Stanje razvoja in trendi integrirane avtomatizacije transformatorskih postaj

RTP je nepogrešljiv in pomemben člen v elektroenergetskem sistemu. Odgovoren je za težke naloge pretvorbe in redistribucije električne energije ter ima odločilno vlogo pri gospodarnem delovanju električnega omrežja. Da bi izboljšali raven stabilnega delovanja transformatorskih postaj, zmanjšali stroške obratovanja in vzdrževanja, izboljšali ekonomske koristi in uporabnikom zagotovili visokokakovostne elektroenergetske storitve, se je začela pojavljati in široko uporabljati celovita tehnologija avtomatizacije za transformatorske postaje.

Celovita avtomatizacija transformatorske postaje je uporaba računalniške tehnologije in sodobne komunikacijske tehnologije za sekundarno opremo transformatorske postaje (vključno z nadzorom, signalizacijo, merjenjem, zaščito, avtomatskimi napravami in napravami za daljinsko upravljanje itd.) ter izvajanje avtomatskega nadzora in merjenja transformatorske postaje prek funkcionalne kombinacije in optimiziranega nadzora in koordinacije načrtovanja ter celovitih sistemov avtomatizacije, kot je dispečerska komunikacija. Izvedba celovite avtomatizacije transformatorskih postaj lahko izboljša gospodarno raven delovanja električnega omrežja, zmanjša naložbe v infrastrukturo in zagotovi sredstva za spodbujanje nenadzorovanih transformatorskih postaj. Hiter razvoj računalniške tehnologije, informacijske tehnologije in omrežne tehnologije je privedel do napredka celovite tehnologije avtomatizacije v transformatorskih postajah. V zadnjih letih se z razvojem digitalnih električnih merilnih sistemov (kot so fotoelektrični transformatorji ali elektronski transformatorji), inteligentne električne opreme in sorodnih komunikacijskih tehnologij integrirani sistem avtomatizacije transformatorskih postaj premika k digitalizaciji.

I. Glavne funkcije integriranega sistema za avtomatizacijo postaje

Osnovne funkcije integriranega sistema avtomatizacije transformatorske postaje se odražajo v funkcijah naslednjih šestih podsistemov:

1. podsistem za spremljanje;

2. podsistem relejne zaščite;

3. celovit nadzorni podsistem napetosti in jalove moči;

4. Nizkofrekvenčni nadzorni podsistem razbremenitve elektroenergetskega sistema;

5. Podsistem za samodejno preklopno krmiljenje napajanja v stanju pripravljenosti;

6. Komunikacijski podsistem.

Ta del je vsebinsko razmeroma bogat, dokumentov, ki to podrobno pojasnjujejo, pa je veliko, zato se v tem članku ne bomo spuščali v podrobnosti.

II. Tradicionalni sistem avtomatizacije transformatorskih postaj

1. Struktura sistema

Trenutno so strukture integriranih sistemov za avtomatizacijo postaj doma in v tujini razvrščene v naslednje tri tipe glede na oblikovalske ideje [1]:

(1) Centralizirano

Uporabite računalnike različnih stopenj za razširitev njihovih perifernih vmesniških vezij, centralno zbiranje analognih, preklopnih in digitalnih informacij o postaji, opravljanje centralizirane obdelave in izračunov ter popoln nadzor mikroračunalnika, zaščito mikroračunalnika in nekatere funkcije samodejnega nadzora. Njegove značilnosti so: visoke zahteve glede zmogljivosti računalnika, slaba razširljivost in vzdržljivost ter primeren za srednje in majhne transformatorske postaje.

(2) Razdeljeno

Razdeljeno glede na nadzorovane objekte ali sistemske funkcije podpostaje, več CPE deluje vzporedno, omrežna tehnologija ali serijske metode pa se uporabljajo za izvajanje podatkovne komunikacije med CPE. Porazdeljeni sistem je enostaven za razširitev in vzdrževanje, lokalne okvare pa ne vplivajo na normalno delovanje drugih modulov. Ta način je mogoče uporabiti za centralizirano združevanje zaslona ali združevanje razdeljenega zaslona med namestitvijo.

