数字化变电站的几个关键技术研究

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1、第一章绪论§1．1变电站系统的发展§1．1．1综合自动化变电站系统“变电站自动化系统”(SubstationAutomationSystem-SAS)，国际电工委员会解释为“在变电站内提供包括通信基础设施在内的自动化系统tll(SAS．SubstationAutomationSystem：TheSASprovidesAutomationinaSubst弼∞includingtheConunumc撕011infrastructure)。”在国内，我们所说的变电站自动化系统，包含传统的自动化监控系统、继电保护，自动装置等设备，是集保护、测量、控制、远传等功能为一体，通过

2、数字通信及网络技术来实现信息共享的一套微机化的二次设备及系统。自20世纪90年代以来，变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术之一。目前全国每年都有近千座新建变电站投入电网运行12J，新建变电站基本上都采用了自动化系统模式，同时每年还有许多老变电站的技术改造，也基本上以自动化系统模式为主【3】。我国电力系统变电站自动化技术的应用和发展大体经历了集中式和分层分布式两个阶段14J。最初变电站综合自动化系统配置多为集中组屏方式，保护与控制设备之间一般采用RS232或RS422串行通信方式。其主要工作是选择或制定相应的通信规约，把数字式继电保护和自动控制装置的信息接入数

3、字式远动装置和微机监控系统，在减少二次设备(尤其是模拟量和状态量采集设备)重复投资的同时使变电站自动化程度提高，甚至可以实现变电站的“无人值守”。集中式综合自动化系统框图如图1．1所示。crPr量缝嚣状电分杏器接头图1．1变电站集中式综合自动化系统框图东南大学工程硕士学位论文随着变电站自动化设计和运行经验的积累，到了1995年前后国内的电力系统二次设备制造厂家逐步推出了系统化开发的分层分布式变电站自动化系统产品。近年来随着技术的进步，国内各主要二次设备制造厂家推出的第二代分层分布式变电站自动化系统产品大多采用了成熟的网络通信技术和开放式互连规约，设备记录的信息更加完

4、备，变电站自动化系统的信息响应速度明显提高，不同厂家之间设备的互操作性也有了明显的改善。第二代分层分布式变电站自动化系统在我国电力系统中已经得到了普遍的应用“。分布式综合自动化系统框图如图1．2所示。图1．2变电站分布式综合自动化系统框图尽管基于网络通信的分层分布式变电站自动化系统在我国500kV及以下各个电压等级的变电站获得了普遍的应用，但随着技术的进步和运行水平的提高，这种分层分布式变电站自动化系统仍然存在一些不足，归纳起来主要有以下几个方面[6-71：(1)二次设备之间互操作性不够在变电站自动化系统发展初期就期待解决的不同生产厂家二次设备之间的互操作性问题至今

5、仍然没有得到很好地解决，主要原因是二次设备缺乏统一的功能和接口规范和通信标准的采用缺乏一致性。而就继电保护装置而言，高压线路保护的曾经在上世纪80年代制定过“四统一”设计标准，元件保护在功能和接口方面基本上没有统一的设计标准，在后备保护的配置方面不同厂家的设备相差很大，低压保护配置的地区性差异更大。因此，虽然国产继电保护设备对我国电力系统的特点具有很好的适应性，但由于缺乏统一的功能和接口规范，不同厂家的设备缺乏互操作性。用于变电站自动化系统的测控设备，各个厂家的配置方案更是各显神通。缺乏互操作性的设备对于变电站自动化系统长期维护和运行是一个巨大的障碍。(2)对象建模

6、的差异使信息难以共享由于对变电站自动化系统、变电站与控制中心之间的通信以及控制中心层面不同应用之间缺乏统一的建模规范，从变电站自动化系统采集的各种信息在向控制中心进行传递和控制中心不同应用之间的共享这两个层面都存在一定障碍。变电站自动化系统可以接入很多有用的信息，这些信息大致可以分为：电力系统运行信息、变电站自动化系统自身的健康状态信息，继电保护运行与故障信息和一次设备健康状态信息。目前运行的变电站自动化系统一般只接入和处理前两类信息供调度和变电站值班人员使用和管理，其他的信息独立则组成各自的应用系统由相应的技术管理部门负责运行和管理。网络通信技术的发展己经使变电站

7、自动化系统接入和共享其他一些有用信息成为可能。为减少设备重复投资，提高电力系统运行和管理效率，需要对变电站各种信息的对象进行统一建模，把目前仍然分别属于不同的技术管理部门、各自相对独立地发展的一些其他技术集成到变电站自动化系统中，使得变电站的这些有用信息在相应的运行和管理部门之间得到充分共享。2第一章绪论(3)新技术应用的适应性不够互操作性和信息共享能力也会影响新技术的应用。电子式电流、电压互感器是无铁芯、绝缘结构简单可靠、体积小、质量小、线性度好、无饱和现象、输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口的电力互感器。采用电子式互感器可以减少C僧态误差和PT--次负