隨著變電所調度自動化技術應用的不斷發展和深入,以及計算機技術、通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)等(deng)領(ling)域(yu)的(de)發(fa)展(zhan),新(xin)建(jian)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)的(de)自(zi)動(dong)功(gong)能(neng)和(he)遠(yuan)動(dong)功(gong)能(neng)都(dou)在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)發(fa)展(zhan)和(he)完(wan)善(shan),計(ji)算(suan)機(ji)遠(yuan)動(dong)與(yu)自(zi)動(dong)係(xi)統(tong)已(yi)在(zai)新(xin)建(jian)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)中(zhong)得(de)到(dao)普(pu)遍(bian)的(de)應(ying)用(yong),電(dian)氣(qi)化(hua)鐵(tie)道(dao)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)現(xian)代(dai)化(hua)程(cheng)度(du)有(you)了(le)顯(xian)著(zhu)的(de)提(ti)高(gao)。這(zhe)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian):(1)隨著硬件性能的提高和軟件的不斷成熟, 計算機遠動係統的可靠性和穩定性得到了有效的保證;(2)牽引變電所的SCADA功能不斷增強和擴展;(3)調度中心從牽引變電所獲取了更多的信息,能及時地在調度範圍內對牽引變電所實現全局性的遠方監視和調度;(4)變電所綜合自動化、無人值班、shaorenzhishoudengjiaoxindeshejisixianghefanganzaidedaobuduanyingyong。shangshuzhexietediansuiranshidianqihuatiedaoqianyingongdianxitongdeyuandongjizidongxitongdeyicitouzijiaoda,danchangqijingjixiaoyixianzhu,xiandaihuashuipingjiaogao。zheyangyejiushixuduojiyouqianyinbiandiansuozaijishushang、經濟上和管理水平上產生了明顯的差距。對於多數的既有牽引變電所,尤其是1985年以前建成的牽引變電所,除具備一些簡單的傳統(常規)遠yuan動dong功gong能neng外wai,幾ji乎hu不bu具ju備bei計ji算suan機ji遠yuan動dong功gong能neng和he自zi動dong功gong能neng。這zhe些xie牽qian引yin變bian電dian所suo越yue來lai越yue迫po切qie地di麵mian臨lin著zhe一yi個ge決jue策ce性xing的de問wen題ti,即ji如ru何he引yin進jin先xian進jin的de計ji算suan機ji遠yuan動dong係xi統tong,如ru何he實shi現xian原yuan有you牽qian引yin變bian電dian所suo遠yuan動dong功gong能neng的de改gai造zao。 1977年以前,我國建成電氣化鐵路1 028 km,1978~1980年建成650 km,1981年到1985年建成2 506 km,1986~1991年建成約3 800 km,到1996年底,我國的電氣化鐵路運營長度超過10 000 km。在這1萬多公裏電氣化鐵路牽引變電所中,1985年(nian)以(yi)前(qian)建(jian)成(cheng)的(de)基(ji)本(ben)上(shang)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)傳(chuan)統(tong)遠(yuan)動(dong)方(fang)式(shi),即(ji)所(suo)謂(wei)布(bu)線(xian)邏(luo)輯(ji)式(shi)遠(yuan)動(dong)方(fang)式(shi),這(zhe)種(zhong)遠(yuan)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)完(wan)全(quan)由(you)硬(ying)件(jian)組(zu)成(cheng),實(shi)現(xian)簡(jian)單(dan)的(de)遠(yuan)動(dong)功(gong)能(neng)。在(zai)硬(ying)件(jian)的(de)構(gou)成(cheng)上(shang)有(you)電(dian)磁(ci)式(shi)、jingtiguanshi,yihoufazhanweijichengdianluyuanjianshi。zhexiezhuangzhianyudingdeyaoqiujinxingsheji,qizhuangzhidegebufenluojidianluangudingdeshixugongzuo,yinerbunengsuiyijinxinggongnengkuozhan,suowanchengdegongnengyejinjuxianyuqianyinbiandiansuoneijiaoyouxiande“四遙”功能。