电网,促进了微机技术在电力系统的广泛应用。1987年,清华大学在山东威海望岛35KV变电站用3台微型计算机实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能。之后.随着1988年由华北电力学院研制的第1代微机保护(O1型)投入运行,第2代微机保护(WXB—11)1990年4月投入运行并于同年12月通过部级鉴定。较远动装置采用微机技术滞后且更为复杂的继电保护全面采用微机技术成为现实。至此,随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用,人们日益感到各专业在技术上保待相对独立造成了各行其是,重复硬件投资,互连复杂,甚至影响运行的可靠性。1990年,清华大学在研制鞍山公园变电站综合自动化系统时,首先提出了将监控系统和RTU合二为一的设计思想。1992年5月.电力部组织召开的“全国微机继电保护可靠性研讨会”指出:微机保护与 RTU,微机就地监控.微机录波器的信息传送,时钟、抗干扰接地等问题应统一规划并制定统一标准,微机保护的联网势在必行。由南京电力自动化研究院研制的第 l套适用于综合自动化系统的成套微机保护装置 ISA于1993年通过部级鉴定以后,各地电网逐步开始大量采用变电站综合自动化系统。1994年中国电机工程学会继电保护及自动化专委会在珠海召开了“变电站综合自动化分专业委员会”的成立大会,这标志着对变电站综合自动化的深入研究和应用进入了一个新阶段。
目前,国内有关研制和生产单位推出的变电站综合自动化系统及产品很多,根据该技术的发展过程及系统结构特点,归纳起来可分为3种典型类型。
第1种类型为基于 RTU、变送器及继电保护与自动装置等设备的变电站综合自动化系统,一般称为增强型 RTU方式,也称集中式,或第 l代综合自动化系统。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设 RTU装置以实现“四遥”。结构上仅是站级概念,有关重要信息(如保护动作信息等)通过硬接点送给 RTU装置,变电所的监测量一般经变送器变换后送给 RTU。开关监测量是直接引至RTU, RTU的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。该类系统的特点是:系统功能不强,硬件设备重复、整体性能指标低,系统联接复杂,可靠性低,但其成本低,特别适合于老站改造。实际上该类系统仅为变电站综合自动化的初级形式,尚不能称为综合自动化系统。
第2种类型为从硬件结构上按功能对装置进行了划分,摒弃了集中式单 CPU结构而走向分散,系统由数据采集单元(模拟量、开关堡、脉冲量),主机单元(总控单元)、遥控执行单元、保护单元组成。各功能单元(设备)通过通信网络等手段实现有
21
机结合,构成系统。该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。它具有较强的在线功能。各种功能比较完善,且人机界面较好。但系统仍然比较复杂,联结电缆较多,系统可靠性不太高。这类系统虽然做到了一定程度上的分散(功能分散),但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结构、一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。这类系统一般称为分散式系统或第2代综合自动化系统,是一种过渡方案。
第3种类型系统是采用国际上成熟的先进设计思想,引入了站控级和间隔级概念,系统采用分层分布式结构。设备分变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。间隔层设备原则上按一次设备组织,例如 l条线路、 l台主变压器。每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。设计的原则是:凡是可以在本间隔层设备完成的功能,尽量由间隔层设备就地独立处理,不依赖于通信网和变电站层设备。变电站层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况、并通过间隔层设备实现变电站控制,它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系,这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化,大大简化了站内二次回路,它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近,从而可大大缩小主控制室面积,节省控制电缆、减少 CT负担。同时大大提高了整个系统的可靠性、可扩展性,是综合自动比系统的发展方向。该类系统一般称为分层分布式系统,也称为第3比变电站综合自动化系统。目前已有南自变电站自动比公司、四方公司、南端电网控制公司等厂家推出了此类系统.并成功投入运行。
上述产品类型也很大程度上反映了目前在综合自动化技术领域上的2种技术观点。第 l仲技术观点认为:变电站综合自动化系统主要考虑“四遥量”的采集,以点为对象,面向”功能设计”,故变电站综合自动化系统应以传统 RTU装置或在其基础上发展起来的数据采集装置、主控单元、遥控执行等装置组成的监控为基础组成,它与微机保护的联系只要通过装置上的串行口收集信息即可,并且特别强调保护的独立性,即两者不能有任何硬件上的融合。由于变电站综合自动化系统源于传统的“四遥”并且是在微机远动、微机保护基础上发展起来的,且保护和远动分属不同的部门和专业,故这种技术观点曾一度流行。而第2种技术观点认为:综合自动化技术是以先进可靠的微机保护为核心,以成熟的网络通信技术将测量控制与继电保护融为一
22
体,共享数据资源,并十分强调系统的总体结构优化以及系统的可靠性。系统是以对应的一次设备为对象,面向“对象设计”。当然它也强调保护的相对独立性,主张在决不降低保护可靠性和功能的前提下,目前至少可以在低压上采用保护与测控合一的综合装置。第2仲技术观点是在微机保护技术成熟并向网络化多功能方向发展的基础上形成的。如前所述,由于保护和远动分属不同的部门和专业、加之技术发展有个过程,开始持这类观点的人并不多,但随着技术的发展和按这一新概念设计的变电站综合自动化系统的成功授运,并加之这一技术观点与目前国际上先进的设计思想及推出的高品质系统如同一脉。因此,第2种技术观点正逐步成为大家的共识,它也成为了目前综合自动化技术发展的趋势和潮流。
7 结论
整体上看,变电站综合自动化系统,总体上看就是变电站尽可能的数字化,将更多的自动和自动化的观念引入电力系统中,同时遥感和监控等技术充分应用到变电站中去,可以预测,未来变电站的发展将会朝着综合自动化的方向前进,目前各国也在这方面产生着这样或那样的竞争。对于我国来说是一次挑战,更是一次发展机遇。
根据老师下达的任务书,搜集资料,通过分析,可以看到变电所综合自动化对于实现变电站自动化发展,提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用,它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性,对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善,它的优越性必将进一步体现出来。通过这次论文的写作,为以后工作奠定了坚实基础,让我对今后的工作更有信心。
参考文献
[1]路文梅.变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社,2011. [2]李火元.电力系统继电保护与自动装置.北京:中国电力出版社,2003. [3]黄益庄.变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社,2000. [4]黄益庄.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社,2000.
[5]杨凯.变电站自动化系统未来的发展方向[J].电力系统通信,2007,28(12):1-5.
[6]高翔,张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术, [7]汪秀丽.数字化变电站综述[J].水利电力科技,2007,33(2):7-15.
[8]任雁铭,秦立军,杨奇逊.IEC 61850通信协议体系介绍和分析[J].电力系统自
23
动化,2000,24(8):62-64.
[9]丁书文,黄训诚,胡起宙.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2002.
24