变电站智能化技术的综合运用

1、变电站智能化技术的综合运用 变电站智能化技术的综合运用 【摘 要】变电站智能化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和数字信号处理等技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等功能。它综合了变电所内除交直流电源以外的全部二次设备功能。 【关键词】变电站；智能化；保护；系统 经过几十年的开展，变电站智能化技术已经到达了一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了智能化技术，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用智能化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可靠性，降低了变电站建设的总造价，

2、这已经成为不争的事实。然而，技术的开展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，将对已有的变电站智能化技术产生深刻的影响。变电站智能化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和数字信号处理等技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等功能。它综合了变电所内除交直流电源以外的全部二次设备功能。电力系统进行的农网改造、城网改造对于变电站二次系统的改造主要是以智能化系统替换原有的常规二次系统。变电站智能化是一项提高变电站平安、可靠稳定运行

3、水平，降低运行维护本钱，提高经济效益，向用户提供高质量电能效劳的一项措施。 1 变电站智能化的根本结构及特点 集中式系统结构：集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。此类结构对监控主机的性能要求较高，且系统处理能力有限，开发手段少，系统在开放性、扩展性和可维护性等方面较差，抗干扰能力不强；分布式系统结构：按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上

4、实现分布式处理。其结构的最大特点是采用主、从CPU协同工作方式，各功能模块如智能电子设备之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。各功能模块之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。其方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。但目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等；分散分布式结构：分散分布式结构采用“面向对象设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气

5、间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。 2 变电站智能化系统的功能 微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等平安自动装置。各类保护实现故障记录、存储多套定值、适合当地修改定值等功能；数据采集：状态量采集：状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。目前这些信号大局部采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。保护动作信号那么采用串行口或计算机局域网通过通信方式获得；模拟量采集：常规变电站采集的典

6、型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集精度应能满足SCADA系统的需要；脉冲量采集：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量；事件记录和故障录波测距：事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。其SOE分辨率一般在110ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测

7、距结果送监控系统由监控系统存储和分析；控制和操作闭锁：操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保存人工直接跳合闸手段；同期检测和同期合闸：该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现；电压和无功的就地控制：无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。而

8、数据处理和记录历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，与远方控制中心的通信，在常规远动四遥的根底上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及IEC标准，变电站智能化在一些新建变电站的运行中说明其技术先进、结构简单、功能齐全、平安可靠，经过十多年的开展已经到达一定的

9、水平。网络系统是变电站智能化的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站智能化中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个CPU控制下进行的，使得同步采样、A/D转换，运算、输出控制命令整个流程快速，简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的，如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最根本的条件是网络的适应性，关键技术是网络通信速度的提高和适宜的通信协议的制定。如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网异军突起，已经进入工业自动化过程控制领域，固化OSI七层协议，速率到达100MHz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现，数字化变电站智能化的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。 总之，变电所智能化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的平安和经济