒng)性很強,它能把變電站內(nèi)的計算機保護、電能計量、運行監(jiān)察和報警裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞、同步、邏輯處理合為一體。主站工作站通過一點多址無線電通訊方式(或電話線、載波、微波等方式),可同時將多個變電站的遙測、遙信、遙控數(shù)據(jù)調(diào)集。如果主站裝設有運行監(jiān)察裝置、計算機電能計量裝置,RTU9500也能與變電站的計算機保護、智能報警裝置之間進行數(shù)據(jù)傳遞、同步、邏輯處理。可對各個變電站實現(xiàn)分時控制可分別累計電能量和總電能量,自動編輯管理報表、事件順序記錄功能、鍵盤操作功能、CRT畫面顯示功能、定時打印報表和隨機打印各類報表等。主站工作站在各個變電站實現(xiàn)無人值班后,把各站的值班工作轉(zhuǎn)移給主站實行集中計算機管理。RTU9500對不同的變電站都能適用。它能把變電站的智能型自動化功能歸為自己網(wǎng)絡的一部分,對非智能型設備通過“四遙”傳遞,使變電站實現(xiàn)無人值班。3酶系統(tǒng)故障調(diào)和地調(diào)變電站綜合自動化系統(tǒng)一般包括變電站數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工處理、設備保護及遠方操作控制等部分。目前省內(nèi)設計35kV和110kV變電站綜合自動化裝置后,把無人值班工作傳遞給縣調(diào)和地調(diào)。按此推論,220kV變電站無人值班工作應傳遞給省中調(diào),500kV變電站應傳遞給華北網(wǎng)調(diào),把調(diào)度工作與變電站運行操作工作合二為一。變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1.3.1變壓器分接頭狀態(tài)數(shù)據(jù)采集的參數(shù)類型有狀態(tài)量、模擬量、脈沖量及保護量。狀態(tài)量包括斷路器及反應運行方式的刀閘狀態(tài)、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置等;模擬量包括母線電壓,進線線路有功、無功電流,主變壓器中、低壓側(cè)有功功率、無功功率,電容器三相電流等;脈沖量主要指電能表輸出的電能量;保護量包括保護動作信號、保護狀態(tài)、保護定值等。3.2監(jiān)視和數(shù)據(jù)處理a.重要參數(shù)越限監(jiān)視與處理,包括母線電壓、頻率監(jiān)視、主變和線路過負荷監(jiān)視、直流母線電壓越限監(jiān)視等;b.數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理,包括日、月最大值、最小值,整定點統(tǒng)計,電量統(tǒng)計,開關正常和事故分合閘統(tǒng)計;c.事件記錄,對開關變位、保護動作等進行記錄。3.3保護站內(nèi)a.線路保護:快速、可靠和有選擇地切除各種類型的線路故障,包括10kV,35kV,110kV線路的保護;b.變壓器保護:包括各電壓等級的各類二圈或三圈變壓器的保護,有主變差動保護、差動速斷保護、帶方向和不帶方向的過電流保護、過負荷保護、非電量保護等;c.電容器保護:對站內(nèi)裝設的并聯(lián)補償電容器組,進行故障及異常情況(如過流速斷保護)的切除及報警;d.其它保護:如系統(tǒng)接地保護,備用電源自投保護等。3.4實現(xiàn)了變電站的自動運行在調(diào)度中心或集控站以斷路器、電動刀閘進行分合控制;無功/電壓自動/手動遠方操作;保護定值遠方修改;現(xiàn)場操作防誤閉鎖等。變電站綜合自動化的實施,不僅提高了數(shù)據(jù)和命令傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性,使電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行有了保證。同時,隨著變電站信息管理系統(tǒng)的推出,各種報表生成、各種信息采集、儲存、加工、顯示、打印、故障錄波和事件順序記錄,也將自動完成,極大地提高了變電站的運行管理水平運行中的變電站在不改造PK型控制盤、保護盤、直流盤、站用電盤和電動開合斷路器、隔離開關情況下,通過“四遙”傳遞到主站工作站,實現(xiàn)無人值班,既適用于舊站改造,也適用于新站建設。這種方式已在北京供電局左安門、草橋、太陽宮三個均為220kV的變電站改造中得到應用并受到一致好評。4本地區(qū)自動化程度不高,檢變電站綜合自動化與無人值班可以提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行水平,減少基建投資,已成為電力行業(yè)城網(wǎng)改造的重要工作內(nèi)容,在實際應用中應注意幾點:1)目前國內(nèi)外綜合自動化系統(tǒng)的制造廠家較多,質(zhì)量和功能也參差不齊,本地區(qū)電力系統(tǒng)內(nèi)采用的自動化系統(tǒng)應是可靠的,型號不能太多,這是解決有效運行和維護的良策。2)應注意解決自動化的