基于以太网技术的变电站自动化系统改造

基于以太网技术的变电站自动化系统改造

1电力系统运行监控、控制和运行维护功能无线传感器网络系统的具体功能要求主要取决于传感器网络系统的地位、功能、传感器网络的范围和设备的状况。同时,这些功能要适应以下基本要求。(1)当电力系统发生故障时,继电保护系统能准确检测故障,迅速切除故障,使故障造成的影响限制在尽可能小的范围;(2)收集、处理各种设备的运行信息和数据,按要求对电力系统的监视、控制和运行操作;(3)远方集控站或调度对变电站失去监控的情况下,变电站的后备控制能对变电站进行控制。1.1接从400kv性能(1)主变增设为两台50MVA有载调压风冷变压器,各带中性点刀闸一把;(2)110kV进线为两条永延I、II,直接从330kV延安变110kV母线供电,主接线形式为110kV母线为单母分段形式;35kV母线为双母线形式;10kV母线为单母分段形式。(3)在10kV两段母线上各装设两档与三档控制的电容器各一组的无功补偿设备。其中I段为2X3000kVR,II段为2000+4000kVR。(4)选择所用变为两台有中性点的接地变,在接地变的中性点装设消弧线圈。1.2测控保护单元硬件结构采用分散与集中相结合式,系统按纵向分为变电站层和间隔层。间隔层在站内按间隔分布式配置,对10kV间隔层,将一体化单元装置都直接下放至开关场就地,并使各间隔设备相对独立,仅通过通信网互联,并与变电站层通信。对35KV间隔层也采用测控、保护功能一体化的单元装置,将这些装置同电压切换装置集中组屏,以适应各线路开关连接于母线方式的灵活性,提高供电可靠性。对110kV出线和变压器间隔层的设备,首先要保证保护功能的独立性、可靠性,将保护功能和其他测控等功能分别由不同的装置来完成。在分别面向间隔布置的同时在主控室组屏。2变电站综合自动化系统的组成结合110kv永坪变的重要性和其硬件系统构成,永坪变的变电站综合自动化系统从完成上述功能要求上可分为变电站计算机监控子系统、保护子系统、控制子系统与通信子系统。具体物理连接如图1。3监控系统的运行监控功能监控系统应取代常规的测量系统,取代指针式仪表;改变常规的操作程序和模拟盘,取代常规的报警、中央信号、光子牌等;取代常规的远动装置等。总之,其功能包括以下几个内容。(1)数据采集。变电站的数据包括:模拟量、开关量和电能量。(2)事件顺序记录SOE。包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录等。(3)操作控制功能。可以通过后台监控计算机对各出线、变压器三侧开关、中性点刀闸及有载调压分接头、电容器的分档刀闸等进行分、合闸操作,进行远方操作,同时也要保留就地的手动操作功能。(4)安全监视功能。监控系统在运行过程中,对采集的电流、电压、变压器温度等量要不断进行越限监视,如发现越限,发出告警信号,记录和显示越限时间和越限值。另外,还要监视保护装置是否掉电、电压无功控制系统通信是否正常、重要所用控制开关是否断开等。(5)人机对话功能。(6)打印功能。(7)数据处理与记录功能。(8)与设备的接口功能。与多种微机保护的接口;与电能采集器的接口;与微机直流系统的接口;与所用系统的接口;与消弧线圈自动补偿装置的接口;与集控站通讯接口;与调度中心通讯接口。4保护装置先进对110kV系统及主变的保护装置强调的是保护的快速性、高可靠性;而对35kV、10kV低压系统的保护装置则着重强调其使用的方便性和高性能价格比。根据以上原则,对保护子系统提出以下要求:4.11iii仪器和永坪运行模式永坪变的运行方式有110kV永延I(或II)单线带两变运行方式和110kV永延I、II两线带两变运行方式,同时由于永坪炼油厂的负荷重要性质,因此,采用先进的保护配置,具体如下:(1)主保护:采用光纤电流差动保护;(2)后备保护:三段相间距离和接地距离保护;四段零序方向过流保护;自动重合闸(方式有检无压、检同期及无检定三种)。