Integroidun sähköasemaautomaation kehitystilanne ja trendit

Sähköasema on välttämätön ja tärkeä lenkki sähköjärjestelmässä. Se vastaa sähkön muuntamisen ja uudelleenjaon raskaista tehtävistä ja sillä on ratkaiseva rooli sähköverkon taloudellisessa toiminnassa. Sähköasemien vakaan toimintatason parantamiseksi, käyttö- ja ylläpitokustannusten vähentämiseksi, taloudellisten hyötyjen parantamiseksi sekä laadukkaiden sähköenergiapalvelujen tarjoamiseksi käyttäjille on alkanut syntyä ja laajasti käytetty sähköasemien kattavaa automaatiotekniikkaa.

Kattava sähköasemaautomaatio on soveltaa tietotekniikkaa ja nykyaikaista viestintätekniikkaa sähköaseman toissijaisiin laitteisiin (mukaan lukien ohjaus-, signaali-, mittaus-, suojaus-, automaatti- ja kauko-ohjauslaitteet jne.) ja toteuttaa sähköaseman automaattinen valvonta ja mittaus. toiminnallinen yhdistelmä ja optimoitu suunnittelun ohjaus ja koordinointi sekä kattavat automaatiojärjestelmät, kuten lähetysviestintä. Sähköasemien kokonaisautomaation toteuttaminen voi parantaa sähköverkon taloudellista toimintatasoa, vähentää infrastruktuuri-investointeja ja tarjota keinoja edistää valvomattomia sähköasemia. Tietotekniikan, tietotekniikan ja verkkotekniikan nopea kehitys on johtanut sähköasemien kattavan automaatiotekniikan kehittymiseen. Viime vuosina digitaalisten sähköisten mittausjärjestelmien (kuten valosähkömuuntajien tai elektronisten muuntajien), älykkäiden sähkölaitteiden ja niihin liittyvien viestintäteknologioiden kehityksen myötä sähköasemien integroitu automaatiojärjestelmä on siirtymässä kohti digitalisaatiota.

I. Sähköaseman integroidun automaatiojärjestelmän päätoiminnot

Sähköaseman integroidun automaatiojärjestelmän perustoiminnot näkyvät seuraavien kuuden osajärjestelmän toiminnoissa:

1. Valvontaosajärjestelmä;

2. Rele suojauksen osajärjestelmä;

3. Jännitteen ja loistehon kattava ohjausosajärjestelmä;

4. Sähköjärjestelmän matalataajuinen kuormanpoistoohjausosajärjestelmä;

5. Valmiustilan virtalähteen automaattinen kytkentäohjausosajärjestelmä;

6. Viestintäalijärjestelmä.

Tämä osa on sisällöltään suhteellisen rikas, ja monet asiakirjat selittävät sen yksityiskohtaisesti, joten tämä artikkeli ei mene yksityiskohtiin.

II. Perinteinen sähköaseman automaatiojärjestelmä

1. Järjestelmän rakenne

Tällä hetkellä integroitujen sähköasemien automaatiojärjestelmien rakenteet kotimaassa ja ulkomailla luokitellaan suunnitteluideoiden perusteella kolmeen tyyppiin [1]:

(1) Keskitetty

Laajenna oheisliityntäpiirejä eri laatuisilla tietokoneilla, kerää keskitetysti sähköaseman analogista, kytkentä- ja digitaalista tietoa, suorita keskitetty käsittely ja laskelmat sekä täydennä mikrotietokoneiden valvontaa, mikrotietokoneiden suojausta ja joitakin automaattisia ohjaustoimintoja. Sen ominaisuudet ovat: korkeat tietokoneen suorituskykyvaatimukset, huono skaalautuvuus ja huollettavuus ja soveltuu keskisuurille ja pienille sähköasemille.

(2) Jaettu

Ala-aseman valvottavien objektien tai järjestelmätoimintojen mukaan jaettuna useat prosessorit toimivat rinnakkain ja prosessorien välisen tiedonsiirron toteuttamiseen käytetään verkkoteknologiaa tai sarjamenetelmiä. Hajautettua järjestelmää on helppo laajentaa ja ylläpitää, eivätkä paikalliset viat vaikuta muiden moduulien normaaliin toimintaan. Tätä tilaa voidaan käyttää keskitettyyn näyttöjen ryhmittelyyn tai jaetun näytön ryhmittelyyn asennuksen aikana.

