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[行业技术文章]变电站自动化的功能设计原则

更新时间:2013-02-19 发布:m.1024sj.com

作者:李国厚

 1引言

  随着电力工业的迅速成长,电力系统的规模不竭扩年夜,系统的运行方式越来越复杂,对自动化水平的要求越来越高,从而促进了电力系统自动化技术的不竭成长。微机庇护、故障录波器、计较机监控系统、计较机调剂自动化等都已成功运用到电力系统中。与自动化水平相顺应,对电力系统继电庇护装配的要求也随之提高。今朝传统的电工式继电庇护测试装配已很难对继电庇护装配的各方面特征进行周全测试,不再顺应技术成长的需要。为避免重复投资,提高信息资本同享的水平,须对变电站自动化系统的信息收集、处置、传输加以规范,对站内功能设置装备摆设予以综合斟酌。今朝变电站自动化系统一般采用以SCADA为根蒂根基的站端计较机网络,经由过程综合设计,削减了二次装备的重复设置装备摆设,削减了二次回路,削减了电流互感器及电压互感器的负荷,从而简化了二次回路设计,并保证了数据的一致性,在靠得住性的根蒂根基上尽量做到了软硬资本的同享,提高了变电站的运行及治理水平,到达变电站减人增效,提高平安运行水平的目的。

  2变电站综合自动化的功能

  2.1继电庇护功能

  变电站综合自动化系统要具有常规变电站系统庇护及元件庇护装备的全数功能,而且要自力于监控系统,即当该系统网各软、硬件发生故障退出运行时,继电庇护单元依然正常运行。微机庇护除所具有的继电庇护功能外,还需具有其它功能。

  (1) 模拟量的显示功能。系统应能显示电流、电压、有功、无功、电度等模拟量参数,当通讯网退出运行时仍能知足运行监视。

  (2) 故障记实功能。系统应能显示故障时间、电流、电压年夜小、开关变位、庇护动作状态等。

  (3) 能贮存多套定值,并能当地修刊定值和显示定值。

  (4) 与监控系统通讯,能接收监控系统饬令,选择并修刊定值,发送故障信息、庇护动作情况、那时整定值及自诊断旌旗灯号等。

  除当地外,还需能实现远方查询和整定庇护定值,此功能还具有远方/就地闭锁,操作权限闭锁等措施。

  (5) 系统内各插件具有自诊断功能。

  2.2信息收集功能

  散布式自动化系统的变电站,信息由距离层I/O单元收集。常规四远功能的变电站,信息由RTU收集。电能量的收集宜用零丁的电能量收集装配。系统对平安运行中需要的信息进行收集,主要包括以下几个方面。

  2.2.1远丈量

  (1)主变压器:各侧的有功功率、无功功率、电流,主变压器上层油温等模拟量,模拟量均采用交流采样,以提高精度。主变压器有载分接开关位置(当用远测方式处置时)。

  (2)线路:有功功率、无功功率、电流。

  (3)母线分段断路器相电流。

  (4)母线:母线电压、零序电压。

  (5)电容器:无功功率、电流。

  (6)消弧线圈零序电流。

  (7)直流系统:浮充电压、蓄电池端电压、控制母线电压、充电电流。

  (8)所用变:电压。

  (9)系统频率,功率因数,情况温度等。

  2.2.2远信量

  (1)断路器闸刀位置旌旗灯号。

  (2)断路器远方/就地切换旌旗灯号。

  (3)断路器异常闭锁旌旗灯号。

  (4)庇护动作、预告旌旗灯号,庇护装配故障旌旗灯号。

  (5)主变压器有载分接开关位置(当用远信方式处置时),油位异常旌旗灯号,冷却系统动作旌旗灯号。

  (6)自动装配(功能)投切、动作、故障旌旗灯号,如:电压无功综合控制、低周减载、备用电源装配等。(7)直流系统故障旌旗灯号。

  (8)所用变故障旌旗灯号。

  (9)其它有全站事故总旌旗灯号、预告总旌旗灯号;各段母线接地总旌旗灯号;各条出线小电流接地旌旗灯号;重合闸动作旌旗灯号;远动终端下行通道故障旌旗灯号;消防及平安防范装配动作旌旗灯号等。