隨著大規模集成電路的發展和推廣,計算機遠動裝置開始投入,早期的微程序化遠動裝置以片級設計和板級設計為主,直到80年代末期,真正的微機遠動裝置和計算機遠動係統才逐步發展和應用。 從我國牽引變電所遠動功能的現狀看,我國90年代以前,尤其是1985年nian以yi前qian投tou入ru的de大da多duo數shu牽qian引yin變bian電dian所suo都dou不bu同tong程cheng度du地di麵mian臨lin著zhe遠yuan動dong功gong能neng的de技ji術shu改gai造zao問wen題ti,這zhe些xie牽qian引yin變bian電dian所suo在zai我wo國guo當dang前qian運yun營ying的de牽qian引yin變bian電dian所suo中zhong占zhan有you相xiang當dang大da的de比bi例li,如ru果guo不bu進jin行xing改gai進jin和he改gai造zao,不bu僅jin直zhi接jie影ying響xiang這zhe些xie牽qian引yin變bian電dian所suo的de技ji術shu經jing濟ji指zhi標biao,而er且qie對dui全quan路lu電dian氣qi化hua鐵tie路lu現xian代dai化hua運yun營ying管guan理li水shui平ping的de提ti高gao帶dai來lai很hen大da的de影ying響xiang,因yin此ci,對dui這zhe些xie既ji有you牽qian引yin變bian電dian所suo傳chuan統tong遠yuan動dong功gong能neng的de改gai造zao問wen題ti應ying引yin起qi我wo們men的de重zhong視shi。 jiyouqianyinbiandiansuochuantongyuandonggongnengdegaizao,ruguocaiyongxinjianqianyinbiandiansuoyuandongxitongdefanganhemoshi,bujinzaitouzishanggeixuyaogaizaodeqianyinbiandiansuodailaihenzhongdefudan,erqie,youyujiyouqianyinbiandiansuolaoshebeiyuxinjianqianyinbiandiansuoxintourudeshebeizhijianzaigongnenghexingnengshangcunzaidechayi,yuandongxitongdegongnengpeizhishangyebujinxiangtong。yiner,jiyouqianyinbiandiansuoyuandonggongnengjishugaizaodemoshiyingjuyouzishendetedian: (1) mianxiangjiyoushebeiyuduixiang,shixianjibenwanshandeyuandonggongnenghezidonggongneng,jizhenduibutongqianyinbiandiansuodeshebeiqingkuangjinxingpeizhihegaizao,youqizaiyushebeiheduixiangzhijieguanliandejiekoubufen,bucaiyongtongyijiegoumoshi,yibaozhengxianyoushebeideliyonglv。 (2) 計ji算suan機ji遠yuan動dong係xi統tong配pei置zhi應ying盡jin量liang簡jian單dan化hua,例li如ru,不bu采cai用yong智zhi能neng化hua模mo擬ni屏ping係xi統tong,減jian少shao工gong程cheng師shi工gong作zuo站zhan,減jian少shao培pei訓xun工gong作zuo站zhan,采cai用yong高gao性xing能neng設she備bei與yu元yuan件jian,以yi減jian少shao冗rong餘yu設she計ji等deng,這zhe樣yang不bu僅jin可ke以yi簡jian化hua係xi統tong配pei置zhi,減jian少shao投tou資zi,而er且qie,由you於yu元yuan件jian技ji術shu指zhi標biao的de提ti高gao和he軟ruan件jian成cheng熟shu性xing提ti高gao,簡jian化hua係xi統tong配pei置zhi也ye是shi遠yuan動dong係xi統tong趨qu於yu發fa展zhan的de一yi個ge新xin的de方fang向xiang。 (3) 采用集成化、組zu態tai化hua的de軟ruan硬ying件jian設she備bei,盡jin量liang減jian少shao全quan麵mian開kai發fa型xing軟ruan硬ying件jian的de使shi用yong,以yi縮suo短duan改gai造zao周zhou期qi,保bao證zheng係xi統tong的de可ke靠kao運yun行xing。例li如ru,使shi用yong組zu態tai化hua的de應ying用yong軟ruan件jian,可ke以yi大da大da縮suo短duan軟ruan件jian開kai發fa周zhou期qi,提ti高gao軟ruan件jian運yun行xing的de可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing,這zhe種zhong方fang法fa在zai電dian力li部bu門men的de變bian電dian所suo改gai造zao項xiang目mu中zhong已yi有you了le成cheng功gong的de嚐chang試shi,可ke以yi在zai牽qian引yin變bian電dian所suo的de遠yuan動dong功gong能neng改gai造zao中zhong借jie鑒jian。 