吴翔

中图分类号:TM76文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)12-046-01

摘要:电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点,就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡,一旦失去平衡生产过程就要受到破坏,甚至造成系统瓦解,无法维持正常生产。随着经济的快速发展,全国乃至全世界凸现缺电局面,如何进一步优化调度,加强电力资源的优化配置,最大限度满足电力需求成为人们探讨的问题之一。又随着计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展,变电站综合自动化技术进一步优化,整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。这项技术将引起电力行业有关部门的重视,成为变电站设计核心技术之一。

关键词:微机保护;数据采集;事件记录及故障录波测距;控制与操作互锁

随着经济的快速发展,我国电力需求迅速增长,由于产业结构调整和居民生活水平的提高,第三产业和居民生活用电比重上升,制冷制热负荷大幅度增加,使得电网规模不断扩大,高电压、大机组、长距离输电、电网互联的趋势,使电网结构越来越复杂,各级调度中心要求更多的信息,以便及时掌握电网及变电站的运行情况;提高变电站的可控性,要求更多的采用远方集中控制、操作、反事故措施等。变电站采用无人值班管理模式,提高劳动生产率,减少人为误操作的可能,提高运行可靠性。尽管综合自动化并非无人值班的必要条件,但综合自动化将变电站的二次设备综合在一起,使用电脑技术实现其功能,为变电站的小型化、扩大监控范围及提高可靠性开辟了前景,它的使用将为变电站无人值班提供强而有力的支持。变电站的综合自动化技术将引起电力行业有关部门的重视,成为变电站设计核心技术之一。

变电站的综合自动化由电脑继电保护和监控系统组成。最明显的特征有以下四个方面:1、功能综合化。2、结构电脑化。3、操作监视屏幕化。4、运行管理智能化。变电站的总体结构采用分布式结构,引入计算机局域网技术,将站内所有的智能化装置连接起来。网上节点分成两大类:主站和子站。主站,例如就地监控主站和远方通信主站,可以同网上任意子站通信,但是他们本身不需要设置数据采集系统,而是通过LAN收集由各子站采集的数据,不需要任何控制执行机构,通过LAN可将命令传送到相应子站去执行,因而主站实际上只是一个规约转换器。子站原则上按一次设备组织,例如一条线路、一个变压器等,每一个子站应包括保护、录波、测量及控制等所有功能。设计原则是:凡是可以在子站完成的功能,尽量有子站就地独立处理,不要依赖通信网和主站,特别是象继电保护那样特别重要而又要快速决策的功能。

变电站综合自动化应该改变常规的保护装置不能与外界通信的缺陷,取代常规的测量系统,如变送器、录波器、指针式仪表等;改变常规的操作机构,如操作盘、模拟盘、手动同期及手控无功补偿等装置;取代常规的告警、报警装置,如中央信号系统、光字牌等;取代常规的电磁式、机械式防误闭锁设备;取代常规的远动装置等。归纳其功能有如下几个方面:

一、微机保护

微机保护包括线路保护、变压器保护、馈电线保护、母线保护、电容器保护、备用电源自投等,高压系统则包括主保护和后备保护。各类保护包括:故障记录、存储多套定值、显示及当地修改定值以及与监控系统通信的功能。

二、数据采集

包括状态量、模拟量、脉冲量等。① 状态量数据的采集有:断路器状态、隔离开关状态、同期检测状态、锁定状态,变电站一次设备运行告警信号,变压器分接头位置信号,网门及接地信号等,大部分采用光电隔离方式的开关量中断输入或周期性扫描采样获得,其中有些信号可通过“电脑防误闭锁系统”的串行口通信而获得。对保护动作信号则采用串行口或LAN网络通过通信方式获得。②模拟量采集有各段母线电压、线路电压、电流和功率值,馈线电流、电压及功率值,频率、相位等,使用交流采样方式或常规送变器加A/D转换方式。③脉冲量,是指电能表输出的电度量,这种量的采集在硬件接口上与状态量相同。

三、事件记录及故障录波测距

事件记录包括保护动作序列记录、开关跳合记录。分辨率一般在1——5ms之间。微机保护或监控采集环节必须有足够的内存,能存放100个事件顺序记录,确保当后台监控系统或远方监控主站通信中断时不丢失事件信息。变电站故障录波可采用配置专用微机故障录波器或由微机保护装置兼作记录及测距计算,再将数字化的波形及测距结果送监控系统,由监控系统存储及打印波形。

四、控制与操作互锁

操作人员可通过CRT屏幕对断路器、隔离开关的开合进行操作,可以对变压器分接头进行调节控制,可对电容器组进行投切。

五、同期检测与同期合闸

同步检测断路器两侧电压的幅值和相位,并发出同期合闸启动和停止信号。

六、电压和无功潮流的就地控制

为了将电压和无功潮流调整到预定值,通常通过调整变压器的一相或所有相,投运

或断开某条输电线路以及切换电容器组、电抗器组、同步调相器实现。该功能一般由一个专用软件包实现。

七、远方整定保护定值

除当地外还可远方实现查询和整定保护定值。

八、数据处理与记录

历史数据的形成与储存是数据处理的主要内容,它包括上级调度中心、变电管理和保护专业要求的数据。

九、与远方调度中心通信

本功能即常规的或扩充的远动功能,在实现遥测、遥信、遥控、遥调的基础上还增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等,信息量大大提升。

十人机联系功能

当变电站有人值班时,人机联系功能在当地监控系统的后台(或称主机)上进行,当变电站无人值班时,人机联系功能在远方的调度中心或操作中心的主机或工作站上进行,不管哪种方式,操作维护人员面对的都是CRT屏幕,操作的工具都是键盘或鼠标。

十一、自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能,自诊断信息也象采集的数据一样周期性地送往后台和远方调度中心或操作控制中心。

变电站综合自动化发展趋势表现在以下几个方面:⑴计算机硬件市场竞争激烈。⑵计算机网络技术发展。⑶多台计算机互连的分布处理。⑷通过广域建立的全局分布式系统。⑸配电管理系统的出现。⑹向综合的调度管理自动化方向发展。⑺厂战自动化向综合方面发展。

总之,综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。

参考文献:

[1]中国电力出版社.《发电厂和变电所电气设备的运行》第二版下册.华田生

[2]电力工业出版社.《发电厂变电所电气设备》.湖南省电力学校

[3] 中国计划出版社.《供配电设计手册》.焦留成

[4] 中国电力出版社.《变配电设备安装》.山西省电力工业局

[5] 中国水利水电出版社.《小型水电站电气部分设计指南》

[6] 中国电力出版社.《高电压技术》浙江大学.赵智大