就變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　就變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要:建立自動(dòng)化變電站是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但是數(shù)字化變電站要特別關(guān)注開(kāi)放式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)及其安全性要求。變電站是一個(gè)科技領(lǐng)域發(fā)展的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是變電站技術(shù)的提高，也是一個(gè)不斷創(chuàng)新的理念。本文主要研究變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用和注意的問(wèn)題。 </p><p>　　關(guān)鍵字: 變電站自動(dòng)化數(shù)字化 </p&g

2、t;<p>　　中圖分類號(hào)：TM411+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　0引言 </b></p><p>　　在變電站領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開(kāi)關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站即將進(jìn)入自動(dòng)化新階段。自動(dòng)化變電站是一個(gè)不斷發(fā)展的概念，目前它是由電子式互感器、智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在通信規(guī)范

3、基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。變電站的自動(dòng)化,首先體現(xiàn)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)放式數(shù)字化。 </p><p>　　1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)——數(shù)字化的特點(diǎn) </p><p>　　1.1智能化的一次設(shè)備 </p><p>　　一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，

4、數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。 </p><p>　　1.2網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備 </p><p>　　變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無(wú)功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、

5、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O 現(xiàn)場(chǎng)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。 </p><p>　　1.3自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng) </p><p>　　變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無(wú)紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)

6、提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見(jiàn)；系 </p><p>　　統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。 </p><p>　　2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)——數(shù)字化的結(jié)構(gòu) </p><p>　　數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化 </p><p>　　的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次

7、設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，根 </p><p>　　據(jù) IEC6185A 通信協(xié)議草案定義，這三個(gè)層次分別稱為“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”。 </p><p><b>　　2.1過(guò)程層 </b></p><p>　　過(guò)程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說(shuō)過(guò)程層是指智能 </p><p>　　化電氣設(shè)備的

8、智能化部分。過(guò)程層的主要功能分三類： </p><p>　　2.1.1 電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè) </p><p>　　與傳統(tǒng)的功能一樣，主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測(cè)，其他電氣量如有功、無(wú)功、電能量可通過(guò)間隔層的設(shè)備運(yùn)算得出。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代；采集傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾

9、性能強(qiáng)，絕緣和抗飽和特性好，開(kāi)關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)了小型化、緊湊化。 </p><p>　　2.1.2運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測(cè)與統(tǒng)計(jì) </p><p>　　變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2.1.3操作控制的執(zhí)行與

10、驅(qū)動(dòng) </p><p>　　操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容、電抗 </p><p>　　器投切控制，斷路器、刀閘合分控制，直流電源充放電控制。過(guò)程層的控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)大部分是被動(dòng)的，即按上層控制指令而動(dòng)作，比如接到間隔層保護(hù)裝置的跳閘指令、電壓無(wú)功控制的投切命令、對(duì)斷路器的遙控開(kāi)合命令等。 </p><p><b>　　2.2間隔層 &l

11、t;/b></p><p>　　間隔層設(shè)備的主要功能是：匯總本間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；實(shí)施操作同期及其他控制功能；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過(guò)程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí)，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。 </p><p

12、><b>　　2.3站控層 </b></p><p>　　站控層的主要任務(wù)是：通過(guò)兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過(guò)程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能； </p><p>　　具有（或備有）站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯

13、示、操作、打印、 </p><p>　　報(bào)警，甚至圖像、聲音等多媒體功能；具有對(duì)間隔層、過(guò)程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；具有 ( 或備有 ) 變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。 </p><p>　　變電站自動(dòng)化系統(tǒng)——數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)選型 </p><p>　　常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中單套保護(hù)裝置的信息采集與保護(hù)算法的運(yùn)行一般是在同一個(gè) CPU 控

14、制下進(jìn)行的，使得同步采樣、A/D 轉(zhuǎn)換，運(yùn)算、輸出控制命令，整個(gè)流程快速、簡(jiǎn)捷。而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個(gè) CPU 協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。 </p><p>　　如果采用通常的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動(dòng)化 </p>&

15、lt;p>　　的技術(shù)要求。目前以太網(wǎng)（Internet）異軍突起，已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域，固化 OSI 七層協(xié)議，速率達(dá)到 100MHz 的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)全部采用 100MHz 以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。 </p><p>　　4變電站自動(dòng)化系統(tǒng)——數(shù)字化發(fā)展的主要問(wèn)題 </p><p>　　目前化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)主要存在的問(wèn)

16、題： </p><p>　　發(fā)展過(guò)程中專業(yè)協(xié)作需要加強(qiáng)，比如智能化電器的研究至少存在機(jī)、電、光三個(gè)專業(yè)協(xié)同攻關(guān)； </p><p>　　試驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，特別是 EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗(yàn)還是薄弱環(huán)節(jié)。 </p><p><b>　　5 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的

17、發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，不僅中壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸變電和電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行管理水平。但是，技術(shù)的發(fā)展是無(wú)止境的，所以實(shí)現(xiàn)全局自動(dòng)化系統(tǒng)是最終目標(biāo)。 </p><p><b>　　6 參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 樊唯欽．自動(dòng)化變電站的發(fā)展與應(yīng)用[J]．