一、发展变电站综合自动化的必要性
变电站作为整个电网中的一个节点,担负着电能传输、分配的监测、控制和管理的任务。变电站继电保护、监控自动化系统是保证上述任务完成的基础。在电网统一指挥和协调下,电网各节点(如变电站、发电厂)具体实施和保障电网的安全、稳定、可靠运行。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,变电站自动化是电网自动系统的一个重要组成部分。作为变电站自动化系统,它应确保实现以下要求:
(1)检测电网故障,尽快隔离故障部分。
(2)采集变电站运行实时信息
(3)采集一次设备状态数据,供维护一次设备参考。
(4)实现当地后备控制和紧急控制。
(5)确保通信要求。
因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,要求变电站综合自动化系统运行高效、实时、可靠,对变电站内设备进行统一监测、管理、协调和控制。同时,又必须与电网系统进行实时、有效的信息交换、共享www.cechina.cn,优化电网操作,提高电网安全稳定运行水平,提高经济效益,并为电网自动化的进一步发展留下空间。
传统变电站中,其自动化系统存在诸多缺点,难以满足上述要求。例如:
(1)传统二次设备、继电保护、自动和远动装置等大多采取电磁型或小规模集成电路,缺乏自检和自诊断能力,其结构复杂、可靠性低。
(2)二次设备主要依赖大量电缆,通过触点、模拟信号来交换信息,信息量小、灵活性差、可靠性低。
(3)由于上述两个原因,传统变电站占地面积大、使用电缆多,电压互感器、电流互感器负担重,二次设备冗余配置多。
(4)远动功能不够完善,提供给调度控制中心的信息量少、精度差,且变电站内自动控制和调节手段不全CONTROL ENGINEERING China版权所有,缺乏协调和配合力量,难以满足电网实时监测和控制的要求。
(5)电磁型或小规模集成电路调试和维护工作量大,自动化程度低,不能远方修改保护及自动装置的定值和检查其工作状态。有些设备易受环境的影响,如晶体管型二次设备,其工作点会受到环境温度的影响。
传统的二次系统中,各设备按设备功能配置,彼此之间相关性甚少,相互之问协调困难,需要值班人员比较多的干预,难于适应现代化电网的控制要求。另外需要对设备进行定期的试验和维修,既便如此,仍然存在设备故障(异常运行)不能及时发现的现象,甚至这种定期检修也可能引起新的问题,发生和出现由试验人员过失引起的故障。
发展变电站综合自动化的必要性还体现以下几个方面:一是随着电网规模不断扩大,新增大量的发电厂和变电站,使得电网结构日趋复杂,这样要求各级电网调度值班人员掌握、管理、控制的信息也大量增长,电网故障处理和恢复却要求更为迅速和准确;二是现代工业技术的发展控制工程网版权所有,特别是电子工业技术的发展,计算机技术的普遍应用,对电网可靠供电提出了更高的要求;三是市场经济的发展,使得整个社会对环保要求更高,这样也对电网的建设、运行和管理提出许多的要求,如控制工程网版权所有,要求电力企业参与市场竞争,降低成本,提高经济效益;要求发电厂、变电站减少占地面积。要解决上述问题,显然仅依靠各级电网调度运行值班人员是难以解决的。现代控制技术的发展,计算机技术、通信技术和电力电技术的进步与发展,电网自动化系统的应用,为上述问题提供了解决的方案。这些技术的综合应用造就了变电站综合自动化系统的产生与发展。
二、变电站综合自动化系统的发展过程
现有的变电站有三种形式:第一种是传统的变电站;第二种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站;第三种是全面微机化的综合自动化变电站。变电站自动化的发展可以分为以下三个阶段。
1.由分立元件构成的自动装置阶段
20世纪70年代以前,由研究单位和制造厂家生产出的各种功能的自动装置,(比如我公司采用的自动重合闸装置、低频自动减负荷装置、备用电源自动投入、直流电源和各种继电保护装置等),主要采用模拟电路,由晶体管等分立元件组成,对提高变电站和发电厂的自动化水平,保证系统安全运行,发挥了一定的作用。但这些自动装置,相互之间独立运行,互不相干,而且缺乏智能,没有故障自诊断能力,在运行中若自身出现故障,不能提供告警信息,有的甚至会影响电网安全。同时,分立元件的装置可靠性不高,维护工作量大,装置本身体积大,不经济。
2.以微