Integruotos pastočių automatikos raidos būklė ir tendencijos

Pastotė yra nepakeičiama ir svarbi elektros energijos sistemos grandis. Ji yra atsakinga už sunkias energijos konvertavimo ir energijos perskirstymo užduotis ir atlieka lemiamą vaidmenį ekonominiame elektros tinklo veikime. Siekiant pagerinti stabilų pastočių eksploatacijos lygį, sumažinti eksploatavimo ir priežiūros kaštus, didinti ekonominę naudą, teikti vartotojams kokybiškas elektros energijos paslaugas, pradėta kurti ir plačiai naudojama visapusiška pastočių automatizavimo technologija.

Visapusiška pastočių automatizacija – tai antrinėje pastotės įrangoje (įskaitant valdymo, signalų, matavimo, apsaugos, automatinius ir nuotolinio valdymo įrenginius ir kt.) pritaikyti kompiuterines technologijas ir šiuolaikines ryšių technologijas bei įdiegti automatinį pastotės stebėjimą ir matavimą per funkcinis derinys ir optimizuotas dizaino valdymas bei koordinavimas, taip pat visapusiškos automatizavimo sistemos, tokios kaip siuntimo komunikacija. Įgyvendinus visapusišką pastočių automatizavimą, galima pagerinti elektros tinklų ekonominio eksploatavimo lygį, sumažinti investicijas į infrastruktūrą ir suteikti galimybę skatinti neprižiūrimas pastotes. Sparti kompiuterinių technologijų, informacinių technologijų ir tinklo technologijų plėtra paskatino visapusišką automatizavimo technologiją pastotėse. Pastaraisiais metais tobulėjant skaitmeninėms elektros matavimo sistemoms (tokioms kaip fotoelektriniai transformatoriai ar elektroniniai transformatoriai), išmaniajai elektros įrangai ir su jais susijusioms ryšių technologijoms, integruota pastočių automatizavimo sistema juda skaitmeninimo link.

I. Pagrindinės pastočių integruotos automatikos sistemos funkcijos

Pagrindinės pastotės integruotos automatikos sistemos funkcijos atsispindi šių šešių posistemių funkcijose:

1. Stebėjimo posistemis;

2. Relinės apsaugos posistemis;

3. Įtampos ir reaktyviosios galios visapusis valdymo posistemis;

4. Energetikos sistemos žemo dažnio apkrovų mažinimo valdymo posistemis;

5. Budėjimo maitinimo šaltinio automatinio perjungimo valdymo posistemė;

6. Ryšio posistemis.

Ši dalis yra gana turtinga savo turiniu, yra daug dokumentų, kuriuose ji išsamiai paaiškinama, todėl šiame straipsnyje mes nesigilinsime.

II. Tradicinė pastočių automatikos sistema

1. Sistemos struktūra

Šiuo metu integruotų pastočių automatikos sistemų konstrukcijos namuose ir užsienyje pagal projektavimo idėjas skirstomos į tris tipus [1]:

(1) Centralizuotas

Įvairių klasių kompiuteriais praplėsti periferinių sąsajų grandines, centralizuotai rinkti analoginę, perjungimo ir skaitmeninę pastotės informaciją, atlikti centralizuotą apdorojimą ir skaičiavimus, atlikti mikrokompiuterių stebėjimą, mikrokompiuterių apsaugą ir kai kurias automatinio valdymo funkcijas. Jo charakteristikos: aukšti kompiuterio našumo reikalavimai, prastas mastelio keitimas ir priežiūra, tinka vidutinėms ir mažoms pastotėms.

(2) Paskirstytas

Padalinti pagal stebimus objektus ar pastotės sistemines funkcijas, lygiagrečiai dirba keli CPU, o duomenų ryšiui tarp procesorių realizuoti naudojama tinklo technologija arba serijiniai metodai. Paskirstytą sistemą lengva išplėsti ir prižiūrėti, o vietiniai gedimai neturi įtakos normaliam kitų modulių darbui. Šis režimas gali būti naudojamas centralizuotam ekranų grupavimui arba padalintam ekranui grupavimui diegimo metu.

(3) Decentralizuotas paskirstymas

Kiekvienas duomenų surinkimo, valdymo blokas (I/O blokas) ir apsaugos blokas įlankos sluoksnyje yra sumontuotas lokaliai skirstomojoje spintoje arba šalia kitos įrangos. Kiekvienas blokas yra nepriklausomas vienas nuo kito ir yra sujungtas tik per ryšių tinklą ir yra prijungtas prie pagrindinės pastotės lygio matavimo ir valdymo bloko. bendravimas. Funkcijos, kurias galima atlikti įlankos lygyje, nepriklauso nuo ryšio tinklo, pavyzdžiui, apsaugos funkcijos. Ryšio tinklas dažniausiai yra šviesolaidinis arba vytos poros, kuris maksimaliai suspaudžia antrinę įrangą ir antrinius kabelius, taupydamas inžinerines statybos investicijas. Įrenginys gali būti paskirstytas kiekviename skyriuje arba gali būti centralizuotas arba hierarchinis ekranų grupavimas valdymo kambaryje. Taip pat gali būti, kad viena dalis yra valdymo kambaryje, o kita dalis yra išsibarsčiusi ant skirstomosios spintos.

2.Esamos problemos

Pastotės integruota automatizavimo sistema pasiekė gerų taikymo rezultatų, tačiau yra ir trūkumų, daugiausiai atsispindinčių: 1. Keitimasis informacija tarp pirminio ir antrinio vis dar tęsia tradicinį kabelių laidų jungimo režimą, kuris yra brangus ir nepatogus statybos ir priežiūros srityse; 2. Antrinio duomenų rinkimo dalis iš esmės kartojama, o tai eikvoja išteklius; 3. Nepakankamas informacijos standartizavimas, mažai dalijamasi informacija, kartu egzistuoja kelios sistemos, sudėtingas įrenginių ir įrenginių bei sistemų tarpusavio ryšys, todėl susidaro informacijos salelės ir sunku visapusiškai taikyti informaciją; 4. Įvykus nelaimingam atsitikimui, bus rodoma daug įvykių aliarmo informacijos, kurioje nėra veiksmingo filtravimo mechanizmo, o tai trukdo budintiems operatoriams teisingai įvertinti gedimą.

III. Skaitmeninė pastotė

Skaitmeninės pastotės yra kitas pastočių automatikos plėtros etapas. „Elektros tinklų bendrovės „Vienuoliktojo penkmečio plano“ mokslo ir technologijų plėtros plane“ aiškiai nurodyta, kad „Vienuolikto penkerių metų plano“ laikotarpiu bus tiriamos skaitmeninės pastotės, statomos parodomosios stotys. 2, o šiuo metu yra skaitmeninės pastotės. Užbaigta ir pradėta eksploatuoti, pavyzdžiui, Fudžou konvencijos ir parodos transformacijos 110 kV skaitmeninė pastotė.

1. Skaitmeninės pastotės koncepcija

Skaitmeninė pastotė reiškia pastotę, kurioje informacijos rinkimo, perdavimo, apdorojimo ir išvesties procesai yra visiškai skaitmeniniai. Pagrindinės jo charakteristikos yra išmanioji įranga, ryšių tinklas ir automatizuotas veikimas bei valdymas.

Skaitmeninės pastotės turi šias pagrindines savybes:

(1) Pažangi pirminė įranga

Pažangi pirminė įranga, tokia kaip elektroniniai transformatoriai ir išmanieji jungikliai (arba tradiciniai jungikliai su išmaniaisiais terminalais), naudojanti skaitmeninę išvestį. Pirminis ir antrinis įrenginys keičiasi atrankos vertėmis, būsenos kiekiais, valdymo komandomis ir kita informacija per optinio pluošto perdavimą skaitmeniniu būdu užkoduota informacija.

(2) Antrinės įrangos tinklų kūrimas

Ryšio tinklas naudojamas keistis informacija, pvz., analoginėmis reikšmėmis, perjungimo reikšmėmis ir valdymo komandomis tarp antrinių įrenginių, o valdymo kabeliai pašalinami.

(3) Operacijų valdymo sistemos automatizavimas

Turėtų būti įtrauktos automatinės sistemos, tokios kaip automatinės gedimų analizės sistemos, įrangos būklės stebėjimo sistemos ir programuotos valdymo sistemos, siekiant pagerinti automatizavimo lygį ir sumažinti eksploatavimo ir priežiūros sunkumus bei darbo krūvį.

