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1、500kV变电所综合自动化系统运行分析hesp导语：由于500kV变电所在电网中所处的重要地位和本身的特点，对采用综合自动化系统有较高的技术要求。b0引言/b由于500kV变电所在电网中所处的重要地位和本身的特点，对采用综合自动化系统有较高的技术要求。500kV双龙变电所是我国已投运的首座取消常规控制，完全采用计算机操纵的变电所，其综合自动化系统于1997年12月与变电所同步投产，1年多的运行说明：系统平安、稳定、可靠，各项功能到达了设计指标，知足运行要求。本文就双龙变电所综合自动化系统的现状和运行情况进展介绍，对超高压变电所综合自动化系统应具备的功能、技术特点和上风做一分析。b1功能和技术特
2、点/b500kV双龙变电所综合自动化系统采用国际招标方式采购。由Siemens公司中标，并提供站级及以下设备；站内监控系统由Siemens公司分包给电力自动化研究院，并由电力自动化研究院负责整个系统的集成。考虑系统的完好性和扩建方便，综合自动化系统的站内监控系统按远景规划一次建成，站级及以下设备按变电所中期规模建立，其系统构造示意框图如图1所示。img=397,265:/zszl.cepee/cepee_kjlw_pic/files/wx/dlxtzdh/dlxt2000/0006/image06/t5701.gif/imgimg=291,265:/zszl.cepee/cepee_kjlw_
3、pic/files/wx/dlxtzdh/dlxt2000/0006/image06/t5702.gif/img图1500kV双龙变电所综合自动化系统构造框图Fig.1Structureofintegratedautomationsystemat500kVShuanglongultra-high-voltagesubstation综合自动化系统由一套电力自动化研究院提供的BSJ200变电站监控系统和5套分别位于每个继电保护小室内的Siemens公司LSA678装置组成。站内监控系统硬件设备主要包括双主机、双人机工作站、主备通讯机和双光纤以太网络设备。500kV双龙变综合自动化系统共收集遥信24
4、67点、遥测413点、脉冲量104点，遥控输出424点，比拟全面地实现了对变电所的监控。双龙变电所综合自动化系统与超高压变电所常规监控系统相比，除实现常规的监控功能外，还具有以下特点：a.综合自动化系统与变电所总平面布置设计思想一致：即变电所内二次设备相对集中、就近安装。综合自动化设备按出线间隔或者串设计，缩短电缆长度，降低强电磁环境下电缆的“天线效应，进步控制的可靠性。b.为减少干扰信号造成误操纵的可能性，变电所内计算机网络通讯和设备间通讯根本采用了光纤作为传输介质，并尽可能采用冗余方式。c.采用Siemens公司的8TKInterlockingUnit作为间隔级的防误闭锁装置，构成变电所的
5、硬件闭锁控制系统。即使站内监控系统崩溃，还可以在间隔层设备上实现完好的监控和防误操纵，确保运行可靠性。d.在站内监控系统上，设有口令受权系统，并在人机界面上将控制设备按串或者间隔分成单元；各单元设备的控制操纵经操纵提示和确认后，启动相应的逻辑判别程序，软件检查正确后，再将控制命令下发，进而与8TK共同构成双重检测闭锁功能。e.重要的信息如开关、刀闸位置等采用双位置接点一副常开接点，一副常闭接点，并在软件和硬件上判定其正当性。且事件顺序分辨率SOE到达1ms经华东电力试验研究所现场实测。f.对暂态变位信号如保护动作、重合闸动作等，在人机界面显示时用软件进展处理，采用自保持方式，须经人工确认后，信
6、号才会消失。g.在人机界面上采用模拟光字牌代替常规光字牌，并按全所级和间隔级的分层形式来显示，同时采用改变光字牌不同的显示方式来区别事故和预告信号。h.微机保护的动作信号包括自诊断信息，经保护治理机规约转换后主动上送站内监控系统。各级保护治理部门及调度部门可通过拨号方式直接调取保护内部的各类信息，用于分析事故的原因及经过。运行值班人员可通过监控系统远方调取保护信息，远方复归保护动作信号，并且用硬件压板或者软件两种方式防止远方修改保护定值和通过通讯方式从保护装置出口跳闸的可能性。i.相对独立的自动电压控制AVC功能模块集成在综合自动化系统中。它既能控制500kV系统电压，也可以优先控制220kV