(3) Hajautettu jakelu

Jokainen välikerroksen tiedonkeruu-, ohjausyksikkö (I/O-yksikkö) ja suojayksikkö asennetaan paikallisesti kytkinkaappiin tai lähelle muita laitteita. Jokainen yksikkö on riippumaton toisistaan ​​ja on yhdistetty vain tietoliikenneverkon kautta ja on kytketty pääasematason mittaus- ja ohjausyksikköön. viestintää. Toiminnot, jotka voidaan suorittaa kenttätasolla, eivät riipu tietoliikenneverkosta, kuten suojaustoiminnot. Viestintäverkko on yleensä optinen kuitu tai kierretty pari, joka puristaa toisiolaitteita ja toisiokaapeleita mahdollisimman paljon, mikä säästää teknisiä rakennusinvestointeja. Asennus voidaan joko hajauttaa jokaiseen osastoon tai se voi olla keskitetty tai hierarkkinen näyttöjen ryhmittely valvomossa. Voi myös olla, että yksi osa on valvomossa ja toinen osa on hajallaan kytkinkaapissa.

2. Olemassa olevat ongelmat

Sähköaseman integroidulla automaatiojärjestelmällä on saavutettu hyviä sovellustuloksia, mutta siinä on myös puutteita, jotka näkyvät pääasiassa: 1. Ensiö- ja toisiojohdon välinen tiedonvaihto jatkaa edelleen perinteistä kaapelin kytkentätapaa, joka on kallista ja hankalaa rakentamisessa ja kunnossapidossa; 2. Toissijainen tiedonkeruuosa toistetaan suurelta osin, mikä tuhlaa resursseja; 3. Tietojen standardointi on riittämätöntä, tiedon jakaminen on vähäistä, useita järjestelmiä on rinnakkain, ja laitteiden välinen sekä laitteiden ja järjestelmien välinen yhteenliittäminen on vaikeaa, mikä muodostaa tietosaarekkeita ja vaikeuttaa tiedon kokonaisvaltaista soveltamista. 4. Onnettomuuden sattuessa näkyviin tulee suuri määrä tapahtumahälytystietoja, joista puuttuu tehokas suodatusmekanismi, mikä häiritsee päivystäviä toimijoita arvioimasta virhettä oikein.

III. Digitaalinen sähköasema

Digitaaliset sähköasemat ovat sähköasemaautomaation kehityksen seuraava vaihe. "Sähköverkkoyhtiön "Yhdestoista viisivuotissuunnitelma" tieteen ja teknologian kehittämissuunnitelmassa on selkeästi todettu, että "yhdestoista viisivuotissuunnitelman" aikana tutkitaan digitaalisia sähköasemia ja rakennetaan demonstraatioasemia. 2, ja tällä hetkellä on digitaalisia sähköasemia. Valmistunut ja otettu käyttöön, kuten Fuzhou Convention and Exhibition Transformation 110 kV digitaalinen sähköasema.

1. Digitaalisen sähköaseman käsite

Digitaalisella ala-asemalla tarkoitetaan sähköasemaa, jossa tiedonkeruu-, siirto-, käsittely- ja tulostusprosessit ovat täysin digitaalisia. Sen perusominaisuuksia ovat älykkäät laitteet, tietoliikenneverkko sekä automatisoitu toiminta ja hallinta.

Digitaalisilla sähköasemilla on seuraavat pääominaisuudet:

(1) Älykäs perusvarustus

Älykkäät päälaitteet, kuten elektroniset muuntajat ja älykkäät kytkimet (tai perinteiset kytkimet älykkäillä liittimillä), jotka käyttävät digitaalista lähtöä. Ensisijainen laite ja toissijainen laite vaihtavat näytteenottoarvoja, tilamääriä, ohjauskäskyjä ja muuta tietoa digitaalisesti koodatun tiedon optisen kuitusiirron kautta.

(2) Toissijaisten laitteiden verkko

Tietoliikenneverkkoa käytetään tietojen, kuten analogisten arvojen, kytkentäarvojen ja ohjauskomentojen vaihtamiseen toissijaisten laitteiden välillä, ja ohjauskaapelit eliminoidaan.

(3) Toiminnanhallintajärjestelmän automaatio

Automaatiojärjestelmät, kuten automaattiset vikaanalyysijärjestelmät, laitteiden kunnonvalvontajärjestelmät ja ohjelmoidut ohjausjärjestelmät, tulisi sisällyttää automaation tason parantamiseksi ja käytön ja huollon vaikeuden ja työmäärän vähentämiseksi.

