一种新型变电站综合自动化方案

文章阐述了采用交流220V操作电源的综合自动化技术。在对电气原理认真分析的基础上，介绍了该系统的几个主要特点及系统的四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能，是一种可行的新型变电站综合自动化方案。变电站综合自动化保护配置1电气原理分析1.1电源部分变电站的操作电源是供给继电保护、自动装置、信号装置和断路器操作所需的电源。操作电源传统上采用220V直流电。常用的直流操作电源是蓄电池组直流供电系统，虽然它是独立的直流电源，可是，在变电所全部停电的情况下，能够可靠工作，而且还能提供事故照明，在大型变电所中也得到一定的应用。但是，蓄电池组的投资大、维护费用高、运行复杂、体积庞大，在农网综合自动化控制系统中，应用直流供电系统受到较大程度的限制，因此，对供电系统进行技术改造势在必行。改造变电站综合自动化控制系统，我们采用交流220V的操作电源，取代直流220V操作电源，使得变电站省去一套直流供电设备，为变电站节约20多万元，故此系统在农网改造中既经济又实用。变电站只须配用一套UPS电源，就可为保护、测量、控制及监控系统提供工作电源，在变电所全部停电的情况下，UPS还能维持30分钟的电池供电，而且也能提供事故照明，变电站的运行可靠性大大提高。1.2控制回路部分变电所内对断路器的分闸、合闸控制，是通过断路器的控制回路来实现的。为了实现对断路器的分、合闸操作，必须具备能执行分、合闸的执行机构，即断路器的操作机构；还必须具备能发出分、合闸命令的控制机构，即控制开关。控制机构与执行机构之间的电气联接电路叫做控制回路。直流操作电源的控制回路如图1所示。图1具有防跳装置的断路器控制回路从图1中可以看出，直流操作控制回路的最大特点是母线电压全是直流220V，并在控制回路加有防跳闭锁继电器，防止一旦控制把手KK的5和8触点接通时间过长，造成5和8触点或重合闸触点闭合后断不开，而断路器在合闸瞬间，线路上又存在短路故障，此时继电保护立即动作跳闸，跳闸后由于KK的5和8触点还未分开，于是可能使断路器出现多次“跳-合”，这种现象是不允许的。交流操作电源的控制回路如图2所示。与直流操作电源的断路器控制回路相比较，控制回路中的跳、合闸信号回路是由保护装置的内部24V电源分别接装置内部跳、合位继电器的常开接点，再串联指示灯构成。图2中所标的外部电源+24V是保护屏单独所配的一块直流电源，功率40W，可以满足整个变电站的信号回路的功率要求；控制母线的电压是经UPS逆变的交流220V电压，在实际的调试过程中动作可靠。1.3音响单元部分每一保护单元的信号，通过本单元RS-422接口传送至上位机，上位机再将信号传送到保护音响单元，发出音响报警。2系统的主要特点2.1系统的技术特点a．数据更新速度快（重要数据更新周期小于2s）。b．一般数据更新周期不大于5s，次要数据周期小于10s。c．事故时，遥信变位传送时间小于2s。d．遥信、遥调命令传送时间小于1s。e．画面调用实时响应时间小于3s。f．画面实时数据刷新周期小于5s。g．遥信处理准确率不小于99.9％。h．遥信、遥调准确率不小于99.9％。i．系统可用率不小于99.9％。j．平均无故障时间MTBF1000h。2.2信息组织原则方面的特点综合自动化系统具有先进、可行的通讯端口，具有很强的远传功能，与集控站，调度中心的通讯准确、及时。其主要体现在以下几点：a．能与微波光纤扩频等通讯方式接口。b．系统与县级调监控系统的通讯适应多种通讯规约，以部颁CDT为主，同时可方便替代扩充异步polling、DN3.0等其它通讯规约。c．提供了监控系统与主变有载调压机构、电子式多功能电表的通信接口。d．保护控制屏面板上装有带机械程序锁的控制把手，用以实现闭锁功能。e．此系统提供了与微机闭锁软件的通信接口，两者共用一操作平台。2.3自动化系统的功能特点a．系统具有良好的人机界面，所有窗口和操作都汉字化。对变电站的运行状况能准确的实时监视；对综合自动化系统的运行状况也能监视；对所有电力单元的实际状况，都能在上位机上同步监视；能准确及时地进行事件记录，进行各种图表的汇总、分类、输送或上报，并具有绘图打印功能。b．