(5) 指定模拟点上的趋势、平均值、积分值和其它计算值。 (6) 控制操作及修改整定值的记录。
根据需要,该功能可在变电站当地实现(有人值班方式),也可在远方操作中心或调度中心实现(无人值班方式)。
九、谐波分析与监视
谐波是电能质量的重要指标之一,必须保证电力系统的谐波在国标规定的范围内。随着非线性器件和设备的广泛应用,电气化铁路的发展和家用电器的不断增加,电力系统的谐波含量显著增加。目前,谐波“污染”已成为电力系统的公害之一。因此,在变电站综合自动化系统中,要对谐波含量的分析和监视。对谐波污染严重的变电站采取适当的抑制措施,降低谐波含量,是一个不容忽视的问题。
(1)谐波源。电力系统的电力变压器和高压直流输电中的换流站是系统本身的谐波源;电力网中的电气化铁路、地铁、电弧炉炼钢、大型整流设备等非线性不平衡负荷是负载注入电网的大谐波源;此外,各种家用电器,例如单相风扇、红外电器、电视机、收音机、调光日光灯等均是小谐波源。
(2)谐波的危害。对电力系统本身的影响主要表现在以下几方面:增加输电线损耗;消耗电力系统的无功储备;影响自动装置的可靠运行;更为严重的是影响继电保护的正确动作。对接入电力系统中的设备的影响主要是:测量仪表的测量误差增加;电动机产生额外的热损耗;用电设备的运行安全性下降。对电力系统外的影响主要是对通信设备的饱磁干扰。
(3)谐波检测与抑制。由于谐波对系统的污染日趋严重并造成危害,因此在变电站综合自动化系统中,需要考虑监视谐波是否超过部颁标准问题,如果超标,必须采取相应的抑制谐波的措施。
消除或抑制谐波主要应从分析产生谐波的原因出发,去研究不同的解决方法。一般来说,抑制谐波有如下两种途径:
1)主动型。从产生谐波的电力电子装置本身出发,设计不产生谐波的装置。
2)被动型。即外加滤波器来消除谐波,通常滤波器有两种:①无源滤波器;②有源滤波器。
十、通信功能
11
变电站综合自动化系统是由多个子系统组成的。在综合自动化系统中,如何使监控机与各子系统或各子系统之间建立起数据通信或互操作,如何通过网络技术、通信协议、分布式技术、数据共享等技术,综合、协调各部分的工作,是综合自动化系统的关键之一。综合自动化系统的通信功能包括两个部分,系统内部的现场级间的通信,自动化系统与上级调度的通信。
(1)现场级通信
综合自动化系统的现场级通信,主要解决
①自动化系统内部各子系统与监控主机的数据通信和信息交换问题; ②各子系统间的数据通信和信息交换问题。
它们的通信范围是在变电站内部。对于集中组屏的综合自动化系统来说,实际是在主控室内部;对于分散安装的自动化系统来说,其通信范围扩大至主控室与子系统的安装地,最大的可能是开关柜间,即通信距离加长了。综合自动化系统现场级的通信方式有局域网络和现场总线等多种方式。
(2)与上级调度通信
综合自动化系统兼有RTU的全部功能,能够将所采集的模拟量和开关状态信息,以及事件顺序记录等远传至调度中心;同时应该能接收调度中心下达的各种操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部“四遥”功能。
(3)符合部颁的通信规约。支持最常用的Polling和CDT两类规约。 十一、变电站综合自动化应具有与调度中心对时,统一时钟的功能。 十二、自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能,与采集系统数据一样,自诊断信息能周期性地送往后台机(人机联系子系统)和远方调度中心或操作控制中心。
12
第三节 厂站端监控系统(除保护以外的综合自动化系统)的基本组成
一、集中组屏式
集中组屏式结构的综合自动化系统指采用不同档次的计算机,扩展其外围接口电路,集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息,集中进行计算和处理,分别完成微机保护、自动控制等功能。
在这种结构的系统中,按功能划分为高压保护单元、低压保护单元、遥测单元、遥信单元、遥控单元、电度单元、电压无功单元、交流和直流电源等单元,这些单元由一个总控单元加以控制,总控单元以串行通信(RS-232,RS-422,RS-485)方式与各单元以及故障录波、监控计算机进行通信。如图1-3所示。