2. Digitaalisten sähköasemien tärkeimmät tekniset ominaisuudet

(1) Tiedonkeruun digitalisointi

Digitaalisen sähköaseman tärkein merkki on digitaalisten sähköisten mittausjärjestelmien (kuten valosähköisten muuntajien tai elektronisten muuntajien) käyttö sähköisten parametrien, kuten virran ja jännitteen, keräämiseksi 3 primääri- ja toisiojärjestelmien tehokkaan sähköisen eristyksen saavuttamiseksi ja lisäämiseksi. sähkösuureiden mittausaluetta ja parantaa mittaustarkkuutta, mikä tarjoaa perustan muunnoksen toteuttamiselle tavanomaisesta sähköasemalaitteiden redundanssista informaatioredundanssiin ja tiedon integroinnin soveltamiseen.

(2) Järjestelmähierarkkinen jakelu

Sähköasemien automaatiojärjestelmien kehitys on kokenut siirtymisen keskitetystä hajautettuun. Suurin osa toisen sukupolven hierarkkisista hajautetuista sähköasemaautomaatiojärjestelmistä käyttää kehittynyttä verkkoviestintätekniikkaa ja avoimia kytkentäprotokollia, jotka voivat tallentaa laitetietoja täydellisemmin ja merkittävästi Parantaa järjestelmän vastenopeutta. Digitaalisen sähköaseman automaatiojärjestelmän rakenne voidaan jakaa fyysisesti kahteen luokkaan, eli älykkäät primaarilaitteet ja verkotetut toissijaiset laitteet; Loogisen rakenteen suhteen se voidaan jakaa "prosessikerrokseksi" ja "aluekerrokseksi" IEC61850-tietoliikennestandardin määritelmän mukaisesti. "," Station Control Layer" kolme tasoa. Nopeaa verkkotietoliikennettä käytetään kunkin tason sisällä ja välillä.

(3) Tietojen vuorovaikutuksen verkostoituminen ja tietosovellusten integrointi

Digitaalisissa sähköasemissa käytetään pienitehoisia digitaalisia uusia muuntajia perinteisten muuntajien sijasta korkean jännitteen ja suuren virran muuttamiseksi suoraan digitaalisiksi signaaleiksi. Tiedonvaihto tapahtuu sivuston laitteiden välillä nopeiden verkkojen kautta. Toissijaisissa laitteissa ei ole I/O-liitäntöjä, joissa on päällekkäisiä toimintoja. Perinteisistä toiminnallisista laitteista tulee loogisia toiminnallisia moduuleja tiedon ja resurssien jakamiseksi. Tällä hetkellä IEC61850 on määritelty kansainvälisesti sähköaseman automaation viestintästandardiksi.

Lisäksi digitaalinen ala-asema integroi tiedot ja optimoi alkuperäisten hajautettujen toisiojärjestelmän laitteiden toiminnot, joten se voi tehokkaasti välttää laitteistokokoonpanojen päällekkäisyyden tavanomaisten sähköasemien ongelmien, kuten esim. koska tietojen jakamatta jättäminen ja korkeat investointikustannukset syntyvät.

(4) Älykkäiden laitteiden toiminta

Uusi suurjännitekatkaisijatoisiojärjestelmä on muodostettu mikrotietokoneiden, tehoelektroniikkateknologian ja uusien antureiden avulla. Katkaisijajärjestelmän älykkyys toteutetaan mikrotietokoneohjatulla toisiojärjestelmällä, suojareleellä ja vastaavalla älykkäällä ohjelmistolla. Suojaus- ja ohjauskomennot voidaan välittää. Valokuituverkko saavuttaa epätavanomaisen sähköaseman toisiopiirijärjestelmän mahdollistaen digitaalisen liitännän katkaisijan toimintamekanismiin.

(5) Laitteen huoltotila

Digitaalisissa sähköasemissa sähköverkon toimintatilatiedot sekä erilaisten suojarelelaitteiden vika- ja toimintatiedot voidaan saada tehokkaasti toiminnan ja signaalisilmukan tilan tehokkaan valvonnan saavuttamiseksi. Digitaalisissa sähköasemissa ei ole juuri lainkaan valvomattomia toiminnallisia yksiköitä, eikä laitteiden tilaominaisuuksien kokoelmassa ole kuolleita kulmia. Laitteiden huoltostrategia voidaan muuttaa tavanomaisten sähköasemalaitteiden "säännöllisestä huollosta" "ehdolliseen kunnossapitoon", mikä parantaa huomattavasti järjestelmän käytettävyyttä.