2. Pagrindinės skaitmeninių pastočių techninės charakteristikos

(1) Duomenų rinkimo skaitmeninimas

Pagrindinis skaitmeninės pastotės ženklas yra skaitmeninių elektros matavimo sistemų (pvz., fotoelektrinių transformatorių arba elektroninių transformatorių) naudojimas elektriniams parametrams, tokiems kaip srovė ir įtampa, rinkti 3, kad būtų pasiekta efektyvi pirminių ir antrinių sistemų elektrinė izoliacija ir padidinama. elektrinių dydžių matavimo diapazoną ir pagerina matavimo tikslumą, taip suteikdamas pagrindą realizuoti transformaciją nuo įprastų pastočių įrenginių pertekliaus į informacijos dubliavimą bei informacijos integravimo taikymą.

(2) Sistemos hierarchinis paskirstymas

Kuriant pastočių automatizavimo sistemas įvyko perėjimas nuo centralizuotų prie paskirstytų. Dauguma antrosios kartos hierarchinių paskirstytų pastočių automatizavimo sistemų naudoja brandžią tinklo ryšio technologiją ir atvirus sujungimo protokolus, kurie gali pilniau ir reikšmingiau įrašyti informaciją apie įrangą. Padidinti sistemos atsako greitį. Skaitmeninės pastočių automatizavimo sistemos struktūrą fiziškai galima suskirstyti į dvi kategorijas, būtent išmaniąją pirminę įrangą ir tinklinę antrinę įrangą; Kalbant apie loginę struktūrą, jį galima suskirstyti į „proceso sluoksnį“ ir „įlankos sluoksnį“ pagal IEC61850 ryšio standarto apibrėžimą. "," stoties valdymo sluoksnis" trys lygiai. Kiekviename lygyje ir tarp jų naudojamas didelės spartos tinklo ryšys.

(3) Informacijos sąveikos tinklas ir informacijos taikomųjų programų integravimas

Skaitmeninėse pastotėse naudojami mažos galios skaitmeniniai nauji transformatoriai, o ne įprasti transformatoriai, kad aukšta įtampa ir didelė srovė būtų tiesiogiai konvertuojami į skaitmeninius signalus. Informacija keičiasi tarp svetainėje esančių įrenginių per didelės spartos tinklus. Antriniai įrenginiai neturi I/O sąsajų su pasikartojančiomis funkcijomis. Įprasti funkciniai įrenginiai tampa loginiais funkciniais moduliais, leidžiančiais dalytis duomenimis ir ištekliais. Šiuo metu IEC61850 yra tarptautiniu mastu nustatytas kaip pastočių automatikos ryšio standartas.

Be to, skaitmeninė pastotė integruoja informaciją ir optimizuoja originalių išsibarsčiusių antrinės sistemos įrenginių funkcijas, todėl gali efektyviai išvengti techninės įrangos konfigūracijų dubliavimo įprastų pastočių stebėjimo, valdymo, apsaugos, gedimų registravimo, matavimo ir apskaitos įrenginiuose, pvz. nes atsiranda nesidalijimas informacija ir didelės investicinės išlaidos.

(4) Pažangios įrangos veikimas

Nauja aukštos įtampos automatinių jungiklių antrinė sistema sukurta naudojant mikrokompiuterius, galios elektronikos technologiją ir naujus jutiklius. Grandinės pertraukiklių sistemos intelektą realizuoja mikrokompiuteriu valdoma antrinė sistema, IED ir atitinkama išmanioji programinė įranga. Galima perduoti apsaugos ir valdymo komandas. Šviesolaidinis tinklas pasiekia netradicinės pastotės antrinės grandinės sistemą, įgalindamas skaitmeninę sąsają su grandinės pertraukiklio veikimo mechanizmu.

(5) Įrangos techninės priežiūros būsena

Skaitmeninėse pastotėse galima efektyviai gauti elektros tinklo veikimo būsenos duomenis ir informaciją apie įvairių IED įrenginių gedimus ir veiksmus, kad būtų galima veiksmingai stebėti veikimo ir signalo kilpos būseną. Skaitmeninėse pastotėse beveik nėra nekontroliuojamų funkcinių mazgų, o įrangos būsenos charakteristikų rinkinyje nėra aklųjų zonų. Įrangos priežiūros strategiją galima pakeisti iš įprastinės pastočių įrangos „įprastos priežiūros“ į „sąlyginę priežiūrą“, taip stipriai pagerinant sistemos prieinamumą.

