变电站微机综保原理及设计

摘要:变电站微机综保系统的功能就是将变电站二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置、远动装置等)经过功能的组合和优化设计,利用先进的计算机技术实现对全变电站的主要设备和输、配电线路自动监视、测量、控制和保护。

关键词:综合保护测控 控制 保护 测量

变电站微机综保技术已应用非常广泛,这大大提高了电网的现代化水平,增强了设备运行可靠性。在这个系统中的一个核心部件就是智能型微机综合保护测控装置,该装置有一个或多个处理器组成,具有从外部源接收和传送数据或控制外部源的功能,能够通过以太网线将信息送至监控后台及上级调度中心,以实现自动控制和保护电气设备的目标。

1 系统实现的目的和意义

目前变电站自动化系统的设计还没有统一标准,对于智能型微机综合保护测控装置的选用上差别很大,生产厂家众多,规模大小不一,因此产品的质量多种多样,功能也各不相同,导致一些必要的信息不能完全采集,或者给出的产品资料不全,导致在设计选型时发生失误,不能完成应有的功能,设计一套典型的微机综保测装置,对各种必需的信息量加以分类整理,从而选取相应的综保装置,就成了当务之急。这样,设计人员可以在实际工作中加以参考,不管选哪一家产品,都做出详细

的要求,让厂家根据要求进行设备配套,确保了设计和供货的准确性,减少了大量的设计与厂家的交流工作,使整套系统更加标准化。

2 综保系统结构论述

综合保护测控设备只是自动化系统中的关键部件,而对于整个自动化系统而言,要依据变电站一次系统的电压等级、主变台数、进出线多少以及变电站的重要程度等多方面综合考虑。自动化系统的配置分以下几层。

2.1 变电站层的主要工作站

变电站层一般主要由操作员工作站(监控主机)、“五防”主机、远动主站及工程师站组成。

操作员站是变电站内的主要人机交互界面,完成对变电站内所有设备的监视和控制。

“五防”主机的功能是确保遥控命令和手动操作的正确性。 工程师站供专业技术人员使用,主要功能有:监视、查询和记录保护设备的运行信息;监视、查询和记录保护设备的告警、事故信息及历史记录;查询、设定和修改保护设备的定值;查询、记录和分析保护设备的分散录波数据;用户权限管理、装置运行状态统计等。

2.2 网络层

网络层主要完成变电站层和间隔层之间的通信,采用适当的通信方式,可选用屏蔽双绞线、光纤或其他通信介质联网。

2.3 间隔层

间隔层是继电保护、测控装置层。它对相关设备进行保护、测量和控制。间隔层在站内按间隔分布式配置。各间隔设备相对独立,仅通过通信网互联,并同变电站层的设备通信。

间隔层设备大致分以下几类。

A、保护测控装置。主要用于完成相应的电气间隔中设备的保护、测量及断路器、隔离开关等的控制以及其他相应的电气间隔相关的任务。

B、综合测控装置。主要完成对某一间隔电气量(如电流、电压、温度、压力等)的测量、控制,它面向的对象主要是断路器或变压器本体等。

C、公用间隔层装置。对于一些公共信号及其测量值,如直流系统故障信号、直流屏交流失压、所用电切换信号、所用电失压、控制电源故障、合闸电源故障、控制母线故障、合闸母线故障、通信故障、火灾报警控制回路故障信号、保安报警信号等,需要几个公共间隔层装置来进行相关信息采集和处理。当信息量较少时,也可分散到其他测控装置中完成。

间隔层设备的选用是整个系统的一个重点,也是个难点,要根据站内的具体设备配置,受外界条件的影响也最大,本文的重点是针对间隔层设备中的其中一类即保护测控装置展开论述。

国内在早期的装置是保护和测控分开的,进入20世纪90年代后国电南自推出了保护测控一体化装置,减小了设备的体积,提高了设备可靠性。之后的几年间,其他各家也均开发出了类似的装置,成为当今市场主流。

3 综保设计完成的任务

A、将各电压系统母线上的开关及电压互感器等信息量进行上传,模拟量分为电流、电压、有功、无功、功率因数;开关量分为开关的分位、合位、试验位置、弹簧未储能;保护信息量分为各种保护的动作信号、报警信号等。

B、线路及降压变等设备配置的各种保护功能,在故障时保护迅速动作于开关跳闸或发出报警信号。

保护的配置要满足《继电保护和安全自动装置技术规程》和《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》。以某变电站为例需用到的主要保护如下:

对降压变需配置差动保护和后备保护;对所用变需配置电流速断

保护、过电流保护及低压侧单相接地保护;对母联需配置速断保护、过电流保护及充电保护;对电源线路需配置光纤纵差保护及方向闭锁过流保护。

4 对综保生产厂家的要求

A、现场技术服务。为使综保设备安全、正常投运,厂家要派合格的职称为工程师以上的现场服务人员。任务主要包括开箱检验货物、处理设备质量问题、指导安装和调试、参加试运和性能验收试验等。

B、培训。分工厂培训和现场培训两部分,设备厂家为培训人员提供设备、场地、资料等条件,让其人员学会设备的基本原理、系统网络结构、软件组态,系统试运行、现场操作等,学会与一次设备的接线、整个系统联调、现场试验、运行操作及运行管理等。

C、设计联络会。为便于确认微机监控系统的设计方案及有关工作,厂家应召开设计联络会。一般举行三次设计联络会,其内容、时间、地点在设计联络会召开之前3周,卖方应提供设计联络会的日程安排和内容安排,并由买方确认。

5 结语

能源行业“十二五”规划正在紧锣密鼓的制定过程中,重点骨干研发中心建设等方面都把智能电网作为重要内容全面推进。这不仅需要更可靠的保护,也需要精确的参数测量为电网的运行保驾护航,基于微处理器的测量表计将大量使用,未来的数字保护将嵌入计算机代理程序,极大地提高可靠性。

将来随着智能化开关、光电式电流电压互感器等设备的投入使用,综合保护测控保护装置将更加的先进,保护的类型及测量的参数的精度和种类会大大增加。学无止境,愿此文能抛砖引玉,在电网的设计工作方面发挥一定的作用。

参考文献

[1] 丁书文.变电站综合自动化技术.中国电力出版社,2005. [2] 丁书文.无人值班变电站技术.中国电力出版社,2008. [3] 丁书文.变电站综合自动化现场技术.中国电力出版社,2008. [4] 卓乐友.电力工程电气设计手册.中国电力出版社,2008.