既有牽引變電所遠動功能實現的係統結構應采用分層分布式係統DCS(Distributed Control System)或分級控製係統HCS(Hierarchical Control System),將遠動功能分為兩級――牽引變電所控製級SCL(Substation Control Layer)和單元控製級LCL(Local Control Layer)。牽引變電所控製級由計算機及其輔助設備來實現,單元控製級功能由單元設備來實現。單元設備的配置方式可以采用常規RTU單元結構或加強型RTU單元結構,也可以采用底層智能化結構PLC(Programmable Logical Controller),還可以采用智能儀表與RTU或PLC混合配置結構,這主要取決於現場設備和監控對象的具體特點。 牽引變電所控製級SCL實現對單元控製級的監控,提供人機界麵,完成各種報表、數據庫、報警、與調度中心通訊等功能。單元控製級LCL主要實現信號采集、控製輸出,如果采用加強型RTU或PLC機構,還可以在單元控製級內實現部分自動功能。 單元控製級LCL 根據現場設備和具體要求,LCL級可以采用RTU或加強型RTU單元結構,或PLC可編程控製器式底層智能化結構,還可以配置智能儀表。PLC內部具有一定數量的內存單元(如有8K、16K、32K等多種內存容量),通過編程後,可以順序執行程序預定的功能,程序修改簡便易行。由PLC來完成部分重要的自動功能較之通過牽引變電所控製級計算機實現相應的功能,在實時性和可靠性方麵均能得到更有效的保證。當PLC與計算機之間通訊聯接發生異常時,不影響PLCchengxushedinggongnengdeshixian。zhinengyibiaoshiyizhongxinxingdebiaojijiegou,neibuyouzhinengxinpianheceliangjigouzucheng,keyiwanchengduiduozhongdianqiliangdezonghecelianggongneng,erbuxuyaozaishiyonggezhongbiansongqi,anzhuangtijixiao,gongnengqiang。liru,yikuaizhinengyibiaokeyitongshiwanchengduidianliu、電壓、功率、電能、功率因數的測量任務,並具有通訊接口,可以與計算機接口直接相連或通過規約轉換等與其他智能化設備相連。 LCL完成的主要功能包括: (1) 數據采集和傳送:數據采集和傳送的內容包括遙信量和遙測量。 (2) 接收和執行控製命令:LCL級控製命令的執行一般采用開關量輸出的形式,可以分別用於控製斷路器的分合閘、主變壓器的調壓(對具有分接頭可以進行有載調壓的變壓器)、無功調整(對具有多組無功功率補償器可以分組投切的牽引變電所)、信號複歸、遙控查燈、消防控製等。在執行控製命令時,為滿足現場操作機構在執行分、合閘等操作時的具體要求,可以增設一級執行繼電器以擴大接點容量及數量。 (3) 通訊功能:LCL級應具有通訊接口,以便聯接遠動通道、牽引變電所級計算機以及當地便攜式計算機,一般可配置2~3個計算機通訊接口。 (4) 自動功能:自動功能的實現與LCL級配置的硬件設備有關,有些自動功能既可以設在LCL級實現,也可以設在SCL級實現。關於牽引變電所的自動功能在下節作進一步討論。 牽引變電所控製級SCL 硬件配置: SCL應采用工業PC機為基架的配置方式。工業PC機在設計和工藝上具有很強的抗幹擾、抗震動、持續穩定運行的能力,且價格較之服務器、工作站、小型機等計算機結構形式具有相當的優勢。以目前良好的工業PC機配置來看,完全可以滿足實現牽引變電所內的遠動和自動功能的要求。在牽引變電所采用的工業PC機及其外設,配置內容大致可包括:主機(工業PC機),顯示器,通訊接口板,MODEM以及打印機、聲卡(用於語音報警和提示)等。 軟件配置: 隨(sui)著(zhe)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)遠(yuan)動(dong)和(he)自(zi)動(dong)功(gong)能(neng)的(de)加(jia)強(qiang),應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)的(de)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),一(yi)般(ban)來(lai)講(jiang),軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)和(he)調(tiao)試(shi)的(de)時(shi)間(jian)也(ye)越(yue)長(chang),這(zhe)在(zai)新(xin)建(jian)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)的(de)遠(yuan)動(dong)功(gong)能(neng)實(shi)施(shi)中(zhong)已(yi)有(you)所(suo)反(fan)映(ying)。對(dui)於(yu)既(ji)有(you)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)遠(yuan)動(dong)功(gong)能(neng)的(de)改(gai)造(zao),對(dui)開(kai)發(fa)與(yu)調(tiao)試(shi)(尤其是現場調試)周(zhou)期(qi)的(de)要(yao)求(qiu)更(geng)短(duan),這(zhe)給(gei)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)的(de)開(kai)發(fa)帶(dai)來(lai)了(le)一(yi)定(ding)的(de)難(nan)度(du)。