李華南

摘要:變電站自動(dòng)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)與要求。本文介紹了變電站綜合自動(dòng)化的一般結(jié)構(gòu)類型,具體討論了自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求和二次設(shè)備的設(shè)計(jì)原則。

關(guān)鍵詞:變電站;自動(dòng)化;設(shè)計(jì);功能要求

1變電站綜合自動(dòng)化的主要功能

1.1繼電保護(hù)功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要具備常規(guī)變電站系統(tǒng)保護(hù)及元件保護(hù)設(shè)備的全部功能,而且要獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng),即當(dāng)該系統(tǒng)網(wǎng)各軟、硬件發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí),繼電保護(hù)單元仍然正常運(yùn)行。微機(jī)保護(hù)除了所具有的繼電保護(hù)功能外,還需具有其它功能。

模擬量的顯示功能。系統(tǒng)應(yīng)能顯示電流、電壓、有功、無(wú)功、電度等模擬量參數(shù),當(dāng)通信網(wǎng)退出運(yùn)行時(shí)仍能滿足運(yùn)行監(jiān)視;故障記錄功能。系統(tǒng)應(yīng)能顯示故障時(shí)間、電流、電壓大小、開關(guān)變位、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)等;能儲(chǔ)存多套定值,并能當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ岛惋@示定值;與監(jiān)控系統(tǒng)通信,能接收監(jiān)控系統(tǒng)命令,選擇并修改定值,發(fā)送故障信息、保護(hù)動(dòng)作情況、當(dāng)時(shí)整定值及自診斷信號(hào)等;除當(dāng)?shù)赝?還需能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方查詢和整定保護(hù)定值,此功能還具有遠(yuǎn)方/就地閉鎖,操作權(quán)限閉鎖等措施;系統(tǒng)內(nèi)各插件具有自診斷功能。

1.2 信息采集功能

分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站,信息由間隔層I/O單元采集。常規(guī)四遙功能的變電站,信息由RTU采集。電能量的采集宜用單獨(dú)的電能量采集裝置,系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行中必要的信息進(jìn)行采集。

1.3自動(dòng)裝置功能

根據(jù)系統(tǒng)潮流進(jìn)行無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)控制,也可人工控制(人工操作可就地、可遠(yuǎn)方)。自動(dòng)控制時(shí)可根據(jù)電壓、潮流和無(wú)功負(fù)荷、變壓器抽頭位置信號(hào)由裝置進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào)節(jié)變壓器抽頭位置或投退電容器組。低周減載。110kV、10kV線路可由各自的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn),不用單獨(dú)配置低周減載裝置。整定值由各條線路裝置自行整定。同期檢測(cè)和同期分閘。同步檢測(cè)斷路器兩側(cè)電壓的幅值、相位和頻率,并發(fā)出同期合閘啟動(dòng)或閉鎖信號(hào)。此功能可進(jìn)行檢無(wú)壓同期,亦能進(jìn)行手動(dòng)準(zhǔn)同期和捕捉同期。既能滿足正常運(yùn)行方式下的同期,亦能滿足系統(tǒng)事故時(shí)的同期。同期功能有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式供選擇,同期裝置與通信網(wǎng)相互獨(dú)立。小電流接地選線功能。可通過(guò)采取3I0、3U0及其增量來(lái)判斷是否有接地故障,也可用5次諧波方式分析接地故障,小電流接地選線功能與通信網(wǎng)相互獨(dú)立,不依賴通信網(wǎng)的后臺(tái)機(jī)檢測(cè)。否則當(dāng)通信網(wǎng)故障時(shí)該功能即失去檢測(cè)報(bào)警功能。而規(guī)程規(guī)定小電流系統(tǒng)當(dāng)單相接地后允許2h帶故障運(yùn)行,2h后要立即切除故障線路。

