您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)！ 登錄| 免費注冊| 產(chǎn)品展廳| 收藏商鋪|
13651854162
當(dāng)前位置：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司>>技術(shù)文章>>淺析變電所自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用與分析
摘要：變電所自動化控制系統(tǒng)是對變電所執(zhí)行自動監(jiān)視,、測量、控制和協(xié)調(diào)的綜合性系統(tǒng),。本文對變電所自動化控制中的計算機監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控保護分別進行了分析,并著重探討了變電所自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用中的幾個問題:通信網(wǎng)絡(luò)和備用電源自投裝置等,。
關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；微機繼電保護,；通信網(wǎng)絡(luò)
隨著近年來不斷地加大對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),電網(wǎng)投資與建設(shè)的規(guī)模亦不斷擴大,對電網(wǎng)的安全,、穩(wěn)定、,、智能化運行亦提出了更高的要求,尤其是隨著當(dāng)今世界電力電子技術(shù)地高速發(fā)展,變電所的自動化程度已愈來愈高,。在此背景下,應(yīng)運產(chǎn)生了一種自動控制及無人化運行的系統(tǒng)——變電站綜合自動化系統(tǒng)。利用計算機控制技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),變電所的自動化控制系統(tǒng)將變電所的一次,、二次設(shè)備(包括數(shù)據(jù)采集、運行控制,、保護,、ATS自動轉(zhuǎn)換設(shè)備等)進行功能塊整合、分組和優(yōu)化,以實現(xiàn)對變電所設(shè)備進行在線時測量,、監(jiān)視,、控制、記錄,。
1變電所監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能
主變運行溫度,、母線電壓、電流,、功率因數(shù)等參數(shù)采用數(shù)據(jù)采集單元進行實時數(shù)據(jù)的采集和處理,。微機系統(tǒng)通過采集以上數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)庫進行更新。
控制功能包括對變電所各電壓等級斷路器,、消弧線圈,、主變風(fēng)機、控制無功補償接觸器等進行就地與遠程控制,。
控制系統(tǒng)有兩種報警類型,一:提示性報警,二:事故性報警,。前者包括設(shè)備狀態(tài)一般性異常報警、數(shù)據(jù)超限,、主站,、從站的某個單元、模塊狀態(tài)異常等,后者包括非操作引起的斷路器跳閘,、保護聯(lián)鎖開關(guān)動作等等,。
計算機監(jiān)控系統(tǒng)以ms級時間單位對斷路器狀態(tài)、主變參數(shù),、一,、二次線路參數(shù)、保護元件的動作信號信息進行采集并記錄,并能在顯示器上進行顯示及打印機上進行打印,。
根據(jù)采樣的實時數(shù)據(jù),能夠計算每一時間間隔的的電壓值,、電流值、有功功率,、無功功率,、有功系數(shù)、主變溫度值,、量動作狀態(tài)等,并給出以上數(shù)據(jù)的按年,、月、日進行劃分的分時段統(tǒng)計數(shù)據(jù),。比如電壓,、電流的值、,功率因數(shù)的合格率等,。
變電所配電系統(tǒng)一次接線圖,、直流系統(tǒng)圖能夠在顯示器上顯示,能夠顯示統(tǒng)計數(shù)據(jù)、某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)歷史變化曲線,、某些報警事件,能夠打印歷史數(shù)據(jù),、報警記錄等等,。
監(jiān)控系統(tǒng)能夠在線實時診斷系統(tǒng)的硬件、軟件運行情況,一旦發(fā)現(xiàn)異常,即能生成并發(fā)出報警信息。自我診斷的范圍包括:主站,、從站系統(tǒng)、I/O單元,、模組,、外設(shè)、軟件故障等,非嚴重的提示報警,系統(tǒng)可以進行自我。
平日管理功能指負責(zé)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的工程師對系統(tǒng)進行的日常檢查,、管理,、維護、更新優(yōu)化等工作,。包括功能維護管理和數(shù)據(jù)庫維護管理兩方面內(nèi)容,。功能維護管理包括自動化控制系統(tǒng)的啟動停止控制,對各種應(yīng)用功能運行狀態(tài)的監(jiān)測,各種應(yīng)用數(shù)據(jù)的顯示圖表的加載、生成和編輯,。數(shù)據(jù)庫維護是工程師對數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用參數(shù)進行增刪和修改,。
2繼電保護功能和應(yīng)用
(1)變壓器一般配置差動保護和瓦斯保護兩種主保護,配置零序電流保護、過流保護等后備保護,。
(2)110KV以下線路測控保護配置重合閘和過電流保護,110KV以上線路測控保護配置零序電流保護,、綜合重合閘保護等。
(1)硬件系統(tǒng):微機繼電保護硬件系統(tǒng)是由大量的IC(集成電路)組成,通常由CPU,、定時器,、存儲器、寄存器,、A/D轉(zhuǎn)換器,、D/A轉(zhuǎn)換等部件組成。而依靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(該系統(tǒng)主要由采樣保持電路,、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)等組成)來完成微機繼電保護系統(tǒng)中的的信息獲取工作,。
(2)軟件系統(tǒng):軟件系統(tǒng)主要分為監(jiān)控程序和系統(tǒng)程序,監(jiān)控程序的作用是對包括輸入、輸出狀態(tài),設(shè)定,、修改和顯示保護裝置的參數(shù)值進行監(jiān)視,同時控制微機保護裝置的硬件電路狀態(tài);系統(tǒng)程序是監(jiān)控程序的運行環(huán)境系統(tǒng)程序,。系統(tǒng)程序的主要功能是:1)循環(huán)自檢功能,2)中斷響應(yīng)功能,3)事件處理功能。