7、系统电压。控制目的可以是定值方式，也可以是曲线方式；并且有闭环自动调节、半闭环、L&C及开环指导4种不同的运行方式。在软件设计中，充分考虑了被控设备可能出现异常和故障时的自动闭锁。对进步系统电压合格率、无功潮流优化都起到了积极作用。b2实际运行分析/b500kV双龙变电所综合自动化系统经过1年多的实际运行，与常规变电所相比，不但给变电所的运行和维护工作带来了相当大的方便之处，而且为保证变电所的平安运行起到了关键作用。2.1收集信息双龙变电所综合自动化系统收集的信息量多、面广，并在人机界面设计上采用了事故音响报警、变位开关闪烁、简报窗口文字提示、模拟光字牌及模拟量越限报警等多种手段和方式，确保双
8、龙变在发惹事故和出现异常情况时能迅速做出反响、具体记录、直观显示。既保存了局部传统的运行监视习惯，又改变了运行值班的监视方式，进步了对运行设备的监视效果。采用精度较高的沟通采样I/O装置和变送器。通过抽测和年校测试，除极个别无功功率测点外，综合误差均小于0.5%。在程序设计上做到了测点的限值可方便设定，越限报警除在告警窗口文字提示外，还采取在人机界面上对模拟量显示变色、模拟屏上相对应模拟量值闪烁等多种提示手段，进步了监视的效果。自500kV双龙变电所投产以来，综合自动化系统经受了5次线路事故的考验，每次事故发生，综合自动化系统都能准确地记录事故的全经过。如1998年4月5日23时57分，因对侧
9、变电所一条220kV线路故障，对侧变电所因电压互感器TV多点接地，保护失去方向性，造成双龙变至该变电所的3回220kV线路开关同时跳闸。综合自动化系统中预告信号一览表具体记载了从23时36分51秒500kV1号故障录波器启动开场到23时37分35秒故障消除期间共668条记录；事件一览表记录了从23时36分51秒577毫秒到23时36分51秒831毫秒共254毫秒内73条有关各类保护动作及开关跳闸的准确时间及内容；微机保护一览表提供了各套线路保护的动作时间、动作行为、故障测距等内容，为运行值班人员的故障分析、判定和及时处理提供了强有力的支持和帮助。在试运行期间，500kV兰双5407线路保护复用
10、载波机由于抗干扰才能缺乏，造成误发信，综合自动化系统准确地记录和反映了这个现象，及时地发现了事故隐患。2.2控制与操纵自1997年12月29日至1998年12月31日，运行人员在正常倒闸操纵中通过自动化系统共进展了1042次控制操纵，正确率达100%。另外，在新设备投产期间，共进展控制试验962次，正确率也达100%。统计结果说明，通过综合自动化系统进展倒闸操纵，操纵速度比常规变电所进步约10%15%，其中，一次设备的操纵速度至少要进步50%以上。影响操纵速度的主要原因是由于继电保护分布布置，在进展保护投退操纵时，需往返于继电保护小室与主控室。2.3运行治理和统计报表双龙变综合自动化系统取代了
11、常规的人工报表和统计，能自动完成各类日、月负荷报表的生成和打印，自动完玉成所电量计算、电压合格率统计、开关动作次数及跳闸次数统计、主变有载开关调节次数统计等；并且可按照变电所运行工作的需要，方便地生成各类运行治理需要的报表，大大减少了值班人员手工抄表和统计计算的工作量。2.4变电所电气设备的检修和消缺由于双龙变电所综合自动化系统以及保护装置均按串或者间隔设计，任一间隔设备的停运不会影响其他局部，给检修和消缺工作带来了很大的方便。综合自动化系统能明晰地反映所内一、二次电气设备的运行状态，记录并保存电气设备的运行、缺陷及异常状况。检修人员可在工作前进展相应查询，对需检修或者消缺的设备进展必要的理解
12、，如：该设备目前的运行状况，有无缺陷，是否已处理，有无遗留问题等，真正使检修人员做到心中有数，表达出“应修必修，修必修睦这一宗旨。继保人员和运行值班人员在工作前和工作后，随时可利用综合自动化系统核对保护定值，彻底杜绝“误整定事故的发生。1998年11月18日，双航2381线LFP902A保护检验完毕，终结工作票前，值班员通过综合自动化系统核对保护定值，发现定值有变化，后查明系继保人员试验时所设的临时定值未及时更改，进而防止了一起保护“误整定事故。对于一些疑难缺陷，可进一步利用综合自动化系统查询缺陷的现象、发生的时间、是否消失过、出现的频繁程度以及是否带有普遍性等。如1998年4月5日，双航23