據(jù)有關(guān)綜合自動(dòng)化站的運(yùn)行記錄,在雷雨季節(jié)時(shí)雷擊曾擊壞過(guò)站內(nèi)的通信網(wǎng)。若此時(shí)雷擊又同時(shí)造成10kV線路單相接地,則運(yùn)行人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路單相接地故障。時(shí)間長(zhǎng)了,若不及時(shí)處理,則有可能造成故障線路由單相接地發(fā)展成為兩相或三相接地短路故障。因此,小電流接地選線功能要獨(dú)立于通信網(wǎng)。事故錄波。對(duì)于220kV變電站的主變、220kV線路除了保護(hù)裝置自帶故障錄波外,還設(shè)置了一套獨(dú)立的微機(jī)錄波屏,而110kV線路則用本身裝置記錄。

1.4報(bào)警功能

對(duì)站內(nèi)各種越限,開關(guān)合、跳閘,保護(hù)及裝置動(dòng)作,上、下行通道故障信息,裝置主電源停電信號(hào),故障及告警信號(hào)進(jìn)行處理并作為事件記錄及打印。輸出形式有:音響告警、畫面告警、語(yǔ)音告警、故障數(shù)據(jù)記錄顯示(畫面)和光字牌告警(光字牌報(bào)警回路采用編碼設(shè)計(jì),主要是為了保證當(dāng)通信網(wǎng)故障退出時(shí)站內(nèi)仍能正常運(yùn)行。光字牌數(shù)量控制在20多只。

1.5設(shè)備監(jiān)視功能

其中包括一次設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)、主變油溫監(jiān)測(cè)、火警監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。當(dāng)上述各參量越過(guò)預(yù)置值時(shí),發(fā)出音響和畫面告警,并作為事件進(jìn)行記錄及打印。

1.6 人機(jī)接口功能

具有良好的人機(jī)界面,運(yùn)行人員可通過(guò)屏幕了解各種運(yùn)行狀況,并進(jìn)行必要的控制操作。人機(jī)聯(lián)系的主要內(nèi)容包括:顯示畫面與數(shù)據(jù);人工控制操作;輸入數(shù)據(jù);診斷與維護(hù)。當(dāng)有人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行,運(yùn)行人員利用CRT屏幕和鍵盤或鼠標(biāo)器進(jìn)行操作。當(dāng)無(wú)人值班時(shí),人機(jī)聯(lián)系功能在上級(jí)調(diào)度中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行。

1.7遠(yuǎn)程通信功能

將站內(nèi)運(yùn)行的有關(guān)數(shù)據(jù)及信息遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心及設(shè)備運(yùn)行管理單位,其中包括正常運(yùn)行時(shí)的信息和故障狀態(tài)時(shí)的信息,以便調(diào)度中心人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況及進(jìn)行事故處理。

可實(shí)現(xiàn)四遙和遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可與調(diào)度中心對(duì)時(shí)或采用衛(wèi)星時(shí)鐘GPS。

2 二次設(shè)計(jì)原則

變電站二次設(shè)備按功能分為四大模塊:①繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。②儀器儀表及測(cè)量控制。③當(dāng)?shù)乇O(jiān)控。④遠(yuǎn)動(dòng)。四大模塊功能的各自不同的發(fā)展及其功能的相互滲透,為變電站自動(dòng)化提供了多種多樣的實(shí)現(xiàn)模式,可概括為兩種基本實(shí)現(xiàn)模式:①保護(hù)加集中RTU模式,面向功能。②保護(hù)加分散RTU模式,面向?qū)ο蟆?/p>

2.1電氣設(shè)備控制方式

主變壓器、站用變壓器各側(cè)斷路器以及10kV、110kV、220kV斷路器一般情況下均集中在控制室,通過(guò)就地監(jiān)控主站的就地監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制操作(但網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)動(dòng)主站亦可留有接口給地調(diào)進(jìn)行遙控,根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程而定),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中就地監(jiān)控主站退出運(yùn)行時(shí)則應(yīng)能分別在各元件的保護(hù)屏處進(jìn)行人工控制操作。