  凭据装备特点及确保平安运行需要,可增加响应的非凡旌旗灯号或对一些远信量进行合并。

  2.2.3远控量

  (1)断路器分、合。

  (2)主变压器有载分接开关位置调整。

  (3)主变压器中性点接地闸刀分、合。

  (4)庇护及平安自动装配旌旗灯号的远方复回。

  (5)有条件的变电站高压侧备用电源远方投停。

  (6)有条件的变电站电压无功综控的远方投停。

  (7)有条件的变电站直流充电装配的远方投停。

  2.2.4电能量

  (1)主变压器各侧有功电能量、无功电能量及其分时电能量。

  (2)各馈电线有功电能量、无功电能量。

  (3)用户专用线有功电能量、无功电能量及其分时电能量和年夜需量。

  (4)所用变有功电能量。

  2.3装备控制及闭锁功能

  (1) 对断路器和刀闸进行开合控制。

  (2) 投、切电容器组及调理变压器分接头。

  (3) 庇护装备的检查及整定值的设定。

  (4) 辅助装备的退出和投进(如空调、照明、消防等)。

  以上控制功能可以由运行人员经由过程CRT屏幕进行操作。在设计上保留了手动操作手段,并具有远方/就地闭锁开关,保证在微机通讯系统失效时仍能够运行和操作,包括可手动准同期和捕捉同期操作。在各距离的每一个断路器设置按钮或开关式的一对一“分”、“合”操作开关和简略单纯的强电中心事故和告警旌旗灯号。

  为了避免误操作,操作闭锁主要包括:

  ①操作出口具有跳、合闭锁功能和具有并发性操作闭锁功能。

  ②CRT屏幕操作闭锁功能,只有输进准确的操作饬令和监控饬令,才有权进行操作控制。

  ③当站内通讯网退出运行时,能知足非CRT屏幕操作、五防闭锁功能和顺应一次装备现场维修操作的五防闭锁功能。

  ④凭据一次装备的现实运行状态,自动实现断路器、隔脱离关操作闭锁功能。

  2.4自动装配功能

  (1) 凭据系统潮水进行无功自动调理控制,也可人工控制(人工操作可就地、可远方)。自动控制时可凭据电压、潮水和无功负荷、变压器抽头位置旌旗灯号由装配进行自动控制调理变压器抽头位置或投退电容器组。

  (2) 低周减载。110kV、10kV线路可由各自的庇护装配实现,不用零丁设置装备摆设低周减载装配。整定值由各条线路装配自行整定。

  (3) 同期检测和同期分闸。同步检测断路器两侧电压的幅值、相位和频率,并发出同期合闸启动或闭锁旌旗灯号。此功能可进行检无压同期,亦能进行手动准同期和捕捉同期。既能知足正常运行方式下的同期,亦能知足系统事故时的同期。

  同期功能有手动和自动两种方式供选择,同期装配与通讯网相互自力。

  (4)小电流接地选线功能。可经由过程接纳3I0、3U0及其增量来判定是否有接地故障,也可用5次谐波方式分析接地故障,小电流接地选线功能与通讯网相互自力,不依靠通讯网的后台机检测。否则当通讯网故障时该功能即失往检测报警功能。而规程划定小电流系统当单相接地后答理2h带故障运行,2h后要立即切除故障线路。

  据相关综合自动化站的运行记实,在雷雨季节时雷击曾击坏过站内的通讯网。若此时雷击又同时造成10kV线路单相接地,则运行人员不能实时发现线路单相接地故障。时间长了,若不实时处置,则有可能造成故障线路由单相接地成长成为两相或三相接地短路故障。是以,小电流接地选线功能要自力于通讯网。

  (5)事故录波。对于220kV变电站的主变、220kV线路除庇护装配自带故障录波外,还设置了一套自力的微机录波屏,而110kV线路则用自己装配记实。

  2.5报警功能

  对站内各类越限,开关合、跳闸,庇护及装配动作,上、下行通道故障信息,装配主电源停电旌旗灯号,故障及告警旌旗灯号进行处置并作为事务记实及打印。输出形式有:音响告警、画面告警、语音告警、故障数据记实显示(画面)和光字牌告警(光字牌报警回路采用编码设计,主要是为了保证当通讯网故障退出时站内仍能正常运行。光字牌数目控制在20多只)。

  2.6装备监视功能

  其中包括一次装备尽缘在线监测、主变油温监测、火灾监测、情况温度监测等内容。当上述各参量越过预置值时,发出音响和画面告警,并作为事务进行记实及打印。

  2.7操作票自动生成功能

  凭据运行方式的变化,按规范法式,自动生成准确的操作票,以减轻运行人员的劳动强度,并削减误操作的可能性。

  2.8数据处置及打印功能

  中调、地调、市调、运行治理部门和继保专业要求的数据可以以历史记实存档,包括:

  (1) 母线电压和频率、线路、配电线路、变压器的电流、有功功率、无功功率的年夜值和小值和时间。

  (2) 断路器动作次数实时间。

  (3) 断路器切除故障时故障电流和跳闸次数的累计值。

  (4) 用户专用线路的有功、无功功率及天天的峰值和小值和时间。

  (5) 控制操作及修改整定值的记实。

  (6) 实现站内日报表、月报表的生成和打印,可将历史数据进行显示、打印及转储,并可形成各类曲线、棒图、饼图、表盘图,该功能在变电站内及调剂端均能实现。

  2.9人机接口功能

  具有优秀的人机界面,运行人员可经由过程屏幕领会各类运行状态,并进行需要的控制操作。人机联系的主要内容包括:

  (1) 显示画面与数据。

  (2) 人工控制操作。

  (3) 输进数据。

  (4) 诊断与维护。

  当有人值班时,人机联系功能在当地监控系统的后台机上进行,运行人员哄骗CRT屏幕和键盘或鼠标器进行操作。当无人值班时,人机联系功能在上级调剂中心的主机或工作站上进行。

  2.10远程通讯功能

  将站内运行的有关数据及信息远传至调剂中心及装备运行治理单元,其中包括正常运行时的信息和故障状态时的信息,以便调剂中心人员实时领会装备运行状态及进行事故处置。

  可实现四远和远方修改整定庇护值、故障录波与测距旌旗灯号的远传等。变电站自动化系统可与调剂中心对时或采用卫星时钟GPS。

  2.11其它功能

  (1) 具有完整的规约库,可与各类RTU通讯,知足开放性系统的要求。

  (2) 可在线设置各装备的通讯参数及调制解调器参数。

  (3) 可进行多种仿真(远信变位、事务记实、远动投退)。

  (4) 在线诊断功能、在线扶助。

  (5) 壮大的数据库检索功能。

  3二次设计原则

  变电站二次装备按功能分为四年夜模块:①继电庇护及自动装配。②仪器仪表及丈量控制。③当地监控。④远动。四年夜模块功能的各自分歧的成长及其功能的相互渗透,为变电站自动化提供了多种多样的实现模式,可归纳综合为两种基本实现模式:①庇护加集中RTU模式,面向功能。②庇护加涣散RTU模式,面向对象。

  3.1电气装备控制方式

  主变压器、站用变压器各侧断路器和10kV、110kV、220kV断路器一般情况下均集中在控制室,经由过程就地监控主站的就地监控计较机进行控制操作(但网络中远动主站亦可留有接口给地调进行远控,凭据系统运行规程而定),当网络中就地监控主站退出运行时则应能划分在各元件的庇护屏处进行人工控制操作。

  就地监控计较机在操作时应显示该站的配电装配的运行状态、通道状态和各类电气量,在每一个操作步骤前应给操作者提醒,待确认后方能操作。

  主变压器、站用变压器、220kV线路、110kV线路、10kV装备及其母线装备庇护和10kV母联的控制庇护均采用集中庇护方式,10kV开关柜上加一个“就地/远动”选择开关,10kV母联断路器的控制庇护放在控制室,与10kV自投装配放在一起(当10kV装配能靠得住地抗震、抗高温、抗电磁干扰时,也能够将10kV装配装配在10kV开关柜上,以削减电缆联接)。

  10kV隔脱离关采用就地手动操作(除变低处的10kV隔脱离关外)。主变变低10kV隔脱离关、110kV,220kV隔脱离关采用就地电动操作方式,可进行就地和远控操作,并设置“就地/远控”选择开关,同时设有操作闭锁措施。专用母线接地刀闸装设母线有电闭锁操作装配(采用微机五防装配,应能与综合自动化装配接口)。用键盘或鼠标操作断路器、刀闸时靠后台机内的五防系统闭锁,现场人工操作或维护操作时则靠另外一套微机五防系统闭锁。

  3.2丈量

  综合自动化的电气丈量均按部颁《电气丈量仪表设计技术规程》(SDJ9—87)的要求选择丈量点及丈量内容、丈量精度。在主变220kV侧增加电流标的目的接法相反的分时计量的脉冲式有功电度表和无功电度表各2只,供关口表用。

  全站的电气量丈量除经由过程监控主站及远动主站读取和记实存盘外,在各元件的庇护装配上的液晶显示器上也应能读取有关的电气量,主要是为了保证当网络或监控、远动主站退出运行时该站所有装备的丈量仍能知足平安运行。

  3.3同期并列点和同期装配

  220kV线路断路器、220kV旁路兼母联断路器、110kV线路断路器、110kV旁路断路器、110kV母联断路器及主变220kV侧断路器、110kV侧断路器处设同期并列点,同期方式为集中式和散布式手动准同期,正常情况下采用就地监控计较机散布式手动准同期,当网络监控、远动主站退出运行时,上述各元件的同期并列操作应能在各自的庇护屏处(或中心旌旗灯号屏处)手动进行。

  3.4中心监控

  设事故旌旗灯号及预告旌旗灯号。断路器事故跳闸启动事故音响,其它通道故障和装配故障启动预告音响,信息除能在就地监控主站和远动主站读取及存盘外,还能在中心旌旗灯号屏上读取及记实。各装配的故障旌旗灯号应能在各装配上反映出来。
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