系统具有自检功能，所有软、硬件都能得到检查（包括通讯端口），单个单元的故障不会引起装置的误动，不会影响其它单元的运行，并能根据故障性质自动判别是否需要闭锁有关功能或设备，同时发出故障报警信号。c．系统软件具有良好的可修改性，能很容易地增减或改变软件功能及方便升级，其修改操作也有口令闭锁。d．系统能实现全站的所有信息的自动采集，存贮处理和传送。e．系统的测量、计算、传输精度等满足有关的要求。f．整个系统具有四遥功能:直接进行交流采样，把信息上报到调度中心，并能接收调度中心或县调的信息和命令。g．保护的定值可进行在线或离线修改，可进行远方和就地调整。修改定值需要有口令闭锁。h．设置强电一对一的“分”、“合”控制功能，并实现远方、就地操作互为闭锁，以便微机控制或通讯系统出现故障时，仍可操作和运行。2.4监控系统的特点我们开发的NAS—811综合自动化系统，其监控系统具有数据采集、处理、传送、故障报警、故障录波、故障分析、故障显示、事件记录、事故追忆、图表打印、召唤打印、操作演示等功能；彩色CRT具有多种多幅显示、各种窗口操作、软件汉化等。采用16位工控机，配置1台PIII550MHz/64M/15G主机，1台17寸彩色CRT，键盘、鼠标各一套，1台打印机及1台UPS电源，监控机具有多媒体功能，配置具有备用的通讯接口。a．实现了对全站所有的运行情况进行全面的监视和记录，具体包括：系统主接线图，设备状态图，负荷曲线、电压曲线、电压棒图，运行参数表，定值表，模拟量越限、开关变位告警，保护动作告警，历史参数（模拟量、电度量、事件顺序记录、开关事故跳闸、保护动作时间、保护定值修改时间、调节次数等）的召唤打印。b．自动报表打印功能如下所列：运行参数的定时及召唤打印，电度报表的定时打印，电压合格率的统计报告表，负荷监控，平、峰、谷电度的统计报告表，事件记录的实时及召唤打印，设备管理文挡的召唤打印，主接线图、负荷曲线、电压曲线等的打印，保护定值及软压板位置的打印，主变分接头调节动作时间及动作次数的召唤打印，各保护及开关动作时间、动作次数的召唤打印。c．实现了对断路器的监控。其位置状态有灯光监视，在CRT上能显示位置状态，当控制电路有故障、交流回路断线时，能及时发信。d．装置及设备的就地控制选择、远方控制选择在监控系统中也能实施，保护定值的在线修改过程设有完善的加密措施。e．实现了主变分接头的档位及实际状态在CRT上同步显示。f．实现了站用电系统的接线图及设备的实际状态在CRT上同步显示。g．实现了各电力设备实时状态的模拟显示，并能以模拟图进行相应操作。3远动信号部分远动部分采用交流方式，实现了遥测、遥信、遥控、遥调及电度量的远传，保护定值的远方监控及修改，接受执行遥调、遥控等功能。3.1遥测量遥测量有：主变低压侧有功功率、无功功率、电流、电压、功率因数、主变油温；10kV线路电流、有功功率、无功功率；10kV电容器回路三相电流、无功功率；35kV、10kV母线三相电压、线电压、3UO（线电压可切换）；站用变线电压、负荷电流。3.2遥信量上位机可采集的信号：保护自动装置各种功能信号，35kV/10kV断路器以及各级电压隔离开关的分、合信号（包括所用变低压控制开关状态），主变超温及过负荷信号，主变本体轻瓦斯和重瓦斯信号，检测UPS交流失电信号，检测10kV出线回路、电容器回路及35kV开关控制回路断线信号，PT二次回路断线信号，主变档位检测信号，35kV、10kV接地检测信号；10kV电容器回路失压、过压、速断、过流、零压信号，35kVSF6断路器压力及报警、闭锁信号等。3.3电能遥测量对主变低压侧、10kV出线及电容器回路、站用变、电能量进行遥控测量；对有水力发电的馈线能进行正反向有、无功电能的遥控测量。3.4遥控量对主变高、低压侧断路器、10kV出线断路器、10kV电容器断路器在上位机上可进行遥控合闸和跳闸，能以遥控方式实现主变有载调压分接头的调节。以遥控方式实现保护信号的总复归及定值变更。4结束语通过对变电站不同方面的分析论证，说明这种新的NAS—811变电站综合自动化系统，具备了变电站综合自动化控制的一般要求。陕西省白水县35kV综合自动化变电站，就是这种综合自动化控制技术的成功应用。此变电站自2000年投运至今，整个系统工作可靠、性能稳定，有利于在农网改造工程中推广使用。(end)