目(mu)前(qian),在(zai)國(guo)外(wai)以(yi)及(ji)國(guo)內(nei)電(dian)力(li)部(bu)門(men)變(bian)電(dian)所(suo)綜(zong)合(he)自(zi)動(dong)化(hua)改(gai)造(zao)項(xiang)目(mu)中(zhong),應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)的(de)開(kai)發(fa)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)途(tu)徑(jing),即(ji)是(shi):將jiang應ying用yong軟ruan件jian的de開kai發fa建jian立li在zai已yi有you的de工gong業ye控kong製zhi軟ruan件jian平ping台tai基ji礎chu上shang,這zhe不bu僅jin大da大da縮suo短duan了le應ying用yong軟ruan件jian的de開kai發fa周zhou期qi,而er且qie,更geng有you效xiao地di保bao證zheng了le軟ruan件jian的de穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing。這zhe種zhong突tu破po將jiang軟ruan件jian開kai發fa的de層ceng次ci由you麵mian向xiang過guo程cheng的de開kai發fa方fang式shi提ti高gao到dao了le麵mian向xiang對dui象xiang的de開kai發fa層ceng次ci上shang。 zijinqiaodeshishishujukuweikuaisukaifagongyekongzhiyingyongruanjiantigonglelianghaopingtai,tashizaishihuaxingyezhongdedaoguangfanyingyongdejisuanjirenjijiemianruanjian,zaichangqideyunxingzhongjingshouleshijiandejianyan,bingqieyijingyingyongzaiyejin、建築、機械、環保等多個行業得到了推廣。它集成了數據采集、曆史保存、報警處理、數據共享、流程顯示等多方麵的功能。不僅提供強大的實時監控功能和豐富的畫麵生成、記錄、baojingdenggongneng,juyoukaifangshideyonghujiemian,bingzhichiwangluogongneng,zaishixianzaixianjianshiyukongzhigongnengdetongshi,hainengshixianzaixianxiugai,zheweizhurujiyouqianyinbiandiansuoyuandonggongnenggaizaodengxiangmuzhongsuoduantiaoshihekaifazhouqiyoutigonglelingyikekaobaozheng。 功能分析: SCLjidegongnengzhuyaotongguopingmuxianshiherenjiduihuafangshilaishixian,anzhaoshangshufangshijinxingxitongpeizhi,keyishixianwujianpanquanshubiaoshicaozuo,zaiyunxingxianchangjianshaolerenweicaozuoduijisuanjixitongyunxingdeyingxiang。zhuyaogongnengkeyidadaoyixiajigefangmian: (1) 屏幕顯示與人機對話:顯示係統總目錄,主結線,主變運行狀態及運行參數圖,牽引變電所實時運行參數表及曆史運行參數表,定值表、密碼等級設定及輸入,電度表,實時動態參數棒圖、曲線,模擬指針式和數字式儀表,控製與操作畫麵,自動功能投切畫麵,事故、故障、越限、操作、事件信息及曆史記錄,SOE表,各種日報表、月報表、查燈信息等。 (2) 記錄、製表、打印功能:實現運行日誌定點打印及召喚打印,事故、故障、越限、操作、事件等可隨機打印及存入曆史數據庫和曆史記錄中,並完成日報、月報以及年報表的製表和數據生成,所有實時、曆史記錄均可召喚打印。 (3) 報警功能:可將報警內容分級、分類並設置成不同的報警方式。例如,對事故,故障(包括監控係統內部故障),斷路器分合閘,變壓器過負荷、饋線過流等越限,一次側三相電流不平衡,誤操作等各種事件分級分類報警,報警方式分語音報警(通過多媒體聲卡)、打印報警、屏幕顯示報警,三種方式可任意組合應用於同一事件中。 (4) 故障數據收集與記錄:yuandongxitongdezhuyaomubiaozhiyishifangzhixitongshigu,eryidanchuxianshigu,dangshidejilujiangshifenxishiguheyufangshigudebaoguiziliao。yinci,guzhangshujudeshoujiyujilushiyuandongxitongdezhongyaogongnengzhiyi。guzhangshujudeshoujiyujilukefenweishunxushijianjiluSOE(Sequence Of Events)和事故追憶PDR(Post Disturbance Review)兩部分。 