Integreeritud alajaamaautomaatika arengu seis ja suundumused

Alajaam on elektrisüsteemi asendamatu ja oluline lüli. See vastutab elektrienergia muundamise ja ümberjaotamise raskete ülesannete eest ning mängib otsustavat rolli elektrivõrgu majanduslikus toimimises. Alajaamade stabiilse talitlustaseme parandamiseks, kasutus- ja hoolduskulude vähendamiseks, majandusliku kasu suurendamiseks ning kasutajatele kvaliteetsete elektrienergiateenuste pakkumiseks on hakanud tekkima ja laialdaselt kasutusele võetud terviklik alajaamade automatiseerimistehnoloogia.

Alajaama terviklik automaatika on arvutitehnoloogia ja kaasaegse sidetehnoloogia rakendamine alajaama sekundaarseadmetele (sh juht-, signaal-, mõõte-, kaitse-, automaat- ja kaugjuhtimisseadmed jne) ning alajaama automaatse monitooringu ja mõõtmise rakendamine läbi selle. funktsionaalne kombinatsioon ja optimeeritud disaini juhtimine ja koordineerimine, samuti terviklikud automatiseerimissüsteemid, nagu lähetusside. Alajaamade tervikliku automatiseerimise realiseerimine võib parandada elektrivõrgu ökonoomsust, vähendada infrastruktuuri investeeringuid ja pakkuda vahendit järelevalveta alajaamade edendamiseks. Arvutitehnoloogia, infotehnoloogia ja võrgutehnoloogia kiire areng on viinud alajaamade tervikliku automatiseerimistehnoloogia edenemiseni. Viimastel aastatel on digitaalsete elektrimõõtesüsteemide (näiteks fotoelektrilised trafod või elektroonilised trafod), intelligentsete elektriseadmete ja nendega seotud sidetehnoloogiate arenguga alajaamade integreeritud automaatikasüsteem liikumas digitaliseerimise suunas.

I. Alajaama integreeritud automaatikasüsteemi põhifunktsioonid

Alajaama integreeritud automaatikasüsteemi põhifunktsioonid kajastuvad järgmise kuue allsüsteemi funktsioonides:

1. Seire allsüsteem;

2. Releekaitse allsüsteem;

3. pinge ja reaktiivvõimsuse terviklik kontrolli allsüsteem;

4. Elektrisüsteemi madalsagedusliku koormuse kadumise juhtimise allsüsteem;

5. Ooterežiimi toiteallika automaatse lülitusjuhtimise allsüsteem;

6. Side alamsüsteem.

See osa on sisult suhteliselt rikas ja seal on palju dokumente, mis seda üksikasjalikult selgitavad, nii et see artikkel ei lähe detailidesse.

II. Traditsiooniline alajaama automaatikasüsteem

1. Süsteemi struktuur

Praegu liigitatakse integreeritud alajaamade automatiseerimissüsteemide struktuurid nii kodu- kui ka välismaal disainiideede alusel kolme tüüpi [1]:

(1) Tsentraliseeritud

Kasutage erineva klassi arvuteid oma välisliidese ahelate laiendamiseks, alajaama analoog-, lülitus- ja digitaalteabe tsentraalseks kogumiseks, tsentraliseeritud töötlemiseks ja arvutusteks ning mikroarvuti monitooringu, mikroarvuti kaitse ja mõnede automaatjuhtimisfunktsioonide täitmiseks. Selle omadused on järgmised: kõrged arvuti jõudlusnõuded, halb mastaapsus ja hooldatavus ning sobib keskmistele ja väikestele alajaamadele.

(2) Levitatud

Jaotatud vastavalt alajaama jälgitavatele objektidele või süsteemifunktsioonidele, töötavad paralleelselt mitu CPU-d ning protsessorite vahelise andmeside rakendamiseks kasutatakse võrgutehnoloogiat või jadameetodeid. Hajutatud süsteemi on lihtne laiendada ja hooldada ning kohalikud rikked ei mõjuta teiste moodulite tavapärast tööd. Seda režiimi saab installimise ajal kasutada ekraanide tsentraliseeritud rühmitamiseks või jagatud ekraanide rühmitamiseks.