4.2过负荷保护(1)主保护有:差动保护(比率制动原理和二次、五次谐波制动原理);本体重瓦斯保护及有载调压重瓦斯保护。(2)后备保护有:110kV侧复合电压闭锁过流保护;110kV侧方向过流保护(方向可指母线侧或变压器侧);35kV侧复合电压闭锁过流保护;35kV侧方向过流保护(方向可指母线侧或变压器侧);10kV侧复合电压闭锁过流保护;110kV、35kV、10kV三侧的过负荷保护;本体轻瓦斯保护;温度高保护;压力释放;油位高。4.3110kv段开关过电流保护及充电保护。4.43线路保护kv三段复合电压过电流保护;过负荷保护;三相一次重合闸;低周减载。4.53连接开口kv过电流保护。4.61线路保护0kv三段过电流保护;过负荷保护;三相一次重合闸;低周减载;小电流接地选线。4.710kv段开关过电流保护。4.810kv电子保护两段过电流保护;过电压保护;母线欠压保护;零序不平衡电压保护。4.910kv接地突变保护三段过电流保护。4.10错误记录功能单独装设微机故障录波装置一台,接入110kV两段母线电压、线路电流及断路器辅助接点;主变压器三侧电流、断路器辅助接点。4.11消弧圈自动控制功能二次微机消谐功能。接入35kV、10kV两段YH二次的开口三角电压。5控制子系统的要求变电站综合自动化系统必须保证安全、可靠供电和提高电能质量的自动控制功能。控制子系统就是要完成这个任务的,由于电压、频率和可靠性是电能质量的重要指标,因此在控制子系统中要求有:(1)电压无功综合控制;(2)低频减载的功能要求;(4)电压切换功能。6通信子系统功能的实现变电站综合自动化系统的数据通信,包括两方面的内容:一是系统内各子系统的信息交换;另一是变电站与控制中心的通信。6.1与相关变压器、电容器间间的控制参数在变电站层一间隔层的分层分布式自动化系统中,需要传输的信息有以下几种。(1)间隔层之间的通信。主要是电压无功综合控制装置与相关变压器、电容器间隔间的闭锁信号、遥调和遥控命令等。(2)间隔层和变电站层的通信。间隔层和变电站层的通信内容很多,有以下3类:其一,测量及状态信息。正常和事故情况下的测量值和计算值,断路器、隔离刀闸、变压器分接开关位置、各间隔层运行状态、保护动作信息等。其二,操作信息。断路器和隔离刀闸的分、合命令,变压器分接头位置的调节等。其三,参数信息。微机保护的整定值等。6.2以太网设备的使用由于以太网的优越性,在110kV永坪变电站自动化系统中优先选用以太网作为为基础构建通信网络。本站自动化系统利用专门的通信服务器来完成变电站自动化系统(运行TCP/IP的10M以太网)内的通讯,收集变电站内所有保护、测控装置的信息,使用各种标准通信规约以一对多的方式进行发送,同时对各上位机下达的各种控制命令,进行分析后发往对应的设备正确执行。在本系统中仍采用分层分布的体系,变电站层使用100M以太网,间隔层使用10M以太网。均采用基于集线器的星型拓扑结构。间隔层的保护装置、测控装置、自动装置等具备以太网接口的设备直接接入间隔层以太网,其它分布布置的设备则通过规约转换器、测控装置或低压保护装置转接入间隔层以太网。根据设备所属间隔和物理位置连接到适当的间隔层集线器,然后再将所有间隔层集线器接入变电站层集线器。由于绝大部分数据传输发生在间隔层设备和变电站层设备间,而变电站层设备数量远小于间隔层设备,所以变电站层使用100M以太网不会成为通信瓶颈。7其他部分7.1永坪变对变电站的重要作用作为综合自动化系统的安全辅助系统,该功能在综合自动化配置中是必不可少的部分,它要求通过软件及硬件的有机结合来实现变电站“五防”的要求。根据永坪变的接线形式和重要性,对此系统要求如下:(1).防误闭锁系统是一个安全独立的控制系统,它与变电站监控子系统能实现数据共享,并可实时反映永坪变的运行情况,(2).其硬件回路不影响开关控制回路的完整性。(3).其软件应具有很强的可操作性,能适应不同的运行情况