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        傳統(tǒng)35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)改造中的常見問題和解決方法

        2011-04-26 05:52:14付殿祥
        電氣技術(shù) 2011年4期
        關(guān)鍵詞:繼電器變電站事故

        付殿祥

        (大慶電業(yè)局,黑龍江 大慶 163458)

        1 引言

        隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展,采用計算機(jī)控制的變電站綜合自動化系統(tǒng)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。這種自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了對變電站主要設(shè)備、輸電線路的自動檢測、控制、測量、保護(hù)和各部分綜合通信等功能。變電站綜合自動化使變電站實現(xiàn)了綜合化管理,通過計算機(jī)對各種設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)管,利用通信技術(shù)將變電站系統(tǒng)之間結(jié)構(gòu)分布分層化。真正實現(xiàn)了變電站的智能化、小型化、安全化和經(jīng)濟(jì)化和無人值守[2-4]。

        新建的變電站可以在建設(shè)過程中直接采用新技術(shù)實現(xiàn)變電站的綜合自動化。而對于早期建設(shè)的35kV變電站,設(shè)備多采用電磁繼電器,由于長時間運行,設(shè)備老化嚴(yán)重,這使得控制繼電器和保護(hù)繼電器在可靠性、快速性和靈敏性等方面受到了嚴(yán)重的影響[5]。由于這種原因,時常出現(xiàn)斷路器拒動和誤動出現(xiàn),嚴(yán)重威脅變電站的安全運行。對于傳統(tǒng)35kV變電站進(jìn)行綜合自動化改造能夠不僅可以減少設(shè)計和維護(hù)的工作量,而且使變電站的自動化程度和安全運行的可靠性得到了提高[6]。

        2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的工作模式

        變電站綜合自動化保護(hù)系統(tǒng)各控制保護(hù)部分需要保留手動開關(guān)操作,其他的控制、檢測、監(jiān)視和報警功能都是通過計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)的。通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)對變電站內(nèi)部各部分的遠(yuǎn)距離測量、控制、調(diào)制和通信,真正取代人工操作,實現(xiàn)無人值守。

        變電站自動化系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上主要有集中式、分散式和分層式。下面介紹一下這三種結(jié)構(gòu)的形式和特點。

        (1)集中式

        這種方式是將變電站中的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)設(shè)備集中放置在一起,具有良好的運行環(huán)境。但這種形式需要多條控制電纜、連接點較多,故障發(fā)生的幾率大,而且影響范圍廣,可靠性較差。國內(nèi)早期建設(shè)的變電站綜合自動化系統(tǒng)多采用這種形式。

        (2)分散式

        這種方式是將變電站中的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)設(shè)備分散安裝,按回路設(shè)計將相應(yīng)回路的控制保護(hù)單元安裝在一次設(shè)備附近,二次設(shè)備通過電纜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分散式的控制系統(tǒng)。采用這種方式電纜數(shù)量少、連接點較少,故障發(fā)生的幾率小,可靠性高。但對于戶外主變壓器、斷路器等在室外安裝的設(shè)備,采用這種方式受外界環(huán)境的影響較大,對于設(shè)備的壽命有嚴(yán)重影響。

        (3)分層式

        這種方式是將變電站中的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的信息收集和控制分為站控層、間隔層和設(shè)備層來分層布置。每一層完成各自不同的功能,采用多CPU體系結(jié)構(gòu),各個控制模塊采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。各層CUP以主從關(guān)系協(xié)同工作,這樣可以提高系統(tǒng)處理多個事件的能力,與獨立CPU控制系統(tǒng)相比計算處理上具有明顯優(yōu)勢。

        在分層式結(jié)構(gòu)中,站控層的功能是將各部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行集中處理,對各個計算機(jī)控制保護(hù)裝置通過控制指令,并將變電站的數(shù)據(jù)信息傳送到更高一級的管理中。間隔層是由檢測、控制和保護(hù)部分組成,通過局域網(wǎng)直接接到站控層上。設(shè)備層指的是變電站內(nèi)部的變壓器、開關(guān)設(shè)備等一次設(shè)備。

        變電站綜合自動化系統(tǒng)采用哪種結(jié)構(gòu)形式,需要根據(jù)變電站實際情況決定。

        3 傳統(tǒng)35kV變電站綜合自動化改造常見問題分析

        3.1 同步時鐘問題

        變電站綜合自動化系統(tǒng)中繼電器保護(hù)裝置、故障錄波器和其他智能設(shè)備在時間要要求具有一致性。只有時間統(tǒng)一,才能夠?qū)崿F(xiàn)各系統(tǒng)在GPS時間基準(zhǔn)下進(jìn)行監(jiān)控和對故障的實時分析和處理,通過各斷路器工作狀態(tài)的先后關(guān)系來找到故障出現(xiàn)的原因。只有時鐘統(tǒng)一才能保證系統(tǒng)安全運行,這是提高變電站運行水平的重要環(huán)節(jié)。

        變電站內(nèi)部的各種裝置接口種類很多,在應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)GPS對時接口與各設(shè)備的對時接口無法通信的問題。這種問題主要是由于各種設(shè)備廠家在產(chǎn)品生產(chǎn)上的不一致。因此,在設(shè)計中應(yīng)充分考慮設(shè)備直接的接口通信問題。目前,變電站自動化改造多以以太網(wǎng)方式建網(wǎng),而變電站原有的一些舊設(shè)備只有串口或者RS485接口,因此,在進(jìn)行設(shè)計時必須實現(xiàn)設(shè)備通信插件之間接口統(tǒng)一化,或通過規(guī)約轉(zhuǎn)化器實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換,避免通信接口不匹配問題的發(fā)生。

