變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng):是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì),對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。鞍山箱式變電站 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù):即廣泛采用微機(jī)保護(hù)和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù),分別采集變電站的模擬量、脈沖量、開關(guān)狀態(tài)量及一些非電量信號,經(jīng)過功能的重新組合,按照預(yù)定的程序和要求實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)視、測量、協(xié)調(diào)和控制自動(dòng)化的集合體和全過程,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源共享,提高變電站自動(dòng)化的整體效益。 站控層:由主機(jī)或/和操作員、工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)接口設(shè)備等構(gòu)成,面向全變電站進(jìn)行運(yùn)行管理的中心控制層。 間隔層:由智能I/O單元、控制單元、控制網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)等構(gòu)成,面向單元設(shè)備的就地控制層。 后臺(tái)機(jī):對本站設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及處理,完成監(jiān)視、控制、操作、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、管理、打印、維護(hù)等功能的處理機(jī)。 遠(yuǎn)動(dòng):應(yīng)用通信技術(shù),完成遙測、遙信、遙控和遙調(diào)等功能的總稱。 通道:在數(shù)據(jù)傳輸中,傳輸信號的單一通路或其一段頻帶。 主站:控制站,對子站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的站。 子站:被控站,受主站監(jiān)視和控制的站。 同步傳輸:一種數(shù)據(jù)傳輸方式,代表每比特的信號出現(xiàn)時(shí)間與固定時(shí)基合拍。 異步傳輸:一種數(shù)據(jù)傳輸方式,每個(gè)字符或字符組可在任意時(shí)刻開始傳輸 廣播命令:向網(wǎng)絡(luò)的部分或全部子站同時(shí)發(fā)出的命令。 地址:報(bào)文的部分,用以識別報(bào)文來源或報(bào)文目的地。 波特:數(shù)字信號的傳輸速率單位,等于每秒傳輸?shù)臓顟B(tài)或信號碼元數(shù)。 雙機(jī)切換:含義是在雙機(jī)(主備機(jī))配置的情況下,當(dāng)主機(jī)(值班機(jī))發(fā)生故障時(shí),備機(jī)可自動(dòng)或在人工干預(yù)下轉(zhuǎn)為主機(jī),主機(jī)轉(zhuǎn)為備機(jī)。多機(jī)配置情況與雙機(jī)類似,當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí),任一備機(jī)可自動(dòng)或在人工干預(yù)下轉(zhuǎn)為主機(jī)。 通道監(jiān)視及切換:通道監(jiān)視是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信控制器,統(tǒng)計(jì)與變電站測控裝置、保護(hù)或其他變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信過程中接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和長時(shí)間無應(yīng)答的情況。根據(jù)通道監(jiān)視情況,系統(tǒng)可以告警或采取相應(yīng)控制措施。如果通道配置有冗余,即某廠站有雙通道的情況下,當(dāng)一個(gè)通道故障時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一個(gè)通道上進(jìn)行通信。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù):指在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)記錄和監(jiān)視的物理量。 歷史數(shù)據(jù):指在線運(yùn)行時(shí)按規(guī)定的間隔或時(shí)間點(diǎn)記錄的物理量。在變電站中歷史數(shù)據(jù)指按指定時(shí)間間隔或特殊要求保存下來的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各記錄和報(bào)表、曲線等。 變電站運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù):指為監(jiān)測和控制變電站運(yùn)行所需的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。主要有:母線電壓、系統(tǒng)頻率;饋線電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能量;主變壓器電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能量、溫度;保護(hù)定值,直流電源電壓;變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等 變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài):指各斷路器、隔離開關(guān)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)(合閘、分閘);主變壓器分接頭實(shí)際位置、主變壓器狀態(tài),壓力、氣體繼電器是否報(bào)警;保護(hù)運(yùn)行狀態(tài);被監(jiān)控變電站系統(tǒng)狀態(tài);監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 1. 監(jiān)控子系統(tǒng) (1) 數(shù)據(jù)采集 對供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的在線實(shí)時(shí)采集是變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能之一,變電站的數(shù)據(jù)包括模擬量、開關(guān)量和電能量。 (2)數(shù)據(jù)處理與記錄 數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容為電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。 1) 變電所運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析與計(jì)算 2) 變電所內(nèi)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備的越限報(bào)警及記錄 3) 變電所內(nèi)的事件記錄 (3) 運(yùn)行監(jiān)視 運(yùn)行監(jiān)視即對采集到的反映變電所運(yùn)行狀況和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視。 (4) 故障錄波和測距、故障記錄 ① 故障錄波與測距 110kV及以上的重要輸電線路距離長、發(fā)生故障影響大,必須盡快查找出故障點(diǎn),以便縮短修復(fù)時(shí)間,盡快恢復(fù)供電,減少損失。 ② 故障記錄 35kV和10kV的配電線路很少專門設(shè)置故障錄波器,為了分析故障方便,可設(shè)置簡單故障記錄功能。 