3主要問題的分析研究
變電所自控系統(tǒng)常見的有如下幾種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù):(1)使用傳統(tǒng)的RS-232/485現(xiàn)場總線進行數(shù)據(jù)低速傳輸,(2)采用局部控制網(wǎng)絡(luò)如常見的Lonworks和CAN兩種通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的中速傳輸,(3)采用Ethernet實現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的分布式連接,。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由監(jiān)控主機,、交換機、現(xiàn)場控制模塊組成,監(jiān)控主機通過Ethernet傳輸實時數(shù)據(jù),實現(xiàn)人機對話,完成監(jiān)控管理等功能,。
為保證ATS能夠正常地工作,通常需要注意以下幾點:
(1)ATS應(yīng)能實時監(jiān)測工作母線的電壓狀態(tài),當(dāng)工作母線故障,、電源變壓器故障、斷路器因為某種原因跳閘時,將引起工作母線失壓,這時ATS應(yīng)該能夠瞬間自動切換投入使用,以保證負荷的不間斷供電,。
(2)當(dāng)ATS失電時,ATS自投裝置應(yīng)不動作,因為如果在此狀態(tài)下勉強對事故產(chǎn)生響應(yīng),將ATS切入網(wǎng)絡(luò),其不能發(fā)揮任何作用,。(3)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,一定要先排除系統(tǒng)故障,然后才可將ATS投入使用,否則很有可能將備用電源投入到故障網(wǎng)絡(luò)中,使發(fā)生故障的網(wǎng)絡(luò)不但不能解除故障,反而使故障程度進一步發(fā)生難以預(yù)測的惡化的后果。
Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層,、間隔層二層設(shè)備組成,，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)連接,。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機,，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面,，實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控,，并與遠方監(jiān)控,、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成,，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,，仍能獨立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。
針對工程具體情況,，設(shè)計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面,，性能價格比*,，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng),。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機熱備配置。
4.2應(yīng)用場所：
適用于公共建筑,、工業(yè)建筑,、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理,。
Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng),，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器,、隔離開關(guān)、地刀等合,、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障,、告警等信號。
監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能,。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號,；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息,、模擬量或溫度量越限等,。
1）事故報警。事故狀態(tài)方式時,，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調(diào)節(jié)）,，操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位,，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警,，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能,。
事故報警通過手動，每次確認一次報警,。報警一旦確認,，聲音、閃光即停止,。
次事故報警發(fā)生階段,，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nèi)容,。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能,。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運行限值（物理下限,、告警下限,、告警上限、物理上限）,，分別定義作為預(yù)告報警和事故報警,。
3）開關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開關(guān)拉閘到次數(shù)，推出報警信息,，提示用戶檢修,。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現(xiàn)形式,，包括彈窗,、畫面閃爍、聲光報警器,、語音,、短信、電話等但不限于以上幾種方式,，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報警信息,。
操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能,，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護,，避免誤操作。