        3.2 電磁兼容問題

        電磁干擾對系統(tǒng)運行影響嚴(yán)重,而在設(shè)計中又通常被忽視,如果不采取有效的措施,將會造成嚴(yán)重的后果。電磁干擾無論是在系統(tǒng)硬件還是軟件方面都是一個必須要注意的問題,可以通過接地保護(hù)、屏蔽、空間隔離等方法進(jìn)行抑制和消除。例如,綜合自動化系統(tǒng)中微機(jī)保護(hù)和自控裝置中使用了大量的互感器,在互感器一次、二次繞組之間加設(shè)屏蔽層可以對電場進(jìn)行屏蔽,防止高頻干擾信號通過分布電容進(jìn)入系統(tǒng)其他相關(guān)部件。進(jìn)行有效的電磁干擾防護(hù),是電力系統(tǒng)安全運行、提高系統(tǒng)可靠性的基本保障。

        3.3 事故信號問題

        在變電站控制系統(tǒng)中,發(fā)生事故時將產(chǎn)生事故報警,變電站將這個報警信號通過傳輸設(shè)備發(fā)送到上級管理中心,自動化系統(tǒng)識別事故信號,并啟動相應(yīng)的處理程序。事故信號對于實現(xiàn)變電站無人值守化是非常重要的,控制中心的工作人員需要對多個變電站的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)某一變電站發(fā)出事故信號時,監(jiān)控中心的工作人員會通過事故信號類型,做出相應(yīng)的處理。由此可見,事故信號對于電力系統(tǒng)的安全運行非常重要。

        在某35kV變電站自動化改造中,當(dāng)對10kV線路進(jìn)行操作時,發(fā)現(xiàn)在后臺和地調(diào)遠(yuǎn)方控制合開關(guān)時,會發(fā)出事故跳閘信號。變電站采用的是在控制回路中加入記憶繼電器來產(chǎn)生事故信號。這種事故信號產(chǎn)生技術(shù)是可行的,事故發(fā)生原因是當(dāng)后臺或地調(diào)對開關(guān)進(jìn)行遙合時,雙位置繼電器 KKJ勵磁,其常開接點變?yōu)楹衔?,但由于開關(guān)位置變位太慢,DL常閉接點仍處于閉合狀態(tài),回路接通,觸發(fā)事故總信號。這個問題的出現(xiàn)主要是由于開關(guān)變位太慢,所以采用測控裝置中設(shè)置延時,延時判斷時間來解決的。當(dāng)真正發(fā)生事故時,由于裝置中的延時設(shè)置,不能對事故做出正確判斷。

        35kV和10kV都是儲能開關(guān),斷路器閉合,儲能裝置啟動,TWJ失磁,可以將TWJ的常開與KKJ的常開相連接,形成產(chǎn)生事故總回路,上述問題就不會發(fā)生。圖1所示為事故信號回路圖。

        圖1 事故信號回路圖

        3.4 監(jiān)控程序穩(wěn)定性問題

        對于采用綜合自動化系統(tǒng)的變電站,操作人員主要是在變電站內(nèi)或者主控站內(nèi)通過顯示裝置對變電站的運行情況進(jìn)行監(jiān)控、管理,對故障事件進(jìn)行處理。所以監(jiān)控系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定無故障運行是變電站提高管理水平和安全運行的關(guān)鍵。

        一些綜合自動化系統(tǒng)在運行時會出現(xiàn)后臺監(jiān)控操作程序出現(xiàn)錯誤的問題。系統(tǒng)硬件出現(xiàn)問題往往容易發(fā)現(xiàn),但監(jiān)控軟件存在的問題卻很難發(fā)現(xiàn)。綜合自動化系統(tǒng)軟件設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮監(jiān)控軟件的實時性、可靠性、通用性、并行性、分布性等特點,設(shè)計出一次與二次設(shè)備無關(guān)、具有客戶/服務(wù)器應(yīng)用模式和開放式數(shù)據(jù)接口功能的監(jiān)控軟件。在必要時,應(yīng)當(dāng)對軟件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級。

        4 結(jié)論

        對傳統(tǒng)35kV變電站進(jìn)行綜合自動化改造是實現(xiàn)變電站無人值守基礎(chǔ),對提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠運行以及降低維護(hù)成本具有重要的意義。本文對傳統(tǒng)35kV變電站綜合自動化改造中存在的問題和特點進(jìn)行了分析,結(jié)合實際工程經(jīng)驗,給出了相關(guān)問題的解決方法。

        [1] 劉杰.變電站綜合自動化的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2009(6):79-80.

        [2] 吳玉蘭變電站綜合自動化改造問題探討[J].內(nèi)蒙古水利,2009(6).

        [3] 劉曉春.淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)[J].中國電力教育,2010,155(4):254-255.

        [4] 張繼雄.變電站自動化系統(tǒng)選型中應(yīng)注意的問題[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2005(2).

        [5] 楊奇遜.變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,1996,16(3):145-146.

        [6] 朱大新.數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J] .電工技術(shù)雜志,2001,(4):20-22.

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