就地監(jiān)控計(jì)算機(jī)在操作時(shí)應(yīng)顯示該站的配電裝置的運(yùn)行狀態(tài)、通道狀態(tài)和各種電氣量,在每個(gè)操作步驟前應(yīng)給操作者提示,待確認(rèn)后方能操作。主變壓器、站用變壓器、220kV線路、110kV線路、10kV設(shè)備及其母線設(shè)備保護(hù)和10kV母聯(lián)的控制保護(hù)均采用集中保護(hù)方式,10kV開關(guān)柜上加一個(gè)“就地/遠(yuǎn)動(dòng)”選擇開關(guān),10kV母聯(lián)斷路器的控制保護(hù)放在控制室,與10kV自投裝置放在一起(當(dāng)10kV裝置能可靠地抗震、抗高溫、抗電磁干擾時(shí),也可以將10kV裝置裝配在10kV開關(guān)柜上,以減少電纜聯(lián)接)。

10kV隔離開關(guān)采用就地手動(dòng)操作(除變低處的10kV隔離開關(guān)外)。主變變低10kV隔離開關(guān)、110kV,220kV隔離開關(guān)采用就地電動(dòng)操作方式,可進(jìn)行就地和遙控操作,并設(shè)置“就地/遙控”選擇開關(guān),同時(shí)設(shè)有操作閉鎖措施。專用母線接地刀閘裝設(shè)母線有電閉鎖操作裝置(采用微機(jī)五防裝置,應(yīng)能與綜合自動(dòng)化裝置接口)。用鍵盤或鼠標(biāo)操作斷路器、刀閘時(shí)靠后臺(tái)機(jī)內(nèi)的五防系統(tǒng)閉鎖,現(xiàn)場(chǎng)人工操作或維護(hù)操作時(shí)則靠另一套微機(jī)五防系統(tǒng)閉鎖。

2.2測(cè)量

綜合自動(dòng)化的電氣測(cè)量均按部頒《電氣測(cè)量?jī)x表設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(SDJ9-87)的要求選擇測(cè)量點(diǎn)及測(cè)量?jī)?nèi)容、測(cè)量精度。在主變220kV側(cè)增加電流方向接法相反的分時(shí)計(jì)量的脈沖式有功電度表和無(wú)功電度表各2只,供關(guān)口表用。全站的電氣量測(cè)量除了通過(guò)監(jiān)控主站及遠(yuǎn)動(dòng)主站讀取和記錄存盤外,在各元件的保護(hù)裝置上的液晶顯示器上也應(yīng)能讀取有關(guān)的電氣量,主要是為了保證當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)主站退出運(yùn)行時(shí)該站所有設(shè)備的測(cè)量仍能滿足安全運(yùn)行。

2.3同期并列點(diǎn)和同期裝置

220kV線路斷路器、220kV旁路兼母聯(lián)斷路器、110kV線路斷路器、110kV旁路斷路器、110kV母聯(lián)斷路器及主變220kV側(cè)斷路器、110kV側(cè)斷路器處設(shè)同期并列點(diǎn),同期方式為集中式和分布式手動(dòng)準(zhǔn)同期,正常情況下采用就地監(jiān)控計(jì)算機(jī)分布式手動(dòng)準(zhǔn)同期,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)主站退出運(yùn)行時(shí),上述各元件的同期并列操作應(yīng)能在各自的保護(hù)屏處(或中央信號(hào)屏處)手動(dòng)進(jìn)行。

2.4中央監(jiān)控

設(shè)事故信號(hào)及預(yù)告信號(hào)。斷路器事故跳閘啟動(dòng)事故音響,其它通道故障和裝置故障啟動(dòng)預(yù)告音響,信息除了能在就地監(jiān)控主站和遠(yuǎn)動(dòng)主站讀取及存盤外,還能在中央信號(hào)屏上讀取及記錄。各裝置的故障信號(hào)應(yīng)能在各裝置上反映出來(lái)。