董德澤
【摘 要】配電自動化及管理系統(tǒng)是一項系統(tǒng)的綜合性工程,成功的配電自動化是設備的可靠性和智能監(jiān)控技術(shù)的有機結(jié)合。
【關(guān)鍵詞】變電站;自動化系統(tǒng);管理;控制技術(shù)
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,觀念的變化,電力公司正經(jīng)歷著一場深刻的變革。電力系統(tǒng)自動化是提高供電安全、穩(wěn)定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶提供高質(zhì)量電能服務的一項措施。配電自動化系統(tǒng)的控制與操作是可靠的,它的成熟和進步還需在實際運行中不斷得到完善。
1.變電站自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及特點
1.1集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口,集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息,集中進行計算和處理,分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能,后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。此類結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高,且系統(tǒng)處理能力有限,開發(fā)手段少,系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差,抗干擾能力不強,該結(jié)構(gòu)在早期自動化系統(tǒng)中應用較多。
1.2分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備,將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。其結(jié)構(gòu)的最大特點是采用主、從CPU協(xié)同工作方式,各功能模塊如智能電子設備(IntelligentElectronicDevice,IED)之間采用網(wǎng)絡技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。
1.3分散(層)分布式結(jié)構(gòu)
分散(層)分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O計。所謂面向?qū)ο?,就是面向電氣一次回路設備或電氣間隔設備,間隔層中數(shù)據(jù)、采偽、控制單元(I/O單元)和保護單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他一次設備附近,相互間通過通信網(wǎng)絡相連與監(jiān)控主機通信。目前,此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動化系統(tǒng)中較為流行,主要原因是:①現(xiàn)在的IED設備大多是按面向?qū)ο笤O計的,如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等,雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢,但具體在保護安裝接線中仍是面向?qū)ο蟮模孩诶昧爽F(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢,省去了大量二次接線,控制設備之間僅通過雙絞線或光纖連接,設計規(guī)范,設備布置整齊,調(diào)整擴建也很簡單,成本低,運行維護方便:③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡冗余性強,不依賴于通信網(wǎng)和主機,主機或1臺IED設備損壞并不影響其它設備的正常工作,運行可靠性有保證。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點是功能分散,管理集中。
2.配電自動化及管理系統(tǒng)
2.1配電自動化及管理系統(tǒng)的等級劃分及結(jié)構(gòu)
根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模、地理分布及電網(wǎng)結(jié)構(gòu),分為特大型、大中型和中小型系統(tǒng)。主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、遠方終端、通信系統(tǒng)組成。
2.2配電自動化及管理系統(tǒng)的主要功能
(1)配電自動化及管理系統(tǒng)的主站配電自動化及管理系統(tǒng)主站是整個配電自動化及管理系統(tǒng)的監(jiān)控、管理中心。其主要功能有實時功能和管理功能:實時功能:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、控制功能、事件報告、人機聯(lián)系、系統(tǒng)維護、故障處理等。
管理功能:指標管理、地理信息系統(tǒng)(GIS)、運行管理、設備管理(FM)、輔助設計(AM)、輔助工程管理、應用軟件等。
(2)配電自動化及管理系統(tǒng)的中心站在配電自動化及管理系統(tǒng)中可設中心站,是下屬主站經(jīng)加工處理后的信息匯集、管理中心。主要負責全局重要信懇的監(jiān)視與管理。
(3)配電自動化及管理系統(tǒng)子站(或稱配電自動化系統(tǒng)壓監(jiān)控單元)。