图1-3 集中组屏型变电站综合自动化系统结构
这种集中组屏式的结构是根据变电站的规模,配置相应容量的集中式保护装置和监控主机及数据采集系统,它们安装在变电站中央控制室内。
主变压器和各进出线及站内所有电气设备的运行状态,通过TA、TV经电缆传送到中央控制室的保护装置和监控主机。继电保护动作信息往往是取保护装置的信号继电器的辅助触点,通过电缆送给监控主机。这种系统的主要功能及特点是:
这种机构系统的基本特点是: (1) 按功能划分单元。
(2) 功能单元间相互独立,互不影响。 (3) 可集中也可分散安装。 (4) 扩充性好。 (5) 综合性能较强。
13
集中组屏式结构最大的缺点是:
(1)每台计算机的功能较集中,如果一台计算机出故障,影响面大,因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。
(2)软件复杂,修改工作量大,系统调试麻烦。
(3)组态不灵活,对不同主接线或规模不同的变电站,软、硬件都必须另行设计,工作量大。
(4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比,不直观,不符合运行和维护人员的习惯,调试和维护不方便,程序设计麻烦,只适合于保护算法比较简单的情况。 二、分层分布式
在分层分布式结构的变电站综合自动化系统中,将整个变电站的一次、二次设备分为3层,即变电站层、单元层 (或称间隔层)和设备层。在所分的3层中,变电站层称为2层,单元层为1层,设备层为0层。每一层由不同的设备或不同的子系统组成,完成不同的功能。图1-4为变电站一次、二次设备分层结构示意图。
图1-4 变电站一次和二次设备的分层结构
设备层主要指变电站内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点,也包括电流互感器、电压互感器等一次设备。
单元层一般按断路器间隔划分,具有测量、控制部件或继电保护部件。测量、控制部分完成该单元的测量、监视、操作控制、联锁及事件顺序记录等功能;保护部分完成该单元线路或变压器或电容器的保护、故障记录等功能。因此,单元层本身是由各种不同的单元装置组成,这些独立的单元装置直接通过局域网络或串行总线与变电站层联系;也可能设有数采管理机或保护管理机,分别管理各测量、监视单元和各保护单元,然后集中由数采管理机和保护管理机与变电站层通信。单元层本身实际上就是两级系统的结构。
14
变电站层包括站级监控主机、远动通信机等。变电站层设现场总线或局域网,供各主机之间和监控主机与单元层之间交换信息。变电站综合自动化系统主要位于1层和2层。
变电站层的有关自动化设备一般安装于控制室,而单元层的设备宜安装于靠近现场,以减少控制电缆长度。直到现场通信技术在变电站的成熟使用前,单元层的设备仍安装在变电站控制室,形成了分层分布式系统集中组屏的结构。
图1-5和图1-6分别为适用于中小规模和较大规模变电站的分层分布式集中组屏的综合自动化系统示意图。
图1-5 适用于中小规模的分层分布式集中组屏综合自动化系统框图
图1-6 适用于较大规模的分层分布式集中组屏综合自动化系统框图 分层分布式系统集中组屏结构的变电站综合自动化系统有特点如下。 (1)分层分布式的配置
为了提高综合自动化系统整体的可靠性,系统采用按功能划分的分布式多CPU系统。系统的功能单元包括:各种高、低压线路保护单元;电容器保护单元;主变压器保护单元;备用电源自投控制单元;低频减负荷控制单元;电压、无功综合控制单元;数据采集与处理单元;电能计量单元等等。每个功能单元基本上由一个CPU组成,CPU多数采用单片机。主变压器保护等少数功能单元由多个CPU完成。这种按功能设计的分散模块化结构具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、系统整体可靠性高等特点。
在综合自动化系统的管理上,采取分层管理的模式,即各保护功能单元由保护管理机直接管理。一台保护管理机可以管理多个单元模块,它们间可以采用双
15