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基于现场总线CAN的变电站综合自动化系统

导读: 通过对变电站综合自动化系统和现场总线CAN技术的介绍,结合具体工程实践,介绍采用先进现场总线技术设计的变电站综合自动化系统的基本功能和特点,论述了现场总线技术是实现变电站综合自动化,乃至电力系统自动化发展的趁势,供工程设计参考。

1.引言

  电力系统是一个特殊的系统,其安全性、可靠性要求高,为了实现系统的安全可靠运行,必须实现电力系统的调度、运营和管理的自动化。随着电力系统自动化程度的提高,现场总线技术的日臻完善,以及电力系统减员增效要求的提出,实现电站综合自动化,从而达到无人值班,已成为电力系统自动化发展的趁势。目前,采用符合现代工业控制技术方向的高性能微控制器,现场总线技术,实时多任务操作系统等多项先进技术,能实现对中低压输配电线路及主设备的综合自动化功能。而且能集保护、监控 、调控、通信于一体,既可联网构成综合自动化系统,也可独立运行,既可适合有人监控中心,也可适合无人值班的要求。众所皆知,变电站综合自动化关键在于大量的现场采集信息和数据快速、准确,实时上传到监控中心,也能将监控中心下达的控制命令准确无误地发送到控制单元,及时采取措施避免事故发生,这就需要变电站综合自动化系统有可靠的通信保障。随着现场总线技术在电力系统自动化中的广泛应用,有效地解决了变电站综合自动化系统中的通信问题。

2.变电站综合自动化系统

2.1 变电站综合自动化系统的构成

  变电站综合自动化系统一般由站控层、通信管理层和间隔层构成的计算机监控系统,采用分布式结构,设备分为站控层、通信管理层及间隔层,间隔层原则上按一次设备组织,每一间隔层设备包括测量、控制、保护、信号、通信、录波等基本功能,并完成各自的特殊功能,系统能实现信息共享及保护、监控功能的综合化,极大简化二次回路,节省系统投资,由于间隔层设备可放在开关柜或一次设备附近,大为减少主控室面积,节约控制电缆,大大提高了整个系统的可靠性和可扩展性。通信管理层由于各间隔层设备通信协议的多样性,要实现不同装置的数据链接,可加入前置机(通信管理装置)完成通信控制和规约转化,使其在功能上实现通信接收、发送、规约转化等功能;通信协议采用电力行业标准协议,能实现不同厂家设备的互联,采用全球定位系统(GPS),支持硬件对时网络,减少GPS与设备间的连接,并保证对时精度,硬件上采用模块化设计以支持多种通信接口,包括以太网、串行通信接口、可扩充的其他现场总线接口等;软件上具有规约库以支持RS-232、RS-485、LONWORKS及标准网络协议(TCP/IP)等多种类型的标准通信接口,从而具备良好的软、硬件扩展性。站控层包括数据库服务器、Web服务器、运行工作站、维护工作站、监视工作站等。

2.2 变电站综合自动化系统功能

  以某110KV变电站为例,根据变电站高压供电系统一次系统的整体要求,变电站综合自动化系统决定采用CL2000变电站综合自动化系统,在此,结合工程实践,介绍该系统用于变电站监控系统中的经验。

  变电站综合自动化系统由WXH-322A/01微机线路保护装置,WBH-90系列微机变压器保护装置,ZBH-91A/05变压器本体保护装置,WBH-92A/02微机变压器后备保护装置,WMC-31A03微机母线差动保护装置,WBH-93A/02微机厂用电保护装置,WBT-31A/01微机备用电源自投装置,微控制器SAB-C167CR(SIEMENS公司产),工作站微机及相应设备组成。CL2000变电站综合自动化系统系列保护装置具有一般的主要功能,如开关量的变位遥控,电压电流的模拟输入,断路器遥控分口,脉冲累加,遥控事件记录及顺序记录(SOE),逻辑闭锁等。

  WXH-322A/01微机线路保护装置是多CPU并行设计,距离保护,零序保护及录波,测距分别由单独CPU完成,各CPU插件在电气及结构上相互独立,无依赖关系,它能实现以下功能:

  (1)保护功能:a) 三段式相间距离保护; b) 三段式接地距离保护; c) 四段式零序方向过流保护;d) 故障测距; e) 振荡闭锁; f) 三段式反向及低压闭锁过流保护; g) 检无压、检同期三相一次重合闸,手动同期合闸; h) 低周低压减载保护; i) 过负荷保护或报警; j) PT断线告警。

  (2)测量功能:a) 采集测量电压,三相或二相测量电流,计算有功功率,无功功率,功率因数; b) 测量频率,每周波72点自适应采样; c) 采用12路开关量; d) 采用4路脉冲量(正负脉冲 均可); e) 远方及本地操作。

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