配電自動化及管理系統(tǒng)子站是為分布主站功能、優(yōu)化信息傳輸、清晰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設置的中間層,實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理以及故障處理、通信監(jiān)視等功能。具體功能有:數(shù)據(jù)采集、控制功能、數(shù)據(jù)傳輸、維護功能、故障處理、避信監(jiān)視等。
(4)配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端是用于中低壓電網(wǎng)的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱,它包括配電柱上開關(guān)監(jiān)控終端FTU(FeederTerminalUnit)、配電變壓器監(jiān)測終端TTU(TransformerTerminalUnit)、開閉所、公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU(Distribu—tionTerminalUnit)等。具體功能有:數(shù)據(jù)采集、控制功能、數(shù)據(jù)傳輸、維護功能、當?shù)毓δ艿取?/p>
3.配電自動化系統(tǒng)建設
(1)規(guī)劃和建設好配電網(wǎng)架規(guī)劃和建設好配電網(wǎng)架,是實現(xiàn)配電自動化及管理系統(tǒng)的基本條件。常用的配網(wǎng)接線有樹狀、放射狀、網(wǎng)狀、環(huán)網(wǎng)狀等形式,其中環(huán)網(wǎng)接線是配網(wǎng)最常用的一種形式。將配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)化,并將l0kV饋線進行適當合理的分段:保證在事故情況下,1l0kV變電容量、l0kV主干線和10kV饋線有足夠的轉(zhuǎn)移負荷的能力。
(2)加強領導,統(tǒng)籌安排,分步實施配電自動化及管理系統(tǒng)的開發(fā)和應用,是從傳統(tǒng)的管理方式向現(xiàn)代化管理方式的飛躍,其涵蓋的內(nèi)容十分廣泛,涉及部門諸多,為此,必須加強領導,統(tǒng)一規(guī)劃,因地制宜,分步實施,以實現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比。
(3)解決好實時系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一體化問題由于配電自動化(DA)涉及的一次設備成本較大,目前一般僅限于重要區(qū)域的配網(wǎng)使用,而AM/FM/GIS則可在全部配網(wǎng)使用。若使用一體化可通過AM/FM/GIS系統(tǒng)在一定程度上彌補DA在這方面的不足,故配電自動化及管理系統(tǒng)的實時SCADA和AM/FM/GIS的一體化頗為重要。所謂一體化,就是指GIS作為計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)平臺的一個組成部分,整個系統(tǒng)的實時性和數(shù)據(jù)(包括圖形數(shù)據(jù))的一致性得以保證,使得SCADA和AM/FM/GIS通過一個圖形用戶界面(GUI)集成在一起,從而提高系統(tǒng)的效率和效益。
(4)配置合理的通信通道通信系統(tǒng)信道的選用,應根據(jù)通信規(guī)劃、現(xiàn)有通信條件和配電自動化及管理系統(tǒng)的需求,按分層配置、資源共享的原則予以確定。信道種類有光纖、微波、無線、載波、有線。主干線推薦使用高中速信道,試點項目建議使用光纖。
(5)選擇可靠的一次設備對一次開關(guān)設備除滿足相應標準外,還應滿足配電自動化及管理系統(tǒng)的要求。
4.自動化控制技術(shù)分祈
分層分布式自動化系統(tǒng)從軟硬件上分層分級考慮了變電站的控制與防誤操作,提高了變電站的可控性及控制與操作的可靠性。綜合自動化站可采用遠方、當?shù)?、就?級控制,而常規(guī)站只能通過控制屏KK把手控制;常規(guī)站電氣聯(lián)鎖設計聯(lián)系復雜,在實際使用中,設備提供的接點有限且各電壓等級間的聯(lián)系很不方便,使得閉鎖回路的設計出現(xiàn)多余閉鎖及閉鎖不到的情況。綜合自動化站可方便地實現(xiàn)多級操作閉鎖,可靠性高。
常規(guī)站,人是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心,人的感官對信息的接受不可避免地存在誤差,其結(jié)果就會導致錯誤的判斷和處理。人接受信息的速度有一定限制,對于變化快的信息,有時來不及反應,可能導致不正確的處理。而且個人的文化水平、工作經(jīng)驗、責任心等因素都會影響信息的處理,可以說常規(guī)站人處理信息的準確性和可靠性是不高的。
5.結(jié)束語
常規(guī)變電站控制一般采用強電一對一的控制方式,信息及控制命令都是通過控制電纜傳輸。計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制命令的傳輸由模擬式變成數(shù)字指令,提高了信息傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。特別是分層分布式自動化系統(tǒng),各保護小間與主控室之間采用光纜傳輸,提高了信息傳輸回路的抗電磁干擾能力。分散式布置,控制電纜長度大為縮減,在相同控制電纜截面時,斷路器控制回路的電壓降減少,有利于斷路器的準確動作。變電站綜合自動化技術(shù)在網(wǎng)內(nèi)的全面應用以及數(shù)字化變電站的逐步推廣,也從側(cè)面反應電力系統(tǒng)對綜自技術(shù)可靠性的認同。 [科]