智能化變電站自動(dòng)化

在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中,智能化電氣的發(fā)展,特別是智能化開(kāi)關(guān)、 光電式互感器等機電一體化設備的出現,以及計算機高速 網(wǎng)絡(luò )在實(shí)時(shí)系統中的開(kāi)發(fā)應用,使變電站所有信息的采集、傳輸實(shí)現全智能化處理提供了理論和物質(zhì)基礎。技術(shù)的發(fā)展是 沒(méi)有止境的,隨著(zhù)智能化開(kāi)關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線(xiàn)狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術(shù)日 趨成熟,以及計算機高速網(wǎng)絡(luò )在實(shí)時(shí)系統中的開(kāi)發(fā)應用,勢必對已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響,全智能化的變 電站自動(dòng)化系統即將出現。

1. 智能化變電站的技術(shù)特征

⑴ 各類(lèi)數據從源頭實(shí)現數字化,真正實(shí)現信息集成、網(wǎng)絡(luò )通信、數據共享。在電流、電壓的采集環(huán)節采用智能 化電氣測量系統,如光電/電子式互感器,實(shí)現了電氣量數據采集的智能化應用,并為實(shí)現常規變電站裝置冗余向信 息冗余的轉變,為實(shí)現信息集成化應用提供了基礎。打破常規變電站的監視、控制、保護、故障錄波、量測與計量 等幾乎都是功能單一、相互獨立的裝置的模式,改變了硬件重復配置、信息不共享、投資成本大的局面。智能化變 電站使得原來(lái)分散的二次系統裝置,具備了進(jìn)行信息集成和功能合理優(yōu)化、整合的基礎。

⑵ 系統結構更加緊湊,數字化電氣量監測系統具有體積小、重量輕等特點(diǎn),可以有效地集成在智能開(kāi)關(guān)設備系 統中,按變電站機電一體化 設計理念進(jìn)行功能優(yōu)化組合和設備布置。對一、二次設備進(jìn)行統一建模,資源采用全局 統一命名規則,變電站內及變電站與控制中心之間實(shí)現了無(wú)縫通信,從而簡(jiǎn)化系統維護、配置和工程實(shí)施。

⑶ 設備實(shí)現廣泛在線(xiàn)監測,使得設備狀態(tài)檢修更加科學(xué)可行。在智能化變電站中,可以有效地獲取電網(wǎng)運行狀 態(tài)數據、各種智能電子裝置 IED(Intelligent ElectronicDevice)的故障和動(dòng)作信息及信號回路狀態(tài)。智能化變電 站中將幾乎不再存在未被監視的功能單元,在設備狀態(tài)特征量的采集上沒(méi)有盲區。設備檢修策略可以從常規變電站 設備的定期檢修變成狀態(tài)檢修,這將大大提高系統的可用性。

2. 智能化變電站自動(dòng)化系統的結構

在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中,智能化電氣的發(fā)展,特別是智能開(kāi)關(guān)、光電式互感器機電一體化設備的出現,變電站自 動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中,保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動(dòng)裝置的 I/O 單元,如 A/D 變換、光隔離器件、控制*作回路等將割列出來(lái)作為智能化一次設備的一部分。反言之,智能化一次設 備的數字化傳感器、數字化控制回路代替了常規繼電保護裝置、測控等裝置的 I/O 部分;而在中低壓變電站則將保 護、監控裝置小型化、緊湊化,完整地安裝在開(kāi)關(guān)柜上,實(shí)現了變電站機電一體化設計。

智能化變電站自動(dòng)化系統的結構在物理上可分為兩類(lèi),即智能化的一次設備和網(wǎng)絡(luò )化的二次設備;在邏輯結構 上可分為三個(gè)層次,根據 IEC6185A 通信協(xié)議草案定義,這三個(gè)層次分別稱(chēng)為過(guò)程層、間隔層、站控層。

3. 智能化變電站自動(dòng)化系統中的網(wǎng)絡(luò )選型

網(wǎng)絡(luò )系統是智能化變電站自動(dòng)化系統的命脈,它的可*性與信息傳輸的快速性決定了系統的可用性。常規變電站 自動(dòng)化系統中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個(gè) CPU 控制下進(jìn)行的,使得同步采樣、 A/D 轉 換,運算、輸出控制命令整個(gè)流程快速,簡(jiǎn)捷,而全智能化的系統中信息的采樣、保護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命令的快速輸出是一個(gè)復雜問(wèn)題,其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò )的 適應性,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。

如果采用通常的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)可能不能勝任數字化變電站自動(dòng)化的技術(shù)要求。目前以太網(wǎng)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,速率達到 100MHz 的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現,智能化 變電站自動(dòng)化系統的兩級網(wǎng)絡(luò )全部采用 100MHz 以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。

4. 智能化變電站應用發(fā)展中的主要問(wèn)題

國外已有一定的成熟經(jīng)驗,國內的大專(zhuān)院校、科研院所以及有關(guān)廠(chǎng)家都投入了相當的人力進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究,并且在 某些方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。但歸納起來(lái),目前主要存在的問(wèn)題是:

(1) 研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中專(zhuān)業(yè)協(xié)作需要加強,比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)同攻關(guān);

(2) 材料器件方面的缺陷及改進(jìn);

(3) 試驗設備、測試方法、檢驗標準,特別是 EMC(電磁干擾與兼容)控制與試驗還是薄弱環(huán)節。

智能化變電站自動(dòng)化是一個(gè)系統工程,要實(shí)現全部智能化變電站自動(dòng)化的功能,還有許多技術(shù)問(wèn)題需要攻關(guān)解 決,作者相信在不運的將來(lái)智能化的變電站自動(dòng)化系統,將有一個(gè)蓬勃的發(fā)展期。國內已有數個(gè)智能化變電站順利投 運,運行時(shí)間最長(cháng)的已近兩年,總的來(lái)看設備運行平穩,各類(lèi)數據采集、傳輸無(wú)誤,保護和自動(dòng)裝置動(dòng)作正常,說(shuō)明智 能化變電站的技術(shù)運用到實(shí)際中已初步通過(guò)實(shí)踐的檢驗,滿(mǎn)足了安全、穩定的系統運行要求。但智能化變電站應用 發(fā)展中遇到的主要問(wèn)題,還有待進(jìn)一步深入研究和解決。