操作控制分為四級：
第控制,，設(shè)備就地檢修控制,。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠方/就地切換開關(guān)放在就地位置時,，將閉鎖所有其他控制功能,，只進行現(xiàn)場操作,。
級控制，間隔層后備控制,。其與第三級控制的切換在間隔層完成,。
第三級控制，站控層控制,。該級控制在操作員工作站上完成,，具有遠方/站控層的切換。
第四級控制,，遠方控制,，優(yōu)先級。
原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段,。為防止誤操作,，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇,、返校、執(zhí)行,，并在站級層設(shè)置操作員,、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性,。對任何操作方式,，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作,。同一時間只允許一種控制方式,。
納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機構(gòu)的接地開關(guān),；站用電380V斷路器,；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復(fù)歸及遠方投退連接片,。
3）定時控制,。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間,，完成定時控制,。
4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c為無源接點,，接點的容量對直流為110V（220V）、5A,，對交流為220V,、5A,。
系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員,、維護員,、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼,，為系統(tǒng)運行,、維護、管理提供可靠的保障,。
5 系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
35kV變電站綜合自動化系統(tǒng) | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖,，模擬配電網(wǎng)絡(luò)運行，實現(xiàn)無人值班模式,；根據(jù)順序事件記錄,、歷史曲線、故障錄波,，協(xié)助運維人員實現(xiàn)快速故障分析,、定位和排除問題，盡量縮短停電時間,；實時采集各回路,、設(shè)備的電流、電壓,、功率,、電能以及諧波、電壓波動等參數(shù),，對配電系統(tǒng)和用電設(shè)備進行用能分析和能效管理 |
網(wǎng)關(guān) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口,，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口,，支持ModbusRtu,、ModbusTCP、DL/T645-1997,、DL/T645-2007,、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入,，ModbusTCP（主,、從）、104（主,、從）,、建筑能耗、SNMP,、MQTT 等協(xié)議上傳,，支持斷點續(xù)傳,、XML、JSON進行數(shù)據(jù)傳輸,、支持標準8GB SD卡（32GB）,、支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；每個設(shè)備的多個報警設(shè)置,。輸入電源：AC/DC 220V,，導(dǎo)軌式安裝。 |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元,，可接20路弧光信號或4個擴展單元,，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）,、TA斷線監(jiān)測（4組）,、11個跳閘出口； |
ARB5-E | 擴展單元,，多可以插接6塊擴展插件,，每個擴展插件可以采集5路弧光信號： | ||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室,、斷路器室或電纜室,，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域,； | |
35kV/10kV/6kV 進線柜電能質(zhì)量 在線監(jiān)測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流,，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能,、事件告警及故障錄波,，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波,、諧波相角,、諧波含有率、諧波功率,、諧波畸變率,、K因子）、波動/閃變,、電壓暫升,、電壓暫降、電壓瞬態(tài),、電壓中斷,、1024點波形采樣,、觸發(fā)及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看,，PQDIF格式文件存儲,，內(nèi)存32G，16D0＋22D1,，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS,，3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議,。 |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控,、 節(jié)點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖,、驗電,、核相、3路溫溫度控制及顯示,、遠方/就地,、分合閘、儲能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示,、分合閘完好指示,、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng),、柜內(nèi)照明控制,、1路以太網(wǎng)、2路RS485,、1路USB接口,、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫,、全電參量測溫,、脈沖輸出、4～20mA輸出,； |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定,，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A,，測溫范圍-50-125℃,，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米,； |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1,、U、kW、kvar,、kWh,、kvarh、Hz,、cosΦ）,，零序電流In，四象限電能,，實時及需量,，本月和上月值，電流,、電壓不平衡度,，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄,，2-63次諧波,，2D1＋2D0，RS485/Modbus,，LCD顯示,； |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預(yù)埋PT100,，RS485接口,，2路繼電器輸出； |
變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器,；U,、I、P,、Q等全電參量測量,；2路告警輸出；1路RS485通訊,； |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電,，啟動電流大于5A,，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃,；無線傳輸距離空曠150米,； | |
柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃,，濕度精度：±3％RH,，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端,、中繼,。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,，ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù),，1路485,2路報警出口。 |
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向,、低壓閉鎖）,、過負荷保護、PT斷線告警,、逆功率保護,、三相一次重合閘、低頻減載,、檢同期,、合環(huán)保護、斷路器失靈保護,； | 操作回路,、 雙以太網(wǎng)口、 雙485口,、 2路4-20mA變 送輸出,、 故障錄波、 GPS對時,、 全電量測量 直流量測量
|
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向,、低壓閉鎖）、過負荷保護,、PT斷線告警,、逆功率保護、三相一次重合閘,、低頻減載,、檢同期、合環(huán)保護,、斷路器失靈保護,； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動速斷保護、比例制動差動保護,； | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護測控,、三段式過流保護（帶方向、復(fù)合電壓閉鎖）,、非電量保護,、啟動通風(fēng)保護,、PT斷線告警、遙調(diào)升檔,、遙調(diào)降檔,、遙調(diào)急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向,、復(fù)合電壓閉鎖）,、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）,、控故障告警,、PT斷線告警、非電量保護,； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護,、比例差動保護、過流,、過負荷,、堵轉(zhuǎn)等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩段式過流/零序過流/負序過流保護,、過負荷保護（告警/跳閘）,、低電壓保護、PT斷線告警,、堵轉(zhuǎn)保護,、啟動超時、熱過載保護,、電壓不平衡,； | ||
35kV/10kV/6kV PT監(jiān)測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監(jiān)測,； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過流/零序過流保護,、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警,、過電壓/欠電壓跳閘,、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯(lián) | AM6-B | 兩進線備投/母聯(lián)備投/自適應(yīng)備投,、聯(lián)切備投,、三段式過流保護（帶方向、復(fù)合電壓閉鎖）,、PT斷線告警、過負荷聯(lián)切/告警,、檢同期,、合環(huán)保護； |
在當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力迅速提高的今天,采用變電所自動化控制系統(tǒng),能夠地減少人員投入、提高工作效率,保證電力供應(yīng)的高質(zhì),、穩(wěn)定,、連續(xù)和可靠運行,同時地提高了整個電力系統(tǒng)的自動化控制水平。本文對變電所自動化控制運行系統(tǒng)進行了概括性地分析和研究,隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),、自動化控制技術(shù)、計算機技術(shù),、AI等技術(shù)的迅速發(fā)展,必將進一步地提高變電所自動化控制系統(tǒng)的自動化程度,其功能亦將會更加完善和強大,以不斷滿足社會快速進步對電力發(fā)展的需要,。
安科瑞侯文莉
請輸入賬號
請輸入密碼
請輸驗證碼
以上信息由企業(yè)自行提供，信息內(nèi)容的真實性,、準確性和合法性由相關(guān)企業(yè)負責(zé),，化工儀器網(wǎng)對此不承擔(dān)任何保證責(zé)任。
溫馨提示：為規(guī)避購買風(fēng)險,，建議您在購買產(chǎn)品前務(wù)必確認供應(yīng)商資質(zhì)及產(chǎn)品質(zhì)量,。
