地址：上海市嘉定區育綠路253號
郵編：201801
傳真：021-69151136
聯(lián)系人：韓歡慶
手機：15021684725
郵?箱：2881780374@qq.com
韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，在當前的變電站設計上，數字化變電站設計成為一種趨勢。其也成為未來(lái)我國變電站設計的核心研究方向和趨勢。當前來(lái)說(shuō)，我國在數字化變電站的設計上，綜合自動(dòng)化系統的應用，在整個(gè)變電站設計上也有作用發(fā)揮。為此在進(jìn)行觀(guān)點(diǎn)分析上，本文圍繞當前我國數字化變電站綜合自動(dòng)化系統發(fā)展問(wèn)題進(jìn)行了觀(guān)點(diǎn)的闡釋和分析，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望和分析。
關(guān)鍵詞：數字化變電站；綜合自動(dòng)化系統；發(fā)展
結合目前來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷升級和發(fā)展，數字化變電站綜合自動(dòng)化系統成為我國在變電站設計上的主流趨勢。相較于傳統的變電站來(lái)說(shuō)，數字化變電站能夠有技術(shù)優(yōu)勢，是我國變電站設 計未來(lái)的主要發(fā)展趨勢和方向。對于數字化以及自動(dòng)化的研究來(lái)說(shuō)，基于高新技術(shù)的引入，合理實(shí)現技術(shù)問(wèn)題的解決，能夠基于本質(zhì)角度出發(fā)，促使我國數字化變電站自動(dòng)化系統有較為出色的應用效果，推動(dòng)我國數字化變電站自動(dòng)化綜合系統研發(fā)水平的不斷升級。
1 數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的優(yōu)勢
數字化變電站綜合自動(dòng)化系統在應用上，其不僅有較為出色的可擴展性，而且整個(gè)系統應用相對簡(jiǎn)單，有較為出色的兼容性，所以在當前國內很多變電站中，其都有較為出色的應用價(jià)值。而且從目前的 應用現狀來(lái)說(shuō)，數字化變電站綜合自動(dòng)化系統不僅有較為穩定的運行表現，且有較為出色的運行效率，而且可以降低人工資源的耗費，確保實(shí)現無(wú)人值守?？梢哉f(shuō)，數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的出現，能 夠促使我國在電網(wǎng)運行和管理上取得更為出色的運行效益，同時(shí)也可以更好的滿(mǎn)足當前我國在變電站系統設計方面的需求。同時(shí)企業(yè)是我國未來(lái)實(shí)現變電站建設的核心方向和趨勢。
2 數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的特點(diǎn)解讀
圖1展示的是當前數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的布局結構。
圖1數字化變電站綜合自動(dòng)化系統架構
通過(guò)引入數字化變電站綜合自動(dòng)化系統，促使在變電站的管理上，有更為出色的管理效益，充分實(shí)現自動(dòng)化管理目標。數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的突出特點(diǎn)是：
2.1數字化的數據采集
對于數字化變電站綜合自動(dòng)化系統而言，其在工作開(kāi)展上，采取的是全自動(dòng)數據采集方式，為此也致使其在進(jìn)行相應的數據獲取上，有較為出色的自動(dòng)化表現，可以基本滿(mǎn)足自動(dòng)化系統管理需求。結合 圖2展示內容，通過(guò)測控裝置的搭載，可以實(shí)現數據的自動(dòng)測控，并借助通信處理完成數據信號傳輸。
圖2 數字化變電站綜合自動(dòng)化系統數據采集
2.2 系統分層分布化
對于數字化變電站綜合自動(dòng)化系統而言，其從初誕生，采取的是集中式管理模式，而今開(kāi)始采取分布式系統?；诜植际较到y的引入，促使在進(jìn)行數字化變電站綜合自動(dòng)化系統設計上，其可以充分契 合當前網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)發(fā)展需求，同時(shí)實(shí)現開(kāi)放式的管理，針對系統在運行過(guò)程中的設備運行情況做出精準的記錄，同時(shí)也可以確保系統在運行過(guò)程中，能夠實(shí)現響應速度的進(jìn)一步提升。
2.3 信息交互網(wǎng)絡(luò )化依舊信息應用集成化
在當前的數字化變電站綜合自動(dòng)化系統設計上，其引入了更多先進(jìn)的技術(shù)以及設備，促使在進(jìn)行系統研發(fā)上，有更為出色的運作效率。比如當前在進(jìn)行數字化變電站綜合自動(dòng)化系統設計上，其在互感器的使用上，選擇的是新型互感器，這些互感器在工作過(guò)程中不僅有較低的工作效率，同時(shí)也有較為出色的數字化應用表現，能夠更好的了滿(mǎn)足系統工作需求，可以實(shí)現一些大電流以及高電壓到相應數字信號的轉換需求。
3 數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的發(fā)展
隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，越來(lái)越多新技術(shù)引入也促使數字化變電站綜合自動(dòng)化系統成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢。在當前時(shí)代背景下，隨著(zhù)更多優(yōu)勢技術(shù)的引入，也必然會(huì )促使數字化變電站綜合自動(dòng)化系統 在應用上，實(shí)現更多優(yōu)勢技術(shù)的引入，提升數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的運作效果，促使其能夠為更好提升我國變電站系統的運作提供切實(shí)的技術(shù)支撐和保障。
3.1新型高壓斷路器二次系統的引入
在實(shí)現數字化變電站綜合自動(dòng)化系統設計上，新型高壓斷路器二次系統是采用微機、電力電子技術(shù)和新型傳感器建立起來(lái)的，斷路器系統的智能性由微機控制的二次系統、IED和相應的智能軟件來(lái)實(shí)現， 保護和控制命令可以通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò )到達非常規變電站的二次回路系統，從而實(shí)現與斷路器操作機構的數字化接口。通過(guò)該系統的引入，實(shí)際上為達成數字化控制提供了必要的基礎支撐和保障。該系統在使用上，有較為出色的線(xiàn)性度，在實(shí)現上，也可以實(shí)現輸出信號和IEC的直接接口。該系統的引入，簡(jiǎn)化了系統的設計，卻使系統的應用價(jià)值得以提升。未來(lái)，隨著(zhù)越來(lái)越多新技術(shù)的引入，也必然促使我國在數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的研發(fā)上，取得更為出色的成績(jì)，促使其能為改善我國變電站的日常運營(yíng)和管理，提供更為出色的管理效益支撐。
