无人值班变电站自动化技术的应用

无人值班变电站自动化技术的应用

1电单位可实现无人班随着能源行业进入大型电网、大型机组和高压时，自动取电站的使用已成为电网自动化发展的必然趋势。特别是随着计算机、电子技术和通信技术的发展，近年来自动取电站技术也取得了迅速的发展。实现变电站自动化可以提高电网的安全、经济运行、减少基建投资,并为推广变电站无人值班提供了手段,因而已成为当前我国电力工业推行技术进步的重点之一,从全国范围看,有许多供电单位实施无人值班已经取得了明显的经济效益和社会效益。1995年,国家电力调度通信中心已要求对35kV和110kV变电站在条件具备时可逐步实现无人值班,对所建变电站可根据调度和管理的需要规划,按无人值班条件设计,这样,对自动化技术的推广应用指出了明确的方向。据统计,到1998年底,全国已有300多座改造和新建无人值班变电站投运,其中有几种不同的模式:(1)设备简单,毋需有人值班,如上海沪东供电局所属控江、娥眉35kV变电站等;(2)保留传统保护模式,采用加RTU方式,增设“三遥”或“四遥”远动接口和设备,实现变电站无人值班,如烟台供电局110kV变电站;(3)采用简易微机集控装置并增设“三遥”或“四遥”远动接口的小型变电站实现无人值班,如扬州金营供电局的35kV变电站;(4)运用微机、远动综合自动化系统技术实现对变电站“三遥”或“四遥”,以调度值班代替现场值班,如太原供电局所属的下元、广场、大吴等110kV变电站。上述第(4)种模式智能高、可靠性高、灵敏度高,是中压变电站较为理想的方案。目前,有关部门变电站自动化技术的一些基本定义、基本技术、基本功能尚无统一标准,因而不同生产厂家设定的型号、结构、技术性能也不尽相同,考虑各方面的情况,本文提出了一些综合性的观点。2与二次设备综合应用的区别变电站自动化技术,应该是指应用自动控制技术、信息处理与传输技术,通过计算机系统或自动装置代替人工进行各种运行行为,进而提高变电站运行、管理水平的一种系统,其范畴包括综合自动化技术。变电站综合自动化技术,应该是指将变电站的控制、信号、测量、保护、自动装置、运动装置等二次设备及其功能利用微机技术经过功能重新组合,优化和替代设计,对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统,它是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用,具有明显的优势特征:功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化。无人值班变电站,应该是指无固定值班人员在当地进行日常监视与操作的变电站,对变电站的监视与操作由上级调度所或集中控制站通过自动化系统的“三遥”或“四遥”功能进行,它是变电站的一种运行模式,其前提是必须提高变电站的自动化水平。变电站无人值班是一种管理模式,综合自动化是一种新型的自动化系统,实现综合自动化的变电站可以有人值班,也可以无人值班,而无人值班变电站可以采用综合自动化设备实现也可以采用二次设备和远动装置实现;综合自动化为变电站实现无人值班提供了可靠的技术支撑,无人值班变电站为综合自动化的实现的发展开辟了广阔的应用场所。3将变电站所的监视与控制组成自动化系统是监测与控制的总工区,及内容特殊的供电系统为数中压变电站一般应按无人值班要求进行设计,站内的直流系统至关重要,直接影响着变电站的供电可靠性,因而应纳入自动化系统的监视与控制中;主接线应力求简化,以提高可靠性,便于远方进行遥控操作:一次一般选用GIS设备。3.1监控部分变电站综合自动化系统一般应包括变电站数据采集、微机保护信息采集,通信设备信息采集及变电站的远方操作控制等几部分。