(3) Detsentraliseeritud levitamine

Iga andmehõive-, juhtplokk (I/O-seade) ja kaitseplokk lahtrikihis paigaldatakse lokaalselt lülituskapile või muude seadmete lähedusse. Iga seade on üksteisest sõltumatu ja on omavahel ühendatud ainult sidevõrgu kaudu ning on ühendatud põhialajaama taseme mõõte- ja juhtimisseadmega. suhtlemine. Lahetasandil teostatavad funktsioonid, näiteks kaitsefunktsioonid, ei sõltu sidevõrgust. Sidevõrk on tavaliselt optiline fiiber või keerdpaar, mis surub maksimaalselt kokku sekundaarseadmeid ja sekundaarkaableid, säästes sellega inseneriehituslikke investeeringuid. Paigaldus võib olla hajutatud igasse sektsiooni või see võib olla tsentraliseeritud või hierarhiline ekraanide rühmitamine juhtimisruumis. Võib ka juhtuda, et üks osa on juhtimisruumis ja teine ​​osa on lülituskapi peal laiali.

2. Olemasolevad probleemid

Alajaama integreeritud automaatikasüsteem on saavutanud häid rakendustulemusi, kuid on ka puudujääke, mis väljenduvad peamiselt: 1. Infovahetus primaar- ja sekundaarvõrgu vahel jätkab endiselt traditsioonilist kaabeljuhtmestiku režiimi, mis on kõrge kuluga ning ehituses ja hoolduses ebamugav; 2. Suures osas kordub sekundaarne andmete kogumise osa, mis raiskab ressursse; 3. Teabe standardiseerimine on ebapiisav, teabe jagamine on madal, mitu süsteemi eksisteerivad koos ning seadmete ning seadmete ja süsteemide omavaheline sidumine on keeruline, moodustades teabesaared ja raskendades teabe igakülgset rakendamist; 4. Õnnetuse korral kuvatakse suur hulk sündmuste häireteavet, millel puudub tõhus filtreerimismehhanism, mis segab valves olevaid operaatoreid vea kohta õigesti otsustamast.

III. Digialajaam

Digialajaamad on alajaamade automatiseerimise arendamise järgmine etapp. "Elektrivõrgu ettevõtte "Üheteistkümnenda viie aasta kava" teaduse ja tehnoloogia arengukavas on selgelt kirjas, et "Üheteistkümnenda viie aasta plaani" perioodil uuritakse digialajaamu ja rajatakse näidisjaamu. 2 ja praegu on digitaalsed alajaamad. Valminud ja kasutusele võetud, näiteks Fuzhou konventsiooni ja näituse transformatsiooni 110 kV digitaalalajaam.

1. Digialajaama kontseptsioon

Digialajaam viitab alajaamale, milles teabe kogumise, edastamise, töötlemise ja väljundprotsessid on täielikult digitaalsed. Selle põhiomadused on intelligentsed seadmed, sidevõrk ning automatiseeritud toimimine ja juhtimine.

Digialajaamadel on järgmised põhifunktsioonid:

(1) Arukas põhivarustus

Nutikad esmased seadmed, nagu elektroonilised trafod ja intelligentsed lülitid (või traditsioonilised intelligentsete klemmidega lülitid), mis kasutavad digitaalset väljundit. Esmane seade ja sekundaarne seade vahetavad diskreetimisväärtusi, olekukoguseid, juhtkäske ja muud teavet digitaalselt kodeeritud teabe optilise kiu edastamise kaudu.

(2) Sekundaarsete seadmete võrgustamine

Sidevõrku kasutatakse teabe, näiteks analoogväärtuste, lülitusväärtuste ja juhtkäskude vahetamiseks sekundaarsete seadmete vahel ning juhtimiskaablid on elimineeritud.

(3) Operatsioonihaldussüsteemi automatiseerimine

Automatiseerimise taseme parandamiseks ning töö- ja hooldustööde raskuste ja töökoormuse vähendamiseks tuleks lisada automatiseerimissüsteemid, nagu automaatsed rikete analüüsisüsteemid, seadmete terviseseisundi jälgimissüsteemid ja programmeeritud juhtimissüsteemid.