3.2 綜合自動(dòng)化軟件系統的搭載
在數字化變電站綜合自動(dòng)化系統建設的過(guò)程中，其中綜合自動(dòng)化軟件系統是其中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)的引入，確保在自動(dòng)化系統的構建上，能夠借助自動(dòng)化軟件系統的應用，更好的達成自動(dòng)化系統 控制目的。目前我國在綜合自動(dòng)化軟件系統的應用上，相應的技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)水平也得到了不斷的提升。在這種背景下，也為更好推動(dòng)數字化變電站綜合自動(dòng)化系統構建提供了切實(shí)的軟件系統和智能化技術(shù)支持。通過(guò)這種方式，對于改善系統應用效益，出色提升系統的智能化管理效果起到了幫助和支撐。在綜合自動(dòng)化軟件系統的建設上，其過(guò)程中的技術(shù)主要是智能化技術(shù)，諸如遙控閉鎖裝置、自動(dòng)事件以及數據記錄、相應數據自動(dòng)分析、智能報、智能開(kāi)關(guān)等。通過(guò)這些自動(dòng)化技術(shù)的引入，確保系統能夠實(shí)現更為出色的自動(dòng)化操作，更好改善系統性能，確保系統的應用能夠出色達成智能管理目的。
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，站控層網(wǎng)絡(luò )采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò )采用單網(wǎng)雙機熱備配置。
4.2應用場(chǎng)所：
適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。
監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。
事故報警通過(guò)手動(dòng)，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶(hù)序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。
3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。
操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。
操作控制分為四級：
第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現場(chǎng)操作。
級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。
第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。
原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。
納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機構的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
3）定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。
4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。
系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。
5 系統硬件配置
應用場(chǎng)合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
35kV變電站綜合自動(dòng)化系統 | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線(xiàn)圖，模擬配電網(wǎng)絡(luò )運行，實(shí)現無(wú)人值班模式；根據順序事件記錄、歷史曲線(xiàn)、故障錄波，協(xié)助運維人員實(shí)現快速故障分析、定位和排除問(wèn)題，盡量縮短停電時(shí)間；實(shí)時(shí)采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動(dòng)等參數，對配電系統和用電設備進(jìn)行用能分析和能效管理 |
網(wǎng)關(guān) | ANet- 2E8S1 | 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數據接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳，支持斷點(diǎn)續傳、XML、JSON進(jìn)行數據傳輸、支持標準8GB SD卡（32GB）、支持不同協(xié)議向多平臺轉發(fā)數據；每個(gè)設備的多個(gè)報警設置。輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M | 主控單元，可接20路弧光信號或4個(gè)擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線(xiàn)監測（4組）、11個(gè)跳閘出口； | |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(gè)擴展插件可以采集5路弧光信號： | ||
ARB5-S | 弧光探頭，可安裝于中壓開(kāi)關(guān)柜的母線(xiàn)室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區域； | ||