(6) LPCT matavimo principas ir tikrinimo prietaiso išvaizda

Kaip minėta anksčiau, LPCT iš tikrųjų yra elektromagnetinės srovės transformatorius, turintis mažos galios išėjimo charakteristikas. IEC standarte jis nurodytas kaip elektroninio srovės transformatoriaus įgyvendinimo forma, reprezentuojanti elektromagnetinį srovės transformatorių. Plėtros kryptis su plačiomis taikymo perspektyvomis. Kadangi LPCT išvestis paprastai tiekiama tiesiogiai elektroninėms grandinėms, antrinė apkrova yra palyginti maža; jo šerdis paprastai yra pagaminta iš labai magnetiškai laidžių medžiagų, tokių kaip mikrokristalinis lydinys, o matavimo tikslumą galima pasiekti naudojant mažesnį šerdies skerspjūvį (šerdies dydį). reikalavimus.

(7) Sistemos struktūros tankinimas ir modeliavimo standartizavimas

Skaitmeninė elektros matavimo sistema pasižymi mažo dydžio ir lengvo svorio savybėmis. Jį galima integruoti į išmaniąją skirstomųjų įrenginių sistemą, o funkcinį derinį ir įrangos išdėstymą galima optimizuoti pagal pastotės mechatronikos projektavimo koncepciją. Aukštos ir itin aukštos įtampos pastotėse apsaugos įtaisų, matavimo ir valdymo prietaisų, gedimų registratorių ir kitų automatinių įrenginių įvesties/išvesties blokai yra pirminės išmaniosios įrangos dalis, realizuojanti uždaro proceso IED konstrukciją; vidutinės ir žemos įtampos pastotėse Apsaugos ir stebėjimo įtaisai gali būti miniatiūriniai, kompaktiški ir visiškai sumontuoti skirstomojoje spintoje.

IEC61850 nustato elektros energijos sistemų modeliavimo standartą ir apibrėžia vieningą ir standartinį informacijos modelį bei informacijos mainų modelį pastočių automatizavimo sistemoms. Jo svarba daugiausia atsispindi įgyvendinant išmaniųjų įrenginių sąveiką, įgyvendinant dalijimąsi informacija pastotėse ir supaprastinant sistemos priežiūros konfigūraciją bei projektų įgyvendinimą.

3.IEC61850 standartas

IEC61850 yra „Pastotės ryšių tinklų ir sistemų“ standartų serija, kurią suformulavo Tarptautinės elektrotechnikos komisijos TC57 darbo grupė. Tai tarptautinis standartinis pastočių automatizavimo sistemų, pagrįstų tinklo ryšio platformomis, standartas. Jis taip pat taps standartu elektros energijos sistemoms nuo dispečerinių centrų iki pastočių, pastotėse ir paskirstymo sistemose. Taip pat tikimasi, kad sklandaus elektros automatikos prijungimo komunikacijos standartas taps pramoninio valdymo komunikacijos standartu universaliai tinklo ryšio platformai.

Palyginti su tradicine ryšio protokolų sistema, techniškai IEC61850 pasižymi šiomis išskirtinėmis savybėmis: 1. Naudokite objektinio modeliavimo technologiją; 2. Naudoti paskirstytas ir daugiasluoksnes sistemas; 3. Naudoti abstrakčiosios komunikacijos paslaugų sąsają (ACSI) ir specialią ryšio paslaugų atvaizdavimo SCSM technologiją; 4 naudoja MMS (gamybos pranešimų specifikacijos) technologiją; 5 turi sąveiką; 6 turi į ateitį orientuotą, atvirą architektūrą.

VI. Išvada

Pastočių automatikos sistemų taikymas mūsų šalyje pasiekė labai reikšmingų rezultatų ir vaidina svarbų vaidmenį gerinant elektros tinklų ekonominio eksploatavimo lygį. Šiuo metu, nuolat tobulėjant naujoms technologijoms, atsiranda skaitmeninės pastotės. Palyginti su tradicinėmis pastotėmis, skaitmeninės pastotės turi šiuos privalumus: sumažina antrinį laidą, pagerina matavimo tikslumą, pagerina signalo perdavimo patikimumą, išvengia problemų, tokių kaip elektromagnetinis suderinamumas, perdavimo viršįtampis ir dvitaškis įžeminimas, kurį sukelia kabeliai, ir sprendžia tarp įrenginių kylančias problemas. Sąveikos problemos, įvairios pastotės funkcijos gali dalytis vieninga informacine platforma, išvengiant įrangos dubliavimo ir toliau gerinant automatizuoto veikimo ir valdymo lygį. Skaitmeninė pastotė yra pastočių automatikos technologijų plėtros kryptis.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.