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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于各種電壓等級(jí)的變電站，尤其是110 kV及以下電壓等級(jí)的變電站，采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。很多新上的變電站都提出了無(wú)人或少人值守，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)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(dòng)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(hào)系統(tǒng)等二次設(shè)備，減少控制室面積，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、防誤操作、電壓自動(dòng)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(cè)、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(dòng)化的分散式控制系統(tǒng)分為站級(jí)和間隔級(jí)兩層結(jié)構(gòu)。站級(jí)位于變電站主控室內(nèi)，又可稱為變電站層；間隔級(jí)面向變電站開(kāi)關(guān)場(chǎng)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(diǎn)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(jí)控制單元通過(guò)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(jí)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(dòng)信息的主站微機(jī)。間隔級(jí)在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備(主變、線路等)分散配置。對(duì)于站級(jí)和出線間隔級(jí)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(jí)主單元、間隔級(jí)I/O單元、保護(hù)單元或測(cè)控保護(hù)綜合單元之間又分為保護(hù)相對(duì)獨(dú)立，控制和測(cè)量合一及保護(hù)、控制和測(cè)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(diǎn)：
①系統(tǒng)控制可靠性提高，局部故障不會(huì)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(shí)也減少電纜耗用量，節(jié)省投資，簡(jiǎn)化維護(hù)。
③減少了站級(jí)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(jì)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(kāi)關(guān)狀態(tài)、周期檢測(cè)狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、變電站一次設(shè)備運(yùn)行告警信號(hào)、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(hào)、閥門及接地信號(hào)等。對(duì)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)(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(guò)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(guò)鍵盤或鼠標(biāo)對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合進(jìn)行操作，可以對(duì)變壓器有載分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，可對(duì)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(dòng)作次數(shù)、斷路器切除故障時(shí)的故障電流和跳閘操作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；線路、變壓器的有功和無(wú)功，母線電壓定時(shí)記錄的*大值、*小值及其時(shí)間；控制操作及修改定值的記錄；獨(dú)立負(fù)荷有功無(wú)功每天的峰值、*大值及其時(shí)間。
3.5 事件記錄及其它
事件記錄包括保護(hù)動(dòng)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(kāi)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(dòng)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(duì)時(shí)。
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(jí)主機(jī)或遠(yuǎn)動(dòng)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(huà)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(duì)于110 kV及以下電壓等級(jí)的變電站，分散式系統(tǒng)將保護(hù)單元與測(cè)控裝置分散下放到開(kāi)關(guān)柜上，用光纜連接起來(lái)，如圖1所示。對(duì)于主變的測(cè)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(yáng)變的每條10 kV出線及所用的變電柜均就地配置一個(gè)I/O單元和一個(gè)保護(hù)裝置，主變保護(hù)及I/O屏則安裝于主控室內(nèi)。
對(duì)于220 kV及以上電壓等級(jí)的變電站，則采用局部分散在開(kāi)關(guān)場(chǎng)內(nèi)若干設(shè)備小間安裝就近設(shè)備的保護(hù)及測(cè)控裝置，中間用光纜連接，如圖2所示。
5 幾個(gè)問(wèn)題的討論
①10 kV電壓等級(jí)的保護(hù)應(yīng)能直接裝于開(kāi)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(chǎng)合對(duì)保護(hù)裝置電磁干擾、震動(dòng)(開(kāi)并操作等引起)、溫度及濕度的要求。
②國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品的比較。
目前，國(guó)內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備與國(guó)外產(chǎn)品比較的不足之處主要在以下幾個(gè)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(guó)外一些大型跨國(guó)公司的產(chǎn)品從變電站一次設(shè)備到綜合自動(dòng)化設(shè)備一應(yīng)俱全，產(chǎn)品的整體性較強(qiáng)。
但是，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品也有其自身的特點(diǎn)，例如：國(guó)內(nèi)廠家對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備較熟，對(duì)運(yùn)行規(guī)程掌握較好，在開(kāi)發(fā)實(shí)用系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)設(shè)備等方面有一定的優(yōu)勢(shì)；站控級(jí)的軟件開(kāi)發(fā)，尤其是人機(jī)聯(lián)系應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)各廠家都具有相當(dāng)?shù)膶?shí)力，特別是漢化工作比外商更具優(yōu)勢(shì)；國(guó)內(nèi)廠家在工程組織、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、培訓(xùn)和售后服務(wù)等方面有較明顯的優(yōu)勢(shì)；國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在價(jià)格上具有一定的優(yōu)勢(shì)。
③對(duì)于現(xiàn)有變電站改造，應(yīng)重視對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行技改或更新，使之滿足自動(dòng)控制的要求。
④加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高現(xiàn)場(chǎng)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(guò)電壓等問(wèn)題，確保系統(tǒng)設(shè)備的**運(yùn)行。
⑥廠家一般將各微機(jī)保護(hù)按電力設(shè)備單元獨(dú)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(dòng)作信號(hào)直接送到操作開(kāi)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(dòng)作后向站級(jí)機(jī)提供報(bào)告等。此外，除微機(jī)保護(hù)外，其它一些自動(dòng)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(yǔ)
新建和現(xiàn)有變電站有條件時(shí)都應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化問(wèn)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(yùn)行水平，取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)盡可能選擇在國(guó)內(nèi)區(qū)內(nèi)有成功經(jīng)驗(yàn)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(guó)內(nèi)政策、資金等方面的實(shí)際情況，一般工程從設(shè)計(jì)到安裝投運(yùn)往往有幾年甚至10年以上的間隔，對(duì)于在這段時(shí)間內(nèi)技術(shù)的新發(fā)展，應(yīng)能及時(shí)修改原設(shè)計(jì)，以直接更新產(chǎn)品。