2. Digialajaamade peamised tehnilised omadused

(1) Andmekogumise digitaliseerimine

Digitaalse alajaama peamine märk on digitaalsete elektriliste mõõtesüsteemide (nt fotoelektrilised trafod või elektroonilised trafod) kasutamine elektriliste parameetrite (nt voolu ja pinge) kogumiseks 3, et saavutada primaar- ja sekundaarsüsteemide tõhus elektriisolatsioon ning suurendada. elektriliste suuruste mõõtepiirkonda ja parandab mõõtmistäpsust, andes sellega aluse tavaliste alajaamaseadmete liiasusest infoliiasusele ülemineku realiseerimiseks ja infointegratsiooni rakendamiseks.

(2) Süsteemi hierarhiline jaotus

Alajaamade automatiseerimissüsteemide väljatöötamisel on toimunud üleminek tsentraliseeritud süsteemilt hajutatud. Enamik teise põlvkonna hierarhilisi hajutatud alajaamade automatiseerimissüsteeme kasutab küpset võrgukommunikatsioonitehnoloogiat ja avatud ühendusprotokolle, mis suudavad salvestada seadmete teavet täielikumalt ja oluliselt Parandada süsteemi reageerimiskiirust. Digitaalse alajaama automatiseerimissüsteemi struktuuri saab füüsiliselt jagada kahte kategooriasse, nimelt intelligentsed primaarseadmed ja võrguga ühendatud sekundaarseadmed; loogilise struktuuri poolest võib selle jagada "protsessikihiks" ja "lahekihiks" vastavalt IEC61850 sidestandardi määratlusele. "," jaama juhtimiskiht" kolm taset. Iga taseme sees ja vahel kasutatakse kiiret võrguühendust.

(3) Teabe interaktsiooni võrgustamine ja teaberakenduste integreerimine

Digialajaamades kasutatakse tavaliste trafode asemel väikese võimsusega digitaalseid uusi trafosid, et teisendada kõrgepinge ja kõrge voolutugevus otse digitaalsignaalideks. Teabevahetus toimub saidi seadmete vahel kiirete võrkude kaudu. Sekundaarsetel seadmetel puuduvad dubleerivate funktsioonidega I/O liidesed. Tavapärased funktsionaalsed seadmed muutuvad andmete ja ressursside jagamiseks loogilisteks funktsionaalseteks mooduliteks. Praegu on IEC61850 rahvusvaheliselt määratletud alajaama automatiseerimise sidestandardina.

Lisaks integreerib digitaalalajaam teavet ja optimeerib algsete hajutatud sekundaarsüsteemi seadmete funktsioone, nii et see võib tõhusalt vältida riistvara konfiguratsioonide dubleerimist tavaliste alajaamade probleemide jälgimisel, juhtimisel, kaitsel, rikete salvestamisel, mõõtmisel ja mõõtmisseadmetes. kuna ilmnevad teabe mittejagamine ja suured investeerimiskulud.

(4) Intelligentsete seadmete kasutamine

Uus kõrgepingekaitselülitite sekundaarsüsteem rajatakse mikroarvutite, jõuelektroonika tehnoloogia ja uute andurite abil. Kaitselülitisüsteemi intelligentsust realiseerivad mikroarvutiga juhitav sekundaarsüsteem, IED ja vastav intelligentne tarkvara. Kaitse- ja juhtimiskäske saab edastada. Kiudoptiline võrk jõuab ebatavalise alajaama sekundaarahela süsteemi, võimaldades digitaalset liidest kaitselüliti töömehhanismiga.

(5) Seadmete hoolduse olek

Digitaalsetes alajaamades saab tõhusalt hankida erinevate IED-seadmete toitevõrgu tööolekuandmeid ning rikke- ja tegevusteavet, et saavutada tõhus töö- ja signaaliahela oleku jälgimine. Digialajaamades pole peaaegu ühtegi jälgimata funktsionaalüksust ja seadmete olekunäitajate kogus puuduvad pimealad. Seadmete hooldusstrateegiat saab muuta tavaliste alajaamaseadmete "regulaarsest hooldusest" "tingimuslikuks hoolduseks", parandades sellega oluliselt süsteemi käideldavust.

(6) LPCT mõõtmispõhimõte ja kontrollinstrumendi välimus

Nagu varem mainitud, on LPCT tegelikult madala võimsusega väljundomadustega elektromagnetiline voolutrafo. IEC standardis on see loetletud elektroonilise voolutrafo rakendusvormina, mis esindab elektromagnetilist voolutrafot. Laialdaste rakendusväljavaadetega arendussuund. Kuna LPCT väljund antakse üldiselt otse elektroonilistele vooