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數字化變電站自動化係統的結構

來源:博评网電氣   發布時間:2019-05-19 07:33


  在變電站自動化領域中,智能化電氣的發展,特別是智能開關、光電式互感器機電一體化設備(shèbèi)的出現,變電站自動化技術進入了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中,保護裝置(device)、測控裝置、故障(fault)錄波及其他自動裝置的I/O單元,如A/D變換、光隔離器件、控製操作回路等將割列出來作為智能化一次設備的一部分。反言之,智能化一次設備的數字化傳感器、數字化控製回路代替了常規繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分;而在中低壓變電站則將保護、監控裝置小型化、緊湊化,完整地安裝在開關櫃上,實現了變電站機電一體化設計(Design)。
  數字化變電站自動化係統的結構在物理上可分為兩類,即智能化的一次設備(shèbèi)和網絡化的二次設備;在邏輯(Logic)結構上可分為三個層次,根據IEC6185A通信協議草案定義,這三個層次分別稱為 ;過程層 ;、 ;間隔層 ;、 ;站控層 ;。
  1、過程層
  過程層是一次設備與二次設備的結合麵,或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分三類:(1)電力運行實時的電氣量檢測;(2)運行設備的狀態參數(parameter)檢測;(3)操作控製執行與驅動。
  (1)電力運行的實時電氣量檢測。油浸式試驗變壓器采用單框芯式鐵芯結構。初級繞組繞在鐵芯上,高壓繞組在外,這種同軸布置減少了漏磁通,因而增大了繞組間的耦合。
  與傳統的功能一樣,主要是電流(Electron flow)、電壓、相位以及諧波分量的檢測(jiǎn cè),變壓器綜合測試台符合主要是對電力變壓器,配電變壓器的空載、負載特性進行試驗,也可對被試變壓器進行倍頻感應及工頻耐壓試驗。高壓試驗變壓器特別適用於電力係統、工礦企業、科研部門等對各種高壓電氣設備、電器元件、絕緣材料進行工頻或直流高壓下的絕緣強度試驗。其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設備(shèbèi)運算得出。與常規方式相比所不同的是傳統的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代;采集傳統模擬量被直接采集數字量所取代,這樣做的優點是抗幹擾性能(xìng néng)強,絕緣和抗飽和特性好,開關裝置實現了小型化、緊湊化。
  (2)運行設備的狀態參數在線檢測與統計。
  變電站需要進行狀態參數檢測(jiǎn cè)的設備主要有變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源(power supply)係統。在線檢測的網站內容主要有溫度(temperature)、壓力(pressure)、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態等數據(data)。
  (3)操作(operate)控製的執行與驅動(Driver)。
  操作控製的執行與驅動包括變壓器分接頭調節控製,電容、電抗器投切控製,斷路器(circuit-breaker)、刀閘合分控製,直流電源充放電控製。油浸式試驗變壓器采用單框芯式鐵芯結構。初級繞組繞在鐵芯上,高壓繞組在外,這種同軸布置減少了漏磁通,因而增大了繞組間的耦合。過程(process)層的控製執行與驅動大部分是被動的,即按上層控製指令而動作,比如接到間隔層保護裝置的跳閘指令、電壓無功控製的投切命令、對斷路器的遙控開合命令等。在執行控製命令時具有智能性,能判別命令的真偽及其合理性,還能對即將進行的動作精度進行控製,能使斷路器定相合閘,選相分閘,在選定的相角下實現斷路器的關合和開斷,要求操作時間限製在規定的參數內。又例如對真空開關的同步操作要求能做到開關觸頭在零電壓時關合,在零電流時分斷等。
  2、間隔層
  間隔層設備的主要功能是:(1)匯總本間隔過程層實時數據(data)信息;(2)實施對一次設備保護控製(control)功能;(3)實施本間隔操作閉鎖功能;(4)實施操作同期及其他控製功能;(5)對數據采集、統計運算及控製命令的發出具有優先級別的控製;(6)承上啟下的通信功能,即同時高速完成與過程層及站控層的網絡(Network)通信功能。必要時,上下網絡接口具備雙口全雙工方式,以提高信息通道的冗餘度,保證網絡通信的可靠性。
  3、站控層
  站控層的主要任務是:(1)通過兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息,不斷刷新實時數據庫,按時登錄曆史數據庫;(2)按既定規約將有關數據信息送向調度或控製(control)中心;(3)接收調度或控製中心有關控製命令並轉間隔層、過程層執行;(4)具有在線可編程的全站操作閉鎖控製功能;(5)具有(或備有)站內當地監控,人機聯係功能,如顯示、操作、打印、報警,甚至圖像,聲音等多媒體功能;(6)具有對間隔層、過程層諸設備(shèbèi)的在線維護(Maintain)、在線組態,在線修改參數的功能;(7)具有(或備有)變電站故障(fault)自動分析(Analyse)和操作培訓(作用:知識傳遞、技能傳遞、標準傳遞)功能。
 

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