(3) Decentralizirana distribucija

Vsaka enota za zajemanje podatkov, krmilna enota (V/I enota) in zaščitna enota v sloju ležišča so nameščene lokalno na stikalno omarico ali v bližini druge opreme. Vsaka enota je med seboj neodvisna in je med seboj povezana le preko komunikacijskega omrežja in je povezana z glavno merilno in krmilno enoto na nivoju postaje. komunikacije. Funkcije, ki jih je mogoče izvesti na ravni polja, niso odvisne od komunikacijskega omrežja, kot so zaščitne funkcije. Komunikacijsko omrežje je običajno optično vlakno ali sukani par, ki maksimalno stisne sekundarno opremo in sekundarne kable, kar prihrani investicije v inženirsko gradnjo. Namestitev je lahko bodisi razpršena v vsakem oddelku ali pa je lahko centralizirana ali hierarhična skupina zaslonov v kontrolni sobi. Lahko se zgodi tudi, da je en del v komandni sobi, drugi del pa je raztresen po stikalni omarici.

2. Obstoječe težave

Sistem integrirane avtomatizacije transformatorske postaje je dosegel dobre rezultate uporabe, vendar obstajajo tudi pomanjkljivosti, ki se v glavnem odražajo v: 1. Izmenjava informacij med primarnim in sekundarnim še vedno nadaljuje tradicionalni način kabelskega ožičenja, ki je visok strošek in nepriročen pri gradnji in vzdrževanju; 2. Sekundarni del zbiranja podatkov se v veliki meri ponavlja, kar zapravlja vire; 3. Standardizacija informacij je nezadostna, izmenjava informacij je nizka, soobstaja več sistemov, medsebojno povezovanje med napravami ter med napravami in sistemi pa je težavno, kar tvori informacijske otoke in otežuje celovito uporabo informacij; 4. Ko pride do nesreče, se pojavi velika količina alarmnih informacij o dogodku, brez učinkovitega mehanizma filtriranja, kar moti pravilno presojo napake s strani dežurnih operaterjev.

III. Digitalna podpostaja

Digitalne razdelilne postaje so naslednja stopnja v razvoju avtomatizacije postaj. Načrt razvoja znanosti in tehnologije "enajstega petletnega načrta" podjetja Power Grid je jasno navedel, da bodo v obdobju "enajstega petletnega načrta" proučene digitalne transformatorske postaje in zgrajene predstavitvene postaje. 2, trenutno pa so digitalne transformatorske postaje. Dokončano in začelo delovati, kot je digitalna transformacijska postaja Fuzhou Convention and Exhibition Transformation 110 kV.

1. Koncept digitalne transformatorske postaje

Digitalna podpostaja se nanaša na postajo, v kateri so procesi zbiranja, prenosa, obdelave in izhoda informacij popolnoma digitalni. Njegove osnovne značilnosti so inteligentna oprema, komunikacijsko omrežje ter avtomatizirano delovanje in upravljanje.

Digitalne postaje imajo naslednje glavne značilnosti:

(1) Inteligentna primarna oprema

Inteligentna primarna oprema, kot so elektronski transformatorji in inteligentna stikala (ali tradicionalna stikala z inteligentnimi terminali), ki uporabljajo digitalni izhod. Primarna naprava in sekundarna naprava izmenjujeta vrednosti vzorčenja, statusne količine, krmilne ukaze in druge informacije prek prenosa digitalno kodiranih informacij po optičnih vlaknih.

(2) Omrežje sekundarne opreme

Komunikacijsko omrežje se uporablja za izmenjavo informacij, kot so analogne vrednosti, preklopne vrednosti in krmilni ukazi med sekundarnimi napravami, krmilni kabli pa so odpravljeni.

(3) Avtomatizacija sistema vodenja delovanja

Vključiti je treba sisteme avtomatizacije, kot so avtomatski sistemi za analizo napak, sistemi za spremljanje stanja opreme in sistemi programiranega nadzora, da se izboljša raven avtomatizacije in zmanjša težavnost in delovna obremenitev delovanja in vzdrževanja.

