变电站自动化发展方向及应用资料.docx
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变电站自动化发展方向及应用资料
1、变电站。
定义:
变换电能电压和分配电能的场所。
2、变电站的类型。
、按照变电站在电力系统中的地位和作用分类。
1.1、系统枢纽变电站。
枢纽变电站位于电力系统的枢纽点,它的电压是系统最高输电电压,目前电压等级有220kV、330kV(仅西北电网)和500kV,枢纽变电站连成环网,全站停电后,将引起系统解列,甚至整个系统瘫痪,因此刑枢纽变电站的可靠性要求较高。
枢纽变电站主变压器容量大,供电范围广。
1.2、地区一次变电站。
地区一次变电站位于地区网络的枢纽点,是与输电主网相连的地区受电端变电站,任务是直接从主网受电,向本供电区域供电。
全站停电后,可引起地区电网瓦解,影响整个区域供电。
电压等级一般采用220kV或330kV。
1.3、地区二次变电站。
地区二次变电站由地区一次变电站受电,直接向本地区负荷供电,供电范围小,主变压器容量与台数根据电力负荷而定。
全站停电后,只有本地区中断供电。
1.3、终端变电站。
终端变电站在输电线路终端,接近负荷点,经降压后直接向用户供电,全站停电后,只是终端用户停电。
、按照变电站安装位置分类。
2.1、室外变电站。
室外变电站除控制、直流电源等设备放在室内外,变压器、断路器、隔离开关等主要设备均布置在室外。
这种变电站建筑面积小,建设费用低,电压较高的变电站一般采用室外布置。
2.2、室内变电站。
室内变电站的主要设备均放在室内,减少了总占地面积,但建筑费用较高,适宜市区居民密集地区,或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区。
2.3、地下变电站。
在人口和工业高度集中的大城市,由于城市用电量大,建筑物密集,将变电站设置在城市大建筑物、道路、公园的地下,可以减少占地,尤其随着城市电网改造的发展,位于城区的变电站乃至大型枢纽变电站将更多的采取地下变电站。
这种变电站多数为无人值班变电站。
2.4、箱式变电站。
箱式变电站又称预装式变电站,是将变压器、高压开关、低压电器设备及其相互的连接和辅助设备紧凑组合,按主接线和元器件不同,以一定方式集中布置在一个或几个密闭的箱壳内。
箱式变电站是由工厂设计和制造的,结构紧凑、占地少、可靠性高、安装方便,现在广泛应用于居民小区和公园等场所。
箱式变电站一般容量不大,电压等级一般为3kv“35kv.随着电网的发展和要求的提高,电压范围不断扩大,现已经制造出了132kv的箱式变电站。
箱式变电站按照装设位置的不同又可分为户外和户内两种类型。
2.5、移动变电站。
将变电设备安装在车辆上,以供临时或短期用电场所的需要。
、按照值班方式分类。
3.1、有人值班变电站。
大容量、重要的变电站大都采用有人值班变电站。
3.2、无人值班变电站。
无人值班变电站的测量监视与控制操作都由调度中心进行遥测遥控,变电站内不设值班人员。
、根据变压器的使用功能分类。
4.1、升压变电站。
升压变电站是把低电压变为高电压的变电站,例如在发电厂需要将发电机出口电压升高至系统电压,就是升压变电站。
4.2、降压变电站。
与升压变电站相反,是把高电压变为低电压的变电站,在电力系统中,大多数的变电站是降压变电站。
3、变电站自动化的发展现状及趋势。
我国变电站综合自动化技术的起步发展虽比国外晚,但我国70年代初期便先后研制成电气集中控制装置和“四合一”装置(保护、控制、测量、信号)。
如南京电力自动化设备厂制造的DJK型集中控制装置,长沙湘南电气设备厂制造的WJBX型“四合一”集控台。
这些称之为集中式的弱电控制、信号、测量系统的研制成功和投运为研制微机化的综合自动化装置积累了有益的经验。
70年代末80年代初南京电力自动化研究院率先研制成功以Motorola芯片为核心的微机RTU用于韶山灌区和郑州供电网,促进了微机技术在电力系统的广泛应用。
1987年,清华大学在山东威海望岛35kV变电站用3台微型计算机实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能。
之后,随着1988年由华北电力学院研制的第1代微机保护(OI型)投入运行,第2代微机保护(WXB-11)1990年4月投入运行并于同年12月通过部级鉴定。
较远动装置采用微机技术滞后且更为复杂的继电保护全面采用微机技术成为现实。
至此,随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用,人们日益感到各专业在技术上保持相对独立造成了各行其是,重复硬件投资,互连复杂,甚至影响运行的可靠性,1990年,清华大学在研制鞍山公园变电站综合自动化系统时,首先提出了将监控系统和RTU合而为一的设计思想。
1992年5月,电力部组织召开的“全国微机继电保护可靠性研讨会”指出:
微机保护与RTU,微机就地监控,微机录波器的信息传送,时钟、抗干扰接地等问题应统一规划并制定统一标准,微机保护的联网势在必行。
由南京电力自动化研究院研制的第1套适用于综合自动化系统的成套微机保护装置ISA于1993年通过部级鉴定以后,各地电网逐步开始大量采用变电站综合自动化系统。
1994年中国电机工程学会继电保护及自动化专委会在珠海召开了“变电站综合自动化分专业委员会”的成立大会,这标志着对变电站综合自动化的深入研究和应用进入了一个新阶段。
目前,国内有关研制和生产单位推出的变电站自动化系统及产品很多,根据该技术的发展过程及系统结构特点,归纳起来可分为3种典型类型。
第1种类型为基于RTU、变送器及继电保护与自动装置等设备的变电站综合自动化系统,一般称为增强型RTU方式,也称集中式,或第1代综合自动化系统。
