交直流兩用高壓分壓器基本功能和結(jié)構(gòu)
交直流兩用高壓分壓器基本功能和結(jié)構(gòu)
隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展,對于各種電壓等級的變電站,尤其是110 kV及以下電壓等級的變電站,采用微機(jī)實現(xiàn)變電站綜合自動化已成為一種發(fā)展趨勢。很多新上的變電站都提出了無人或少人值守,實現(xiàn)綜合自動化的要求;一些已建變電站也提出了這方面的技改要求。變電站綜合自動化集微機(jī)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集及微機(jī)保護(hù)于一體,可以取代變電站的常規(guī)儀表、常規(guī)操作控制屏及中央信號系統(tǒng)等二次設(shè)備,減少控制室面積,實現(xiàn)變電站實時數(shù)據(jù)采集、電氣設(shè)備運行監(jiān)控、防誤操作、電壓自動調(diào)節(jié)、小電流接地選線、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信、保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、以及繼電保護(hù)定值的檢查與修改。
2 分散式控制系統(tǒng)
變電站綜合自動化的分散式控制系統(tǒng)分為站級和間隔級兩層結(jié)構(gòu)。站級位于變電站主控室內(nèi),又可稱為變電站層;間隔級面向變電站開關(guān)場各間隔內(nèi)的一次電力設(shè)備,即間隔層。這種控制系統(tǒng)的主要特點是以一次 電力設(shè)備為安裝單位,將控制、I/O、保護(hù)等單元分散就地安裝在一次電力設(shè)備屏柜上。站級控制單元通過串口與各一次電力設(shè)備屏柜相連,并與上位機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信。
變電站級主要包括本地監(jiān)控工作站和工程師工作站微機(jī),以及用于傳送遠(yuǎn)動信息的主站微機(jī)。間隔級在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備(主變、線路等)分散配置。對于站級和出線間隔級功能進(jìn)行微處理化和分散安裝(地理上的分散和功能上的分布),站級主單元、間隔級I/O單元、保護(hù)單元或測控保護(hù)綜合單元之間又分為保護(hù)相對獨立,控制和測量合一及保護(hù)、控制和測量合一等兩種模式。各單元相互之間依賴參數(shù)化方式達(dá)到組態(tài)的靈活性和可靠性。這種分散式控制系統(tǒng)同集中式系統(tǒng)相比具有以下明顯的優(yōu)點:
①系統(tǒng)控制可靠性提高,局部故障不會導(dǎo)致全系統(tǒng)的癱瘓。
②由于信息采集系統(tǒng)分布合理,從而縮短了傳輸距離與傳輸密度(即通道流量),提高了傳輸系統(tǒng)的可靠性與可利用性,同時也減少電纜耗用量,節(jié)省投資,簡化維護(hù)。
③減少了站級主機(jī)的負(fù)擔(dān)。
④加快了系統(tǒng)響應(yīng)速度。
⑤提高了控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與靈活性,便于管理,使各層計算機(jī)的容量與規(guī)模配置得更為合理,提高了軟件與軟件資源共享的程度。
3 基本功能
3.1 數(shù)據(jù)采集
變電站數(shù)據(jù)采集包括狀態(tài)量、模擬量、脈沖量等數(shù)據(jù)的采集。
狀態(tài)量有:斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、周期檢測狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、變電站一次設(shè)備運行告警信號、交直流兩用高壓分壓器基本功能和結(jié)構(gòu),變壓器分接頭位置信號、閥門及接地信號等。對保護(hù)動作信號(常規(guī)方式作為狀態(tài)量輸入)則采用串行口或LAN網(wǎng)絡(luò)通過通信方式獲得。
模擬量有:各段母線電壓,線路電壓、電流和功率值,饋線電流、電壓及功率值,頻率、相位等。此外還有變壓器油溫、直流電源電壓、所用電電壓和功率等。
脈沖量指電能表輸出的電度量。
3.2 控制
操作人員在變電站或遠(yuǎn)方調(diào)度中心,可通過鍵盤或鼠標(biāo)對斷路器、隔離開關(guān)開合進(jìn)行操作,可以對變壓器有載分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,可對電容器組進(jìn)行投切。
3.3 微機(jī)保護(hù)
微機(jī)保護(hù)包括線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、饋電線保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)及備用電源自投等,高壓系統(tǒng)則包括主保護(hù)和后備保護(hù)。
3.4 數(shù)據(jù)處理
變電站數(shù)據(jù)處理包括:斷路器動作次數(shù)、斷路器切除故障時的故障電流和跳閘操作次數(shù)統(tǒng)計;線路、變壓器的有功和無功,母線電壓定時記錄的*大值、*小值及其時間;控制操作及修改定值的記錄;獨立負(fù)荷有功無功每天的峰值、*大值及其時間。
3.5 事件記錄及其它