2. Glavne tehnične značilnosti digitalnih postaj

(1) Digitalizacija zbiranja podatkov

Glavni znak digitalne postaje je uporaba digitalnih električnih merilnih sistemov (kot so fotoelektrični transformatorji ali elektronski transformatorji) za zbiranje električnih parametrov, kot sta tok in napetost 3, da se doseže učinkovita električna izolacija primarnih in sekundarnih sistemov in poveča. merilno območje električnih veličin in izboljšuje natančnost meritev, s čimer zagotavlja osnovo za realizacijo transformacije od redundance običajne transformatorske naprave do redundance informacij in uporabe integracije informacij.

(2) Sistemska hierarhična porazdelitev

Razvoj sistemov avtomatizacije transformatorskih postaj je doživel prehod od centraliziranega k porazdeljenemu. Večina hierarhičnih porazdeljenih sistemov za avtomatizacijo postaj druge generacije uporablja zrelo omrežno komunikacijsko tehnologijo in odprte protokole medsebojnega povezovanja, ki lahko bolj popolno beležijo informacije o opremi in znatno izboljšajo hitrost odziva sistema. Strukturo sistema za avtomatizacijo digitalne postaje je mogoče fizično razdeliti v dve kategoriji, in sicer inteligentno primarno opremo in omrežno sekundarno opremo; glede na logično strukturo ga je mogoče razdeliti na "procesni sloj" in "bay layer" v skladu z definicijo komunikacijskega standarda IEC61850. "," nadzorna plast postaje" tri ravni. Omrežna komunikacija visoke hitrosti se uporablja znotraj in med posameznimi ravnmi.

(3) Mreženje informacijske interakcije in integracija informacijskih aplikacij

Digitalne transformatorske postaje uporabljajo nove digitalne transformatorje majhne moči namesto običajnih transformatorjev za neposredno pretvorbo visoke napetosti in visokega toka v digitalne signale. Izmenjava informacij poteka med napravami na spletnem mestu prek hitrih omrežij. Sekundarne naprave nimajo V/I vmesnikov s podvojenimi funkcijami. Običajne funkcionalne naprave postanejo logični funkcionalni moduli za doseganje skupne rabe podatkov in virov. Trenutno je IEC61850 mednarodno določen kot komunikacijski standard za avtomatizacijo postaj.

Poleg tega digitalna podpostaja integrira informacije in optimizira funkcije prvotnih razpršenih sekundarnih sistemskih naprav, tako da se lahko učinkovito izogne ​​podvajanju konfiguracij strojne opreme pri napravah za spremljanje, krmiljenje, zaščito, snemanje napak, merjenje in merjenje težav običajnih postaj saj pride do nedeljenja informacij in visokih investicijskih stroškov.

(4) Inteligentno delovanje opreme

Novi sekundarni sistem visokonapetostnega odklopnika je vzpostavljen z uporabo mikroračunalnikov, tehnologije močnostne elektronike in novih senzorjev. Inteligenco sistema odklopnikov realizira mikroračunalniško voden sekundarni sistem, IED in ustrezna inteligentna programska oprema. Zaščitni in nadzorni ukazi se lahko posredujejo. Omrežje z optičnimi vlakni doseže sistem sekundarnega tokokroga nekonvencionalne transformatorske postaje, kar omogoča digitalni vmesnik z mehanizmom za upravljanje odklopnika.

(5) Stanje vzdrževanja opreme

V digitalnih transformatorskih postajah je mogoče učinkovito pridobiti podatke o stanju delovanja električnega omrežja ter informacije o napakah in ukrepih različnih naprav IED, da se doseže učinkovito spremljanje delovanja in stanja signalne zanke. V digitalnih transformatorskih postajah skorajda ni nenadzorovanih funkcionalnih enot, prav tako ni slepih točk pri zbiranju karakteristik stanja opreme. Strategijo vzdrževanja opreme je mogoče spremeniti iz "rednega vzdrževanja" opreme konvencionalne transformatorske postaje v "pogojno vzdrževanje", s čimer se močno izboljša razpoložljivost sistema.