故障記錄是記錄繼電保護(hù)動(dòng)作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓。 (5) 事故順序記錄與事故追憶 事故順序記錄就是對變電所內(nèi)的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器等在事故時(shí)動(dòng)作的先后順序自動(dòng)記錄。 事故追憶是指對變電所內(nèi)的一些主要模擬量,如線路、主變壓器的電流、有功功率、母線電壓等,在事故前后一段時(shí)間內(nèi)作連續(xù)測量記錄。 (6) 控制及安全操作閉鎖 操作人員可通過顯示器屏幕對斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行分、合閘操作;對變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制;對電容器組進(jìn)行投、切控制。并且所有的操作控制均能就地和遠(yuǎn)方控制、就地和遠(yuǎn)方切換相互閉鎖,自動(dòng)和手動(dòng)相互閉鎖。 操作閉鎖包括以下內(nèi)容:操作系統(tǒng)出口具有斷路器分、合閘閉鎖功能。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
集中式的結(jié)構(gòu)
定義:
集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)指采用不同檔次的計(jì)算機(jī),擴(kuò)展其外圍接口電路,集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息,集中進(jìn)行計(jì)算與處理,分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。
集中式結(jié)構(gòu)不是指由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控、與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計(jì)算機(jī)完成的。
集中式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小,可大大減少占地面積,而且造價(jià)低。
缺點(diǎn):
A、可靠性低:
B、集中式結(jié)構(gòu)的軟件復(fù)雜,修改工作量大,調(diào)試麻煩;
C、組態(tài)不靈活,對不同主接線或規(guī)模不同的變電站,軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì),工作量大,影響了批量生產(chǎn),不利于推廣。
D、集中式保護(hù)與長期以來采用一對一的常規(guī)保護(hù)相比,不直觀,不符號運(yùn)行和維護(hù)人員的習(xí)慣,調(diào)試和維護(hù)不方便,程序設(shè)計(jì)麻煩,只適合保護(hù)算法比較簡單的情況。
一般適合于小型變電所的新建或改造。
分層分布式系統(tǒng)集中組屏的結(jié)構(gòu)
定義:
所謂分布式結(jié)構(gòu),是在結(jié)構(gòu)上采用主從CPU協(xié)同工作方式,各功能模塊(通常是各個(gè)從CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力,解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨(dú)立CPU計(jì)算處理的瓶頸問題,方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù),局部故障不影響其他模塊(部件)正常運(yùn)行。
所謂分層式結(jié)構(gòu),是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三個(gè)級分層布置
分層分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
(1)由于分層分布式結(jié)構(gòu)配置,在功能上采用可以下放的盡量下放原則,凡事可以在本間隔層就地完成的功能,絕不依賴通信網(wǎng)。
這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與集中式系統(tǒng)比較,明顯優(yōu)點(diǎn)是:
可靠性高,任一部分設(shè)備有故障時(shí),只影響局部;可擴(kuò)展性和靈活性高;
所內(nèi)二次電纜大大簡化,節(jié)約投資也簡化維護(hù)。
分布式系統(tǒng)為多CPU工作方式,各裝置都有一定數(shù)據(jù)處理能力,從而大大減輕了主控制機(jī)的負(fù)擔(dān)。
(2)繼電保護(hù)相對獨(dú)立。
繼電保護(hù)裝置的可靠性要求非常嚴(yán)格,因此,在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)小,繼電保護(hù)單元宜相對獨(dú)立,其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備。通過通信網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)管理機(jī)傳輸?shù)闹皇潜Wo(hù)動(dòng)作的信息或記錄數(shù)據(jù)。
(3)具有和系統(tǒng)控制中心通信的能力。
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)本身已具有對模擬量、開關(guān)量、電能脈沖量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能,還收集繼電保護(hù)動(dòng)作信息、事件順序記錄等,因此不必另設(shè)獨(dú)立的RTU的裝置,不必為調(diào)度中心單獨(dú)采集信息。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集的信息可以直接傳送給調(diào)度中心,同時(shí)也可以接受調(diào)度中心下達(dá)的控制、操作命令和在線修改保護(hù)定值命令。
(4)模塊化結(jié)構(gòu),可靠性高。
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)小的各功能模塊都由獨(dú)立的電源供電,輸入輸出回路也相互獨(dú)立,因此任何一個(gè)模塊故障,都只影響局部功能,不會(huì)影響全局。由于各功能模塊都是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的,所以軟件結(jié)構(gòu)較集中式的簡單,便于調(diào)試和擴(kuò)充。
(5)室內(nèi)工作環(huán)境好,管理維護(hù)方便。
分級分布式系統(tǒng)采用集中組屏結(jié)構(gòu),屏全部安放在控制室內(nèi),工作環(huán)境較好,電磁干擾比放于開關(guān)柜附近弱,便于管理和維護(hù)。
分布集中式機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)需要的控制電纜相對較多,增加了電纜投資。
分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)
分散式與集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)是將配電線路的保護(hù)和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi),高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
分散式與集中相結(jié)合的特點(diǎn):
(1)簡化了變電站二次部分的配置,大大縮小了控制室的面積。
(2)減少了設(shè)備安裝工程量。
(3)簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線,節(jié)省了大量連接電纜。
(4)分層分散式結(jié)構(gòu)可靠性高,組態(tài)靈活,檢修方便。分層分散式結(jié)構(gòu),由于分散安裝,減小了TA的負(fù)擔(dān)。
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