事件記錄包括保護(hù)動作順序記錄(一般由微機(jī)保護(hù)產(chǎn)生)、交直流兩用高壓分壓器基本功能和結(jié)構(gòu),開關(guān)跳合記錄(一般由監(jiān)控系統(tǒng)記錄)。另外,還可根據(jù)需要配置專用微機(jī)故障錄波器及增加小電流接地自動選線功能。
3.6 通信
監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能與微機(jī)保護(hù)、微機(jī)故障錄波器等通信,以及與調(diào)度中心通信、對時。
3.7 自診斷功能
系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能,自診斷信息可送往站級主機(jī)或遠(yuǎn)動調(diào)度中心。
3.8 人機(jī)聯(lián)系
人機(jī)聯(lián)系的主要內(nèi)容有:顯示畫面與數(shù)據(jù),例如單線圖狀態(tài)、潮流信息、保護(hù)定值、值班記錄等等;輸入數(shù)據(jù);人工控制操作、檢修或巡視中應(yīng)具有的*低限度的人機(jī)聯(lián)系功能等。
4 基本結(jié)構(gòu)
對于110 kV及以下電壓等級的變電站,分散式系統(tǒng)將保護(hù)單元與測控裝置分散下放到開關(guān)柜上,用光纜連接起來,如圖1所示。對于主變的測控及保護(hù),可安裝到主變附近,亦可安裝于控制室內(nèi)。例如,南供朝陽變的每條10 kV出線及所用的變電柜均就地配置一個I/O單元和一個保護(hù)裝置,主變保護(hù)及I/O屏則安裝于主控室內(nèi)。
對于220 kV及以上電壓等級的變電站,則采用局部分散在開關(guān)場內(nèi)若干設(shè)備小間安裝就近設(shè)備的保護(hù)及測控裝置,中間用光纜連接,如圖2所示。
5 幾個問題的討論
①10 kV電壓等級的保護(hù)應(yīng)能直接裝于開關(guān)柜,交直流兩用高壓分壓器基本功能和結(jié)構(gòu),并能滿足使用場合對保護(hù)裝置電磁干擾、震動(開并操作等引起)、溫度及濕度的要求。
②國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品的比較。
目前,國內(nèi)變電站綜合自動化設(shè)備與國外產(chǎn)品比較的不足之處主要在以下幾個方面:硬件制造工藝、變電站一次設(shè)備制造工藝等方面的差距較大;采用專用芯片、光纜等高質(zhì)量設(shè)備較少;國外一些大型跨國公司的產(chǎn)品從變電站一次設(shè)備到綜合自動化設(shè)備一應(yīng)俱全,產(chǎn)品的整體性較強(qiáng)。
但是,國內(nèi)產(chǎn)品也有其自身的特點,例如:國內(nèi)廠家對國產(chǎn)設(shè)備較熟,對運行規(guī)程掌握較好,在開發(fā)實用系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)設(shè)備等方面有一定的優(yōu)勢;站控級的軟件開發(fā),尤其是人機(jī)聯(lián)系應(yīng)用軟件的開發(fā),國內(nèi)各廠家都具有相當(dāng)?shù)膶嵙Γ貏e是漢化工作比外商更具優(yōu)勢;國內(nèi)廠家在工程組織、現(xiàn)場調(diào)試、培訓(xùn)和售后服務(wù)等方面有較明顯的優(yōu)勢;國內(nèi)產(chǎn)品在價格上具有一定的優(yōu)勢。
③對于現(xiàn)有變電站改造,應(yīng)重視對一次設(shè)備進(jìn)行技改或更新,使之滿足自動控制的要求。
④加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),提高現(xiàn)場人員使用、維護(hù)、故障處理的能力。
⑤應(yīng)考慮防雷電、防靜電、防感應(yīng)過電壓等問題,確保系統(tǒng)設(shè)備的**運行。
⑥廠家一般將各微機(jī)保護(hù)按電力設(shè)備單元獨立設(shè)置,直接由相關(guān)CT、交直流兩用高壓分壓器基本功能和結(jié)構(gòu),PT輸入電氣量,動作信號直接送到操作開關(guān)的跳閘線圈。在這種情況下,保護(hù)裝置應(yīng)設(shè)有通信接口,接入站內(nèi)通信網(wǎng),以便在保護(hù)動作后向站級機(jī)提供報告等。此外,除微機(jī)保護(hù)外,其它一些自動裝置,如備用電源自投裝置、控制電容器投切和有載調(diào)壓變壓器分接頭的電壓控制裝置等,也應(yīng)設(shè)置專門的裝置,放在相應(yīng)的間隔層上。
6 結(jié)語
新建和現(xiàn)有變電站有條件時都應(yīng)考慮實現(xiàn)綜合自動化問題,并嚴(yán)格按完整的技術(shù)功能規(guī)范向廠家提要求,以提高變電站**運行水平,取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。變電站綜合自動化設(shè)備應(yīng)盡可能選擇在國內(nèi)區(qū)內(nèi)有成功經(jīng)驗的分散式控制系統(tǒng),并做好與廠家的技術(shù)配合、協(xié)調(diào)廠家間的技術(shù)配合及技術(shù)培訓(xùn)工作。另外,根據(jù)國內(nèi)政策、資金等方面的實際情況,一般工程從設(shè)計到安裝投運往往有幾年甚至10年以上的間隔,對于在這段時間內(nèi)技術(shù)的新發(fā)展,應(yīng)能及時修改原設(shè)計,以直接更新產(chǎn)品。