3.1.1主变压器内电压(1)状态量断路器及反应运行方式的刀闸状态;有载调压变压器的分接头位置;(2)模拟量母线电压;进线线路有功、无功电流;馈线电流;主变压器中、低压侧有功功率、无功功率及中、低压侧三相电流;主变压器温度;电容器三相电流;所用变电器低压侧电压;直流母线电压;母联分段断路器电流;(3)脉冲量电能表输出的电能量;(4)继电保护数据采集,包括保护动作信号、保护状态、保护定值等。3.1.2线路监视功能(1)重要参数越限监视与处理,包括母线电压、频率监视、主变和线路过负荷监视、直流母线电压越限监视。(2)数据统计和处理日、月最大值、最小值、整点值统计、电量统计、开关正常和事故分合闸统计。3.1.3事件记录对开关变位、保护动作等进行记录,时间顺序分辨率应在2～5ms之间。3.1.4分合控制板/电动刀闸(1)可在调度中心或集控站以断路器、电动刀闸进行分合控制;(2)无功/电压自动/手动远方操作;(3)保护定值远方修改;(4)现场操作防误闭锁。3.1.5人工当地紧急控制设施的保留人机联系功能的应用主要在调度所或集控站进行。在无人值班的中压变电站,为了满足巡回监视和现场维修的需要,应保留一定的人机联系功能。要求能显示站内各主要数据和状态量;操作出口回路具有人工当地紧急控制设施;变压器分接头应具备当地人工调节手段。3.1.6电压和永压在上级调度直接控制时,变压器分接头调整和电容器组的投切直接接受上级调度的控制,在给定电压曲线的情况下,则由变电站自动化系统进行控制。3.1.7直流系统分布式直流电源作为无人值班变电所的重要配套设备,要求可靠性高、维护简便、具有较高的自动化程度,能由监控系统进行监测和远方控制。主要功能有:(1)控制母线电压在指定范围内变化;(2)直流系统接地报警;(3)直流电压越限报警;(4)对电池组的电池定期监测。3.1.8自诊断出错误部位自动化系统内应具有自诊断能力,所有数据采集、控制、保护等主要单元模块故障,应能自诊断出故障部位;具有失电保护、失电自检、自复位至原运行状态的能力。当数据采集出现非法错误时,应能输出出错信息,进行报警和闭锁故障单元,保证其它部分的正常工作。当系统在线诊断出故障时,应能自动报警,并将故障内容及发生时间登录在事件一览表中。3.1.9远动/计算机通信规章一般应由变电站自动化系统传送远动信息到调度中心或接受调度中心下行命令,不另设独立的RTU.通信规约可以采用远动标准规约或计算机通信规约,视调度中心的要求而定。变电站自动化系统应具有和调度中心统一时钟的功能。3.2保护部分3.2.1控制板事件报告微机保护应具有与监控系统通信的功能,包括:接受监控系统查询。若返回正确应答信号,则表明保护装置通信接口完好;若超时无应答或应答错误,则表明通信接口或保护装置本身出现故障;传送事件报告,包括跳闸时间(分辨率2ms)、跳闸元件、相别、测距、故障波形等,且掉电后信息能保留;传送自检报告,包括装置内部自检和对输入信号的检查;修改时钟及对时,目前至少要有通信广播对时及分秒中断对时;修改保护定值。定值要经地上传、下装、反校、确认等环节后,保护装置才予以修改;接受投退保护命令,保护信号应具有掉电自保持,能够远方或就地复归;接受查询定值并送出定值;实行显示保护主要状态(功能投入情况输入量值等)。3.2.2主保护:带方向或段流保护对于110kV线路,一般采用阶段式距离保护和阶段式零序电流方向保护。而对于一些要求全线速动的110kV线路和110kV短线路,则可采用高频保护、光纤差动保护等作为主保护。在某些情况下,110kV线路亦可采用带方向的一段或两段速断过流保护以及零序方向过流保护。对于35kV线路,通常采用带方向或不带方向的一段或两段式电流电压速断过电流保护。