(6) Načelo merjenja LPCT in videz inšpekcijskega instrumenta

Kot smo že omenili, je LPCT dejansko elektromagnetni tokovni transformator z značilnostmi nizke izhodne moči. V standardu IEC je navedena kot izvedbena oblika elektronskega tokovnega transformatorja, ki predstavlja elektromagnetni tokovni transformator. Razvojna smer s širokimi možnostmi uporabe. Ker je izhod LPCT na splošno zagotovljen neposredno elektronskim vezjem, je sekundarna obremenitev razmeroma majhna; njegovo jedro je na splošno izdelano iz visoko magnetno prepustnih materialov, kot je mikrokristalna zlitina, in natančnost merjenja je mogoče doseči z manjšim presekom jedra (velikost jedra). zahteve.

(7) Zgoščevanje strukture sistema in standardizacija modeliranja

Digitalni električni merilni sistem ima značilnosti majhne velikosti in majhne teže. Lahko se integrira v sistem inteligentne stikalne naprave, funkcionalna kombinacija in postavitev opreme pa se lahko optimizirata glede na mehatronski koncept zasnove transformatorske postaje. V visokonapetostnih in ultravisokonapetostnih transformatorskih postajah so V/I enote zaščitnih naprav, merilnih in krmilnih naprav, zapisovalnikov napak in drugih avtomatskih naprav del primarne inteligentne opreme, ki uresničuje zasnovo IED, ki je blizu procesu; v srednje in nizkonapetostnih transformatorskih postajah Zaščitne in nadzorne naprave so lahko miniaturne, kompaktne in v celoti nameščene na stikalno omarico.

IEC61850 vzpostavlja standard modeliranja za elektroenergetske sisteme in opredeljuje enoten in standarden informacijski model in model izmenjave informacij za sisteme avtomatizacije transformatorskih postaj. Njegov pomen se kaže predvsem v uresničevanju interoperabilnosti inteligentnih naprav, uresničevanju izmenjave informacij v transformatorskih postajah in poenostavitvi vzdrževanja sistema  konfiguracije in izvedbe projekta.

3.IEC61850 standard

IEC61850 je serija standardov za "komunikacijska omrežja in sisteme postaj", ki jih je oblikovala delovna skupina TC57 Mednarodne komisije za elektrotehniko. Je mednarodna standardna referenca za sisteme avtomatizacije postaj, ki temeljijo na omrežnih komunikacijskih platformah. Prav tako bo postal standard za energetske sisteme od dispečerskih centrov do transformatorskih postaj, znotraj transformatorskih postaj in distribucijskih sistemov. Pričakuje se, da bo komunikacijski standard za brezhibno povezovanje električne avtomatizacije postal industrijski nadzorni komunikacijski standard za univerzalno omrežno komunikacijsko platformo.

V primerjavi s tradicionalnim sistemom komunikacijskega protokola ima IEC61850 tehnično naslednje izjemne lastnosti: 1. uporablja tehnologijo objektno usmerjenega modeliranja; 2. Uporaba porazdeljenih in večplastnih sistemov; 3. Uporabite vmesnik abstraktnih komunikacijskih storitev (ACSI) in tehnologijo SCSM za preslikavo posebnih komunikacijskih storitev; 4 uporablja tehnologijo MMS (Manufacture Message Specification); 5 ima interoperabilnost; 6 ima v prihodnost usmerjeno, odprto arhitekturo.

VI. Zaključek

Uporaba sistemov za avtomatizacijo transformatorskih postaj je v naši državi dosegla zelo pomembne rezultate in igra pomembno vlogo pri izboljšanju stopnje ekonomičnosti delovanja elektroenergetskega omrežja. Trenutno se z nenehnim razvojem novih tehnologij pojavljajo digitalne postaje. V primerjavi s tradicionalnimi transformatorskimi postajami imajo digitalne transformatorske postaje naslednje prednosti: zmanjšanje sekundarnega ožičenja, izboljšanje natančnosti meritev, izboljšanje zanesljivosti prenosa signala, izogibanje težavam, kot so elektromagnetna združljivost, prenapetost prenosa in dvotočkovna ozemljitev, ki jih povzročajo kabli, in reševanje težav med opremo. Vprašanja interoperabilnosti, različne funkcije postaje lahko delijo enotno informacijsko platformo, s čimer se izognejo podvajanju opreme in dodatno izboljšajo raven avtomatiziranega delovanja in upravljanja. Digitalna podpostaja je razvojna smer tehnologije za avtomatizacijo postaj.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.