该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置以实现“四遥”。
结构上仅是站级概念,有关重要信息通过硬接点送给RTU装置,变电所的监测量一般经变送器变换后送给RTU。
开关监测量是直接引至RTU,RTU的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。
该类系统的特点是:
系统功能不强,硬件设备重复,整体性能指标低,系统联接复杂,可靠性低,但其成本低,特别适合于老站的改造。
实际上该类系统仅为变电站综合自动化的初级形式,尚不能称为综合自动化系统。
第2种类型为从硬件结构上按功能对装置进行了划分,摒弃了集中式单CPU结构而走向分散,系统由数据采集单元,主机单元、遥控执行单元、保护单元组成。
各功能单元通过通信网络等手段实现有机结合,构成系统。
该类系统可替代常规的保护屏、控制屏、中央信号屏、远动屏、测量仪表等。
它具有较强的在线功能。
各种功能比较完善,且人机界面较好。
但系统仍然比较复杂,联结电缆较多,系统可靠性不太高。
这类系统虽然做到了一定程度上的分散,但没有从整体上来考虑变电站综合自动化系统的结构,一般仅是监控系统和保护系统简单的相加。
由于我国保护和远动分属不同的部门和专业。
故我国目前的大多数综合自动化系统均属此类结构系统。
这类系统一般称为分散式系统或第2代综合自动化系统,是一种过渡方案。
第3种类型系统是采用国际上成熟的先进设计思想,引入了站控级和间隔级概念,系统采用分层分布式结构。
设备分变电站层设备(站控级)和间隔层设备(间隔级)。
间隔层设备原则上按一次设备组织,例如1条线路、1台主变压器。
每一间隔层设备包括保护、控制、测量、通信、录波等所有功能。
设计的原则是:
凡是可以在本间隔层设备完成的功能,尽量由间隔层设备就地独立处理,不依赖于通信网和变电站层设备。
变电层设备是通过间隔层设备了解和掌握整个变电站实时运行情况,并通过间隔层设备实现变电站控制,它还负责站内信息收集、分析、存储以及与远方调度中心的联系,这类系统实现了信息资源的共享以及保护、监控功能的综合化,大大简化了站内二次回路,它完全消除了设备之间错综复杂的二次电缆。
由于间隔层设备可放在开关柜上或放置在一次设备附近,从而可大大缩小主控制室面积,节省控制电缆,减少CT负担。
同时大大提高了整个系统的可靠性、可扩展性,是综合自动化系统的发展方向。
该类系统一般称为分层分布式系统,也称为第3代变电站综合自动化系统。
第1种技术观点认为:
变电站综合自动化系统主要考虑“四遥量”的采集,以点为对象,面向“功能设计”,故变电站综合自动化系统应以传统RTU装置或在其基础上发展起来的数据采集装置、主控单元、遥控执行等装置组成的监控为基础组成,它与微机保护的联系只要通过装置上的串行口收集信息即可,并且特别强调保护的独立性,即两者不能有任何硬件上的融合。
由于变电站综合自动化系统源于传统的“四遥”并且是在微机远动、微机保护基础上发展起来的,且保护和远动分属不同的部门和专业,故这种技术观点曾一度流行。
而第2种技术观点认为:
综合自动化技术是以先进可靠的微机保护为核心,以成熟的网络通信技术将测量控制与继电保护融为一体,共享数据资源,并十分强调系统的总体结构优化以及系统的可靠性。
系统是以对应的一次设备为对象,面向“对象设计”。
当然它也强调保护的相对独立性,主张在决不降低保护可靠性和功能的前提下,目前至少可以在低压上采用保护与测控合一的综合装置。
第2种技术观点是在微机保护技术成熟并向网络化多功能方向发展的基础上形成的。
因此,第2种技术观点正逐步成为大家的共识,它也成为了目前综合自动化技术发展的趋势和潮流。
综观目前国内变电站综合自动化技术的发展轨迹,我们可以看出如下发展趋势:
在总体结构上引入国际上成熟的先进设计思想,采用分层分布式结构,并采用计算机局域网(LAN),通信规约向国际标准靠拢;通信媒介普遍采用光纤,因为光纤具有抗电磁干扰的突出优点;c.间隔层设备逐步采用保护与测控合一的综合装置,对于配电线直接安装在开关柜上。
4、变电站的智能化。
国家电网公司计划在“十二五”期间新建约5100座智能变电站,对约1000座变电站进行智能化改造。
变电站是电力网络的节点,它连接线路,输送电能,担负着变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。
变电站的智能化运行实现智能电网的基础环节之一。
数字化变电站从技术上来说,其突出成就是实现了变电站信息的数字采集和网络化信息交互,但这对于智能电网的需求来说,还是远远不够的。
国家电网公司在建设统一坚强智能电网的变电环节中,提出建设智能变电站的目标。
智能电网中的智能变电站是由先进、可靠、环保、集成的设备组合而成,以高速网络通信平台为信息传输基础,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,同时具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
智能变电站分为设备层、系统层。
设备层主要由高压设备、智能组件和智能设备构成,实现IEC61850中所提及的变电站测量、控制、保护、检测、计量等过程层和间隔层的功能。
系统层相当于变电站的站控层,实现信息共享、设备状态可视化、智能告警、分析决策等高级智能应用,包含智能变电站系统级的先进功能。
随着高压设备智能化的不断发展,传统意义上的一、二次设备间的界限也将逐渐模糊,一次设备通过安装和集成智能组件,将成为智能设备。
六、参考文献。
1、变电站的类型,参考“XX百科”。
2、变电站自动化的发展现状及趋势来源于:
ScienceWatch
3、变电站的智能化来源于“中国电器工业协会”。
4、图片来源于“XX图片”。
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