对于10kV线路,可采用两段或三段式电流速断保护和过电流保护,以及零序过电流保护。对于可能时常出现过负荷的线路,还应设有过负荷保护,动作于发信或跳闸。对于同杆双回线路,宜安装横差电流方向保护。3.2.3路检重合闸采用纳米其功能可设置在线路保护内。对于110kV及以下线路,一般采用三相一次重合闸,其同期检定方式和重合闸延时时间应能整定,同期检定方式可有下列选择:不检定方式;检无压方式;检同期方式;检无压和检同期方式。3.2.4流制动功能主保护宜采用比例制动特性的纵差动保护,具有可靠的涌流制动功能。后备保护可采用带方向或不带方向的过电流保护,若灵敏度不够,可考虑采用复合电压起动的过电流保护。装设有过负荷保护,带延时动作于信号或动作于跳闸。3.2.5保护大面积电池保护站内装设并联补偿电容器组时,应装设相应的保护设备,当出现故障及异常情况时,应能报警或切除故障。3.2.6零序分量判据小电流接地系统中发生单相接地时,接地保护应能正确选出接地线路(或母线)及接地相,并予以报警。对于不接地系统,可采用零序功率方向、零序电流大小和方向等零序分量判据;对于经消弧线圈接地系统,还应考虑其它有效判据(如五次谐波判据等)进行综合判断。3.2.7备用电源的使用当工作电源因故障不能供电时,自动装置应能迅速将备用电源自动投入使用或将用户切换到备用电源上去。典型的备投有:分段断路器备投;单母线进线备投;变压器备投;进线及桥断路器备投;旁路断路器备投。3.2.8及时间断一部分负荷当电力系统因事故导致功率缺额而引起系统频率下降时,低频减载装置应能及时自动断开一部分负荷,防止频率进一步降低,以保证电力系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。当系统频率恢复到正常值之后,被切除的负载可逐步远方(或就地)手动恢复,或可选择延时分组自动恢复。3.2.9中央信号保护各套保护装置均应送出“保护动作”、“重合闸动作”、“TV或TA断线”、“控制回路断线”、“装置异常’、“过负荷”等信号,以起动中央信号。将各保护送来的接点按“起动事故音响”、“瞬时起动预告音响”、“过负荷延时起动预告音响”三类分别并联后起动喇叭或警铃,并通过监控系统远送到地调端。站内监控后台机有显示信号。中央信号装置应能重复动作。4参数4.1监测系统事件分析模拟量测量误差:电流、电压、无功测量误差(±0.5%);事件记录分辨率:<2ms;事件正确记录率:100%;监测系统平均无故障时间:MTBF>30000h;电度脉冲量累计误差:10000±1个脉冲;系统年利用率:100%.4.2电气系统设计注意事项(1)软硬件结构模块化,方便扩展和运行维护;(2)各微机部件必须有自恢复功能和断电保护措施,出现死锁和断电时不会丢失内存中已有累计数据和重要的生成数据;(3)监控装置的输入输出回路。凡是开关量都应有光电隔离措施,以提高抗干扰能力并有防止接点抖动措施;(4)对于电能脉冲输入,脉冲宽度不应小于50～100ms;对于一个脉冲应进行三次采样,确认一致方为有效,以提高计量的准确性。电能脉冲有易受干扰、丢失脉冲等缺点,推荐采用具有RS485标准接口的电能表,可避免上述缺点且可简化施工、节省电缆;(5)监控系统多CPU工作时,有故障元件应能发出报警,并将有故障部分隔离开,使其它部分仍能正常运行;(6)机柜结构和输入/输出通道应满足在强电磁场条件下可靠工作,并将防止雷电冲击以及系统的过电压保护;(7)自动化装置的各插件上,应有明确标志以表明运行状态;(8)为了提高遥信量的抗干扰性能,推荐用直流220V(110V)作为遥信工作电源。5可靠性和抗干扰和可靠性设计5.1iec第二最短时装配器(1)采用高可靠性元件;(2)采用光隔离技术;(3)采用IEC最强的