35kV/10kV/6kV 進(jìn)線(xiàn)柜電能質(zhì)量 在線(xiàn)監測 | APView500 | 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無(wú)功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤(pán)讀取數據，支持61850協(xié)議。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節點(diǎn)測溫 | ASD500 | 5寸大液晶彩屏動(dòng)態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時(shí)、高壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； | |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 | 合金片固定，CT感應取電，啟動(dòng)電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無(wú)線(xiàn)傳輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 | 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實(shí)時(shí)及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類(lèi)型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； | |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 | 8路溫度巡檢，預埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； | |
變壓器接頭測溫低壓進(jìn)出線(xiàn)柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E | 無(wú)線(xiàn)測溫采集可接入60個(gè)無(wú)線(xiàn)測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
ATE400 | 合金片固定，CT感應取電，啟動(dòng)電流大于5A，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無(wú)線(xiàn)傳輸距離空曠150米； | ||
柜內環(huán)境溫濕度 | AHE100 | 無(wú)線(xiàn)溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） | |
ATC600 | 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸的數據，1路485,2路報警出口。 |
應用場(chǎng)合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進(jìn)線(xiàn) | AM6-L |
| 三段式過(guò)流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過(guò)負荷保護、PT斷線(xiàn)告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網(wǎng)口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時(shí)、 全電量測量 直流量測量
|
35kV/10kV/ 6kV饋線(xiàn) | AM6-L | 三段式過(guò)流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過(guò)負荷保護、PT斷線(xiàn)告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動(dòng)速斷保護、比例制動(dòng)差動(dòng)保護； | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護測控、三段式過(guò)流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動(dòng)通風(fēng)保護、PT斷線(xiàn)告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠(chǎng)用變 | AM6-S | 三段式過(guò)流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、零序過(guò)流、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線(xiàn)告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動(dòng)速斷保護、比例差動(dòng)保護、過(guò)流、過(guò)負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩段式過(guò)流/零序過(guò)流/負序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線(xiàn)告警、堵轉保護、啟動(dòng)超時(shí)、熱過(guò)載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過(guò)流/零序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線(xiàn)告警、過(guò)電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯(lián) | AM6-B | 兩進(jìn)線(xiàn)備投/母聯(lián)備投/自適應備投、聯(lián)切備投、三段式過(guò)流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、PT斷線(xiàn)告警、過(guò)負荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護； |
隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，在變電站系統開(kāi)發(fā)上，數字化變電站綜合自動(dòng)化系統成為一種全新的系統設計方案。通過(guò)數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的引入，可以減少變電站工作人員的管理壓力，釋放人工， 在實(shí)現管理效率改善的同時(shí)，也提升了管理的精準性。為此，數字化變電站綜合自動(dòng)化系統必然是我國未來(lái)變電站設計的核心主流趨勢。我國在該領(lǐng)域要充分重視相應自動(dòng)化以及智能技術(shù)的深入研發(fā)，促使我國在數字化變電站自動(dòng)化系統設計上，取得研發(fā)效果。
[1]徐煥忠.變電站綜合自動(dòng)化系統的相關(guān)問(wèn)題研究與應用[J].工程技術(shù) 研究，2017(10)：128-129.
[2]司欣茹.數字化變電站綜合自動(dòng)化系統的發(fā)展.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版．
韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控系統解決方案
|
|
|
|
 |
享會(huì )員_a.png)