順序事件記錄SOE:牽引變電所內開關變位和繼電保護等狀態量出現變化時,通常要按時間(內部時鍾)準確加以記錄,時間分辨率要求較高,這對分析故障是很重要的。要作到較好的時間分辨率(毫秒級),利用SCL級完成是比較困難的,一般應采用LCL級硬件設備(如RTU、PLC等)進行順序記錄,並與SCL級計算機保持時鍾同步,SOE記錄結果在SCL級的人機界麵上進行反映,SCL級可采用事件表的形式滾動存放SOE數據。SOE正常狀態下以較長的周期、較低的優先級作為SCADA正常掃描的一部分,一旦出現SOE所suo涉she及ji的de狀zhuang態tai量liang變bian化hua,立li即ji提ti高gao其qi優you先xian級ji,順shun序xu記ji錄lu事shi件jian信xin息xi,用yong於yu事shi後hou追zhui查zha和he分fen析xi事shi故gu。尤you其qi對dui於yu複fu雜za事shi故gu,故gu障zhang過guo程cheng的de專zhuan家jia係xi統tong分fen析xi,必bi須xu有youSOE的支持。 事故追憶PDR:事故追憶PDR功能用於連續記錄事故前後的量測數據和狀態數據。一旦出現規定的事件,連續記錄的數據就送到專門的存儲區PDR區內,PDR循環采集規定的數據集合或相關量測量值,循環周期由數秒到數分,利用PDR區存儲的數據,可以“實時”再現事故過程的參數及狀態變化情況。 (5) 與調度中心的通訊:SCL級通過MODEM或(huo)計(ji)算(suan)機(ji)通(tong)訊(xun)接(jie)口(kou)接(jie)入(ru)通(tong)道(dao)實(shi)現(xian)與(yu)調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin)的(de)通(tong)訊(xun),一(yi)方(fang)麵(mian)將(jiang)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)內(nei)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)上(shang)送(song)到(dao)調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin),另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin)向(xiang)牽(qian)引(yin)變(bian)電(dian)所(suo)發(fa)送(song)控(kong)製(zhi)命(ming)令(ling)以(yi)及(ji)對(dui)各(ge)種(zhong)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)修(xiu)改(gai),實(shi)現(xian)遠(yuan)方(fang)遠(yuan)動(dong)功(gong)能(neng)和(he)全(quan)局(ju)性(xing)調(tiao)度(du)控(kong)製(zhi)。 (6) 與繼電保護的聯接並進行信息交換:qianyinbiandiansuodeyuandonghezidonghuaxitongyibanyingnengfanyingjidianbaohudexinxiheshuju,yibianweizonghezidonghuaxitongdiandingjichu。duijiyouqianyinbiandiansuoyuandonggongnengdegaizaoyeyingshixianzheyimubiao。jubeiweijibaohuxitongdejiyouqianyinbiandiansuo,keyicaiyongjisuanjitongxunjidelianjie,jiangbaohudezhuyaoneirongfanyingzaiSCL級人機界麵,進而還可以進一步完成保護定值的監視和設定等功能;不具備微機保護係統的既有牽引變電所,應將保護的主要狀態量通過DI(開關量輸入)的形式,由LCL級硬件設備采樣並反映在遠動與自動化係統中。 (7) 自動功能:既有牽引變電所遠動係統改造所實現的自動功能主要由現場設備的具體情況決定。自動功能主要包括:對可以利用分接頭進行有載調壓的變壓器,采用遙控操作變壓器分接頭的方式實現電壓的自動調節;對具有多組補償電容器並可獨立投切的牽引變電所,采用遙控操作方式自動投切;電壓和無功綜合調節的原則按“九域圖”的(de)規(gui)則(ze)進(jin)行(xing)。當(dang)某(mou)段(duan)母(mu)線(xian)因(yin)故(gu)失(shi)去(qu)工(gong)作(zuo)電(dian)源(yuan),則(ze)由(you)遠(yuan)動(dong)係(xi)統(tong)自(zi)動(dong)合(he)母(mu)聯(lian)開(kai)關(guan),投(tou)入(ru)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan),以(yi)維(wei)持(chi)該(gai)段(duan)母(mu)線(xian)供(gong)電(dian)的(de)連(lian)續(xu)性(xing),備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)的(de)自(zi)動(dong)投(tou)入(ru)閉(bi)鎖(suo)條(tiao)件(jian)(如無壓側係統無事故信號,主變後備保護未動作,與線路重合閘配合整定等)由SCL級設置。
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