13、81线901保护收发信机YBX1K装置异常，继保人员现场检查后以为装置完好，查不出装置异常的原因，通过综合自动化系统发现，其他3条220kV线路保护的收发信机均出现过类似情况，不同的是它们在告警后很快自动返回，最快的龙云2374线从装置异常信号发出到自动返回仅间隔2ms。通过分析认定是由于干扰信号引起，采取了措施后，该类装置就再未出现类似现象。2.5二次电气设备的运行可靠性常规变电所中控制层上的光字牌、信号灯及指示仪表的故障在变电所的缺陷处理中占有很大的比例，也影响到二次设备的平安运行。500kV双龙变电所由于采用综合自动化系统，取消了常规控制屏，进步了二次设备运行可靠性，缺陷处理次数明显减少
14、。同时继电保护装置就地小室分布，大大节省了二次电缆用量据华东电力设计院统计，节省约达36.6%，并节约了电缆的投资。更主要的是，常规变电所由于使用了较长的电缆，产生较大的对地分布电容，使得保护装置误发信号情况时常出现，给运行和检修人员的分析、判定和处理带来了极大的困难。而500kV双龙变电所自投运至今，类似情况没有出现过一次。b3建议和讨论/b从500kV双龙变综合自动化系统的实际运行情况分析和现场运行人员对系统运行的反应中，对变电站综合自动化系统提出以下几点建议和设想。3.1进步综合自动化系统的可靠性进步综合自动化系统的可靠性始终是综合自动化技术开展的根本出发点。对综合自动化系统的本身设备包
15、括运行的软件，加强监视和控制，是进步可靠性的重要途径之一。我们以为，变电站站内监控系统固然在功能上与SCADA系统有很多类似之处，但两者的侧重点并不同。变电站站内监控系统具有相对功能稳定性，对系统的可靠性、平安性和稳定性具有较高的要求，十分是对信号的处理和设备的控制方面要求更高。站内监控系统因各地要求不同，运行习惯不同，应用软件不可能完全一致。简化一些不必要的非实时功能，对主要运行程序和计算机内部资源治理等采用自诊断、自恢复等方式，可进步系统的可靠性。3.2扩大综合自动化系统的监控范围变电站站内监控系统除反映潮流分布情况外，更主要的是反映一、二次设备本身的运行状况。假如在设计和产品选型时考虑一
16、次设备的绝缘在线监测，就有可能纳入综合自动化的监控范围，进步对运行设备的在线监测才能和设备的科学治理程度。另外，目前一次设备的倒闸操纵，十分是刀闸类设备的操纵，还必须派人员到现场核对设备的操纵情况及操纵状态。假如能将计算机远方图像监控系统与综合自动化系统有机结合在一起，利用图像监控系统实现对操纵设备的运行状态监视，对进步运行值班人员监视质量和倒闸操纵速度将有极大好处。3.3微机保护的远方投退及修改定值目前，对微机保护的投退除修改保护定值中的控制字外，必需要对出口压板进展操纵，而且绝大局部运行单位也不允许远方修改保护定值。运行中发现，影响倒闸操纵速度的最主要原因就是二次设备的投退切换操纵，需要人
17、工就地即在继电保护小室进展。因此远方投退保护和修改定值是综合自动化开展的需要。目前已有不少专家、学者和消费厂商正在着重此方面的研究，主要需解决可靠性和治理形式的问题。3.4智能化的运行治理在目前超高压变电所有人值班的形式下，进步变电所智能化治理程度是电力系统开展的需要，也是实际运行的需要。变电所的智能化治理与综合自动化系统有非常严密的关系，很多方面依靠于综合自动化系统的实时信息。但是在详细施行中，为了保证综合自动化系统的平安可靠，不宜将此集成在站内监控系统中，可以作为一个相对独立的系统。在现阶段变电所智能化运行治理系统至少应包括以下3个局部：a.根据综合自动化系统收集的信息和数据，在电网或者变
18、电所内发惹事故时，能准确判别事故的类型、性质和事故的范围，自动生成对运行值班人员的事故处理指导意见，以便运行值班人员根据指导意见和操纵程序快速处理事故。b.根据调度命令和监控系统的实时信息，在线自动生成操纵票，即具有操纵票专家系统功能。c.根据变电所运行治理要求，自动统计并生成各类报表，实现变电所各类运行记录和技术资料的微机化治理。b4结语/b随着科学技术的开展，超高压变电所实现综合自动化是电力系统技术开展的必然趋势，也是进步变电所运行质量和治理程度的需要。500kV双龙变电所作为原电力工业部的试点和国内首批实现综合自动化的超高压变电所，凝聚了诸多参加建立单位、主管部门和消费厂商技术人员的集体智慧和心血，目前实现的功能也是综合自动化系统的根本功能。相信在此根底上经过广阔科技人员的不断努力，功能更全、智能化程度更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统，必将在我国电网建立中不断涌现，把电网的平安、稳定和经济运行进步到一个新的程度。0