(6) LPCT:n mittausperiaate ja tarkastuslaitteen ulkonäkö

Kuten aiemmin mainittiin, LPCT on itse asiassa sähkömagneettinen virtamuuntaja, jolla on alhaiset tehot. IEC-standardissa se on lueteltu elektronisen virtamuuntajan toteutusmuodoksi, joka edustaa sähkömagneettista virtamuuntajaa. Kehityssuunta, jolla on laajat sovellusmahdollisuudet. Koska LPCT:n lähtö syötetään yleensä suoraan elektroniikkapiireihin, toisiokuorma on suhteellisen pieni; sen ydin on yleensä valmistettu erittäin magneettisesti läpäisevistä materiaaleista, kuten mikrokiteisestä metalliseoksesta, ja mittaustarkkuus voidaan saavuttaa pienemmällä sydämen poikkileikkauksella (ytimen koko). vaatimukset.

(7) Järjestelmärakenteen tiivistäminen ja mallintamisen standardointi

Digitaalisen sähköisen mittausjärjestelmän ominaisuudet ovat pieni koko ja kevyt. Se voidaan integroida älykkääseen kojeistojärjestelmään ja toiminnallinen yhdistelmä ja laitteistojen layout voidaan optimoida sähköaseman mekatroniikan suunnittelukonseptin mukaan. Suur- ja ultrasuurijännitesähköasemilla suojalaitteiden I/O-yksiköt, mittaus- ja ohjauslaitteet, vikarekisteröintilaitteet ja muut automaattiset laitteet ovat osa ensisijaisia ​​älykkäitä laitteita, jotka toteuttavat suojareleiden prosessin sulkemisen; keski- ja pienjännitesähköasemilla Suoja- ja valvontalaitteet voidaan pienentää, pienentää ja asentaa kokonaan kytkentäkaappiin.

IEC61850 muodostaa mallinnusstandardin sähköjärjestelmille ja määrittelee yhtenäisen ja standardin tietomallin ja tiedonvaihtomallin sähköasemien automaatiojärjestelmille. Sen merkitys näkyy pääasiassa älylaitteiden yhteentoimivuuden toteuttamisessa, tiedonjaon toteuttamisessa sähköasemilla sekä järjestelmän ylläpidon konfiguroinnin ja projektien toteutuksen yksinkertaistamisessa.

3.IEC61850 standardi

IEC61850 on sarja "Substation Communication Networks and Systems" -standardeja, jotka Kansainvälisen sähköteknisen komission TC57-työryhmä on muotoillut. Se on kansainvälinen standardireferenssi verkkoviestintäalustoille perustuville sähköasemien automaatiojärjestelmille. Siitä tulee myös standardi sähköjärjestelmille välityskeskuksista sähköasemille, sähköasemien sisällä ja jakelujärjestelmissä. Sähköautomaation saumattoman liittämisen viestintästandardista odotetaan myös tulevan teollisuuden ohjausviestintästandardi yleiseen verkkoviestintäalustaan.

Perinteiseen viestintäprotokollajärjestelmään verrattuna IEC61850:llä on teknisesti seuraavat erinomaiset ominaisuudet: 1. Käytä oliomallinnustekniikkaa; 2. Käytä hajautettuja ja kerrostettuja järjestelmiä; 3. Käytä abstraktia viestintäpalvelurajapintaa (ACSI) ja erityistä viestintäpalveluiden kartoitus SCSM-tekniikkaa; 4 käyttää MMS-tekniikkaa (Manufacture Message Specification); 5 on yhteentoimivuus; 6 on tulevaisuuteen suuntautunut, avoin arkkitehtuuri.

VI. Johtopäätös

Sähköasemaautomaatiojärjestelmien soveltaminen maassamme on saavuttanut erittäin merkittäviä tuloksia ja sillä on tärkeä rooli sähköverkon taloudellisen toimintatason parantamisessa. Tällä hetkellä uusien teknologioiden jatkuvan kehityksen myötä digitaalisia sähköasemia on syntymässä. Perinteisiin sähköasemiin verrattuna digitaalisilla sähköasemilla on seuraavat edut: toisiojohdotuksen vähentäminen, mittaustarkkuuden parantaminen, signaalinsiirron luotettavuuden parantaminen, sähkömagneettisen yhteensopivuuden, lähetyksen ylijännitteen ja kaapeleiden aiheuttamien kaksipistemaadoitusongelmien välttäminen sekä laitteiden välisten ongelmien ratkaiseminen. Yhteentoimivuuskysymykset, sähköaseman eri toiminnot voivat jakaa yhtenäisen tietoalustan, välttäen päällekkäisiä laitteita ja parantamalla entisestään automatisoidun toiminnan ja hallinnan tasoa. Digitaalinen sähköasema on sähköasemaautomaatiotekniikan kehityssuunta.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.