智能化变电站自动化

在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能化开关、 光电式互感器等机电一体化设备的出现,以及计算机高速 网络在实时系统中的开发应用,使变电站所有信息的采集、传输实现全智能化处理提供了理论和物质基础。技术的发展是 没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日 趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全智能化的变 电站自动化系统即将出现。

1. 智能化变电站的技术特征

⑴ 各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用智能 化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的智能化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信 息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量 等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。智能化变 电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。

⑵ 系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系 统中,按变电站机电一体化 设计理念进行功能优化组合和设备布置。对一、二次设备进行统一建模,资源采用全局 统一命名规则,变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信,从而简化系统维护、配置和工程实施。

⑶ 设备实现广泛在线监测,使得设备状态检修更加科学可行。在智能化变电站中,可以有效地获取电网运行状 态数据、各种智能电子装置 IED(Intelligent ElectronicDevice)的故障和动作信息及信号回路状态。智能化变电 站中将几乎不再存在未被监视的功能单元,在设备状态特征量的采集上没有盲区。设备检修策略可以从常规变电站 设备的"定期检修"变成"状态检修",这将大大提高系统的可用性。

2. 智能化变电站自动化系统的结构

在变电站自动化领域中,智能化电气的发展,特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现,变电站自 动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的 I/O 单元,如 A/D 变换、光隔离器件、控制*作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之,智能化一次设 备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的 I/O 部分;而在中低压变电站则将保 护、监控装置小型化、紧凑化,完整地安装在开关柜上,实现了变电站机电一体化设计。

智能化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类,即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构 上可分为三个层次,根据 IEC6185A 通信协议草案定义,这三个层次分别称为"过程层"、"间隔层"、"站控层"。

3. 智能化变电站自动化系统中的网络选型

网络系统是智能化变电站自动化系统的命脉,它的可*性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站 自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个 CPU 控制下进行的,使得同步采样、 A/D 转 换,运算、输出控制命令整个流程快速,简捷,而全智能化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网 络上多个 CPU 协同完成的,如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题,其最基本的条件是网络的 适应性,关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。

如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网异军突起,已经进入 工业自动化过程控制领域,固化 OSI 七层协议,速率达到 100MHz 的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现,智能化 变电站自动化系统的两级网络全部采用 100MHz 以太网技术是可行的。

4. 智能化变电站应用发展中的主要问题

国外已有一定的成熟经验,国内的大专院校、科研院所以及有关厂家都投入了相当的人力进行开发研究,并且在 某些方面取得了实质性的进展。但归纳起来,目前主要存在的问题是:

(1) 研究开发过程中专业协作需要加强,比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关;

(2) 材料器件方面的缺陷及改进;

(3) 试验设备、测试方法、检验标准,特别是 EMC(电磁干扰与兼容)控制与试验还是薄弱环节。

智能化变电站自动化是一个系统工程,要实现全部智能化变电站自动化的功能,还有许多技术问题需要攻关解 决,作者相信在不运的将来智能化的变电站自动化系统,将有一个蓬勃的发展期。国内已有数个智能化变电站顺利投 运,运行时间最长的已近两年,总的来看设备运行平稳,各类数据采集、传输无误,保护和自动装置动作正常,说明智 能化变电站的技术运用到实际中已初步通过实践的检验,满足了安全、稳定的系统运行要求。但智能化变电站应用 发展中遇到的主要问题,还有待进一步深入研究和解决。