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变电所综合自动化运行的几个关键问题探讨


http://www.chinaedunet.com 2004-6-28

    



摘要:变电所综合自动化是当今电网调度自动化领域的热门课题之一。变电所综合自动化系统以其技术先进、结构简单、安全可靠、功能齐全、具备无人值班的技术条件等方面的优势,在电力系统内得到了较为广泛的应用。本文就变电所综合自动化的几个问题进行探讨。
关键词:变电所;综合自动化;结构;问题

一 对变电所综合自动化运行的功能分析
变电所综合自动化是变电所内微机实现运行功能的多机系统、包括测量、监控、保护、远动、信号等部分,实现变电所的日常运行和事故处理、其范围包含所有的二次部分。它是自动化和计算机、通信、管理技术在变电所领域内的综合应用。其基本功能和技术如下:(1)保护功能:对所内的所有电气设备进行保护,并对被保护设备进行故障显示和记录,存储多套定值并能进行修改和显示等。(2)测量及数据采集功能:包括状态数据、模拟数据和脉冲数据。(3)自动装置功能:包括电压和无功的就地控制、同期检测和同期合闸及故障滤波测距等。(4)控制和操作闭锁:可通过CRT屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头和电容器组投切等进行远方操作。(5)对所及监控、监视与工程师工作功能实现人机联系。(6)系统的自诊断功能:系统内各插件应具有自诊断功能,并把数据送往后台机和远方调度中心。此外,还有远方控制中心的通信与防火、保安功能及措施。
变电所综合自动化利用计算机的技术综合、统一进行处理、促进各环节的功能协调,其主要特点是:克服了传统变电所信息容量大,速度慢的缺点,其微机系统,保护信息串行通信采用交流采样,大大提高了信息总量,能够根据事件优先级迅速远传变电信息;实现综合自动化后的无人值班变电所占地面积小,基建投资省。对变电所实现综合自动化可以极大地减小主控室面积、取消传统变电所必需的值班室、更衣室,取消模拟屏、控制台和单独的小电流接地系统与无功电压自动调节装置等,既减小了征地,也大大减少了投资;变电所综合自动化采用交流采样,速度快,精度高、克服了直流变送器的弱点。变电所综合自动化系统采用微机采样、微机变送器输入由CT、PT提供,直接输入计算机编码、与数据采集微机通信,可传送多种计算量,速度较快、精度较高,是目前数据采集的最佳选择;变电所综合自动化采用微机保护与监控部分通信可在调度端查看和修改保护整定值。微机保护与监控部分串行通信不仅可传送保护信息,而且还可以传送保护整定值和测量值,并可由调度端远方修改和下发保护定值。变电所综合自动化具有对装置本身实时自检功能,方便维护与维修,可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查,能快速发现装置内部的故障及缺陷,并给出提示,指出故障位置,解决了各环节在技术上保持相对独立而造成的各行其是,重复投资甚至影响运行可靠性的弊端。
 
二 对变电所综合自动化的两种装置结构比较分析
  电所综合自动化的装置结构主要有两种,集中式综合自动化装置结构和分布式综合自动化装置结构,分布式综合自动化装置结构又分为分布分散式综合自动化装置结构和分布集中式综合自动化装置结构下面对它们进行具体的比较分析。
 1集中式综合自动化装置结构,如图1
人-机联系
           

                                 
   主计算机            
输入输出接口

调度所/控制操作中心
                                   
      打印机                           

              入       出
           
             TV/TA     控制回路
设备状态信号  
            图1:集中式综合自动化装置结构图
这种结构的装置的可靠性较低,功能有限,装置的扩充性和维护性都较差,因此,在工业企业供电系统中很少使用。
2 分布分散式综合自动化装置的结构,如图2:
人-机联系
           

                                 
   主计算机            
输入输出接口

调度所/控制操作中心
                                   
  打印机或其他接口                           

                   
           
             

线路开关柜
保护与监控单元


TV/TA  操作
设备状  回路    TV/TA   保护     TV/TA  保护   TV/TA   保护
态信号        设备状   回路     设备状 出口   状态    出口
           态信号          态信号
         图2:分布分散式综合自动化装置结构图
分布分散式综合自动化装置结构是按变电所内的各回路设计的。它是将变电所内各回路的数据采集、微机保护及监控单元综合为一个装置,就地安装在数据源现场的开关柜上。每个回路都对应一套装置,装置的设备相互独立,通过现场总线将其连接,并与变电所主控室的监控主机设备进行通讯。这种分布分散式结构的特点是,减少了变电所内的二次设备和信号电缆,避免了电缆传送信息时的电磁干扰,节省了投资,简化了维护,同时,最大限度地压缩了二次设备的占地面积。由于装置相互独立,装置中任一部分发生故障时,只影响其局部,从而提高了整个装置的可靠性。也增强了装置的可扩展性和运行的灵活性。
3分布集中式的综合自动化装置结构,如图3:
人-机联系
           

                                 
   主计算机            
输入输出接口

调度所/控制操作中心
                                   
  打印机或其他接口                           

                   
           
TV/TA  TV/TA及出口  及出口 各种保护柜
隔离开关,变压器分接头控制柜
状态量采集开关量输入柜
             
测量控制处理机
TV/TA TV/TA数据采集柜

图3:分布集中式的综合自动化装置结构图

分布集中的综合自动化装置结构,是将变电所内各回路的数据采集单元、控制单元和保护单元分别集中安装在变电所的控制室内的数据采集柜、控制柜和保护柜中,相互间通过现场总线与控制主机相连。这种分布集中组屏的结构,便于扩充和维护,而且其中一个环节出现故障时,不会影响其它部分的正常运行。非常适用于变电所的回路数相对较少,一次设备比较集中,从一次设备到数据采集柜和控制柜等所用的信号电缆不长,易于设计、安装和维护管理。
在比较分析了以上的综合自动化装置结构的基础上,那么在在实际运用的结构选择上要讲求适用性,实用性是要求该装置的结构和功能设计,应从实际应用对象出发。结合供电系统的实际,提高其装置的性能价格比,减少投资。同时,要有可扩充余地、通用性要强、操作使用及运行维护要方便等。

三 对变电所综合自动化运行中的通信中断和死机问题的技术分析和解决办法
从变电所的运行的实际情况来看,综合自动化系统的运行情况现在普遍不是很稳定,通信中断和死机现象时有发生,给运行带来了困难,同时也不能真正实现无人值守的最终目的。主要表现为:后台机仍可以进行画面切换等监视操作,但实时数据不能刷新,下行的命令也不能执行,以及后台机不能进行任何监控及功能操作,有时还出现黑屏的现象,系统已瘫痪。
那么造成通信中短波原因具体式什么,通过实际的调查和分析,我认为主要有以下几个:
1 组网方式的局限性。综合自动化系统的组网方式是通信的关键,组网结构合理与否,直接影响数据的传输速度和可靠性。
2软件的不成熟性,软件编程的缺陷。软件的成熟性是指开发软件与基础软件的兼容性、软件与硬件的兼容性及整个软件包的合理性配合是否成熟。软件编程是变电所综合自动化系统稳定运行的关键,编程的科学与否,将直接影响系统的稳定运行。实现同样的功能,可以有多种编程方式,而不同的程序,计算机运行的状况都不相同,若编程科学、合理,则可以提高计算机运行的速度,降低CPU的负荷率。反之,若编程不合理,则可能造成计算机多次重复运算或进行不必要的运算,加大了运算工作量,造成计算机运行的CPU负荷率高,当CPU负荷率过高时,系统将不堪重负而崩溃。
3系统硬件配置不合理。系统的硬件配置包括信息采集与控制、监控主机、通信管理系统几部分。其中监控主机及通信机的硬件配置是系统稳定运行的基础。监控主机从通信管理系统取得数据,并进行人机对话、监视、管理、控制等各种各样的工作,计算机的任务较重,若监控主机的硬件配置过低,可能造成CPU过载,引起系统死机。通信管理机主要承担着向下层轮询采集信息,向上层提供数据,进行通信规约转换、解释,并承担着将上层命令转发给下层执行的工作。它要求计算机的速度高,要保证CPU的处理速度远远大于数据交换的速度,以保证通道畅通无阻,否则,容易引起通道阻塞,造成系统死机。另一方面,硬件的质量及制造工艺也是一个影响系统稳定的因素,要求系统能稳定运行,首先硬件本身必须能长期、可靠地稳定运行。 
3 超量的信息和超强的功能。变电所内的直流系统、微机保护的信息一般均采用计算机数据通信方式获得,这就存在一个通信规约转换的问题,由于不同的设备生产厂可能采用不同的通信规约,造成规约纷杂,转换工作量大。若选用超量的信息,则可能造成CPU资源不足,降低数据交换的轮询速度,造成网络阻塞,引起通信中断,严重的可能引起死机。同时由于目前我国对综合自动化系统的功能要求无统一的标准,过多的功能要求就会加重CPU负荷,容易引起监控系统崩溃 
通过对以上原因的分析,那么要提高变电所综合自动化系统的运行的稳定性,减少通信中断和死机现象的发生,就要从系统的组网方式、硬件配置、软件编程几方面着手,同时考虑合理的信息量及功能要求,做到设计优化、选型合理、配置科学,使变电所综合自动化系统能达到降低运行成本,实现减员增效,保持变电所综合自动化系统的正常高效运行。
四 总结
实践证明, 变电所综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化,提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用,是当代电网发展的必然趋势。随着技术的进步和硬件软件环境的改善,它的优越性必将进一步体现出来。

参考文献
《供配电系统设计规范》.国家标准.代号GB50052-953
《10KV以下变电所设计规范》.国家标准.代号GB 50053-94

摘自:中国教育网

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