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[導讀]回顧了變電站綜合自動化的發(fā)展歷程,介紹了采用DSP技術的變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計思想及系統(tǒng)的主要特點。

概述
   
變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備f包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合,優(yōu)化設計,對變電站全部電器設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備間相互交換信息,數據共享,完成變電站運行中的自動監(jiān)視和控制。變電站綜合自動化系統(tǒng)替代了變電站常規(guī)二次設備的功能,簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。
    我國變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展經歷了半導體分散控制、單片機智能控制、DSP(數字信號處理器)智能集中控制幾個階段,目前使用最多、性能價格比最高的還是以DSP為核心組成的變電站綜合自動化系統(tǒng),下面就簡單介紹該系統(tǒng)的設計思想及主要特點。


2 設計思想
   
基于DSP技術的變電站綜合自動化系統(tǒng),是以DSP為核心,組成各種保護測控單元(間隔層設備),以嵌入式計算機為核心組成通信管理機,通過現場總線(CAN bus)構成通信網絡。變電站運行的各種工況信息,首先由對應的保護測控裝置采集到,通過通信網絡傳輸到通信管理機,再把這些信息傳輸到變電站當地監(jiān)控系統(tǒng)和遠方調度控制中心,實現變電站的自動保護和遠方監(jiān)控。圖1為系統(tǒng)結構圖。

2.1 系統(tǒng)的組成
   
主要保護和測控單元有:①線路保護和測控單元;②變壓器差動保護單元;③變壓器后備保護和測控單元;④電容器保護和測控單元;⑤備用電源自投和測控單元;⑥電動機保護和測控單元;⑦PT保護和測控單元;⑧中央信號單元;各個保護和測控單元分散安裝在主控室或一次設備附近,便于安裝、維護、管理。各種保護測控單元采用嵌入式數字信號處理器(DSP)完成間隔層設備的保護、測控、通訊等功能,充分重視并滿足變電站不同專業(yè)的要求,真正實現變電站的協調化、數字化及智能化。
    通信管理機與各保護單元間以現場總線、RS232、以太網等通訊方式中的一種,實現實時數據傳輸和信息交換,并與當地監(jiān)控系統(tǒng)、遠方調度系統(tǒng)實現雙向通信。
2.2 保護單元
   
每種保護和測控單元的硬件結構相似,分模擬量輸入,核心處理器,開關量輸入、輸出,人機接口,通訊和電源模塊6大部分,其框圖如圖2所示。

    保護和測控單元采用嵌入式數字信號處理器與多片串行A/D轉換器且同步采樣技術為主構成簡潔高效的數據采集和處理系統(tǒng),具有高可靠性和高性能的特點。
    保護和測控單元每周32點采樣州并具有安全的頻率跟蹤技術,確保測控功能的技術要求,在一個采樣間隔內可以輕松完成保護的數據計算和邏輯判別功能,提高了保護處理的實時性,也便于復雜保護算法的實現。
    靈活的現場網絡技術,可選擇現場總線、RS232、以太網通訊方式。
    保護和測控單元均能通過IEC60255-22-4標準規(guī)定的IV級(4 KV±10%)快速瞬變干擾試驗、IEC60255-22—2標準規(guī)定的IV級(空氣放電15 kV,接觸放電8 kV)靜電放電干擾試驗,使用時不必另加抗干擾模塊。
    保護和測控單元采用SMT工藝及無可調節(jié)元件的設計,主要元器件采用丁業(yè)級標準,提高了裝置運行的穩(wěn)定性和環(huán)境的適應能力,可以安裝在開關現場。
    產品工作的透明化,通過記錄的事件、事故、告警、故障錄波,可清楚產品的工作過程和動作原因,非常便于事故的分析。
    保護和測控單元具有全漢化液晶界面,配套的保護分析軟件以及數字變電站管理系統(tǒng)(通信管理機)的320x240漢化液品界面,查看保護和測控裝置的故障數據和運行數據。通用的軟硬件平臺和上下代產品代碼兼容,可以為用戶提供更好的服務,也使公司推出的新產品具有良好的穩(wěn)定性和持續(xù)提高質量的特點。
    采用串行EEPROM存放保護定值、系數、配置,并實時自檢,確保定值、系數、配置的使用正確和即使在定值、系數、配置遭到破壞時仍不會誤動。

3 主要特點
    保護和測控單元可獨立完成變電站的保護、測量、控制、信號、故障錄波、諧波分析、電能采集、小電流接地選線和低周減載等功能,可完全取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)。
    保護和測控單元可分散安裝于一次設備附近,完成該一次設備對應的所有二次功能,也可集中組屏安裝于控制室內。
    采用串行的雙14位A/D同步采樣,再加上每周波32點采樣和軟件上安全頻率跟蹤技術使得電壓、電流測量精度達0.2級,有功、無功測量精度達0.5級,真正滿足了110 kV變電站對測量精度的要求。采用現場總線或以太網通訊方式,具有高可靠性、實時性及開放性的特點。介質可根據用戶需要選用電纜或光纖。
    全變電站GPS同步對時,具有硬脈沖對時接點輸入,確保SOE的分辨率小于1 ms。
    DSP主板硬件具有二級看門狗.保證處理系統(tǒng)在運行異常時能夠及時復位。
    統(tǒng)一的外形尺寸和軟、硬件平臺,易于產品的使用和維護。具有網絡打印功能,可自動或手動打印事故報告、事故錄波、定值內容等信息,便于存檔和分析。
    每個保護和測控單元具有16個開入和11個開出,每個保護動作開出可經軟件編程和硬件矩陣選擇相應的繼電器出口,方便用戶的特殊要求。
    除變壓器保護單元采用硬壓板投退保護功能外,其余保護測控單元采用軟壓板投退保護功能,方便遠方和就地操作??蓪崿F遠方修改定值、切換定值、遠方投退軟壓板、遠方信號復歸、遙控操作、遠方讀取錄波、遙測、遙信、遙脈功能。

4 結語
    隨著計算機技術和集成電路技術的不斷發(fā)展,變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術水平也將隨之得到不斷提升,同時可不斷提高變電站安全穩(wěn)定運行水平,降低運行維護成本、提高經濟效益。電力供應企業(yè)必將不斷為廣大用戶提供更可靠、更穩(wěn)定的電能供應,為國民經濟的持續(xù)健康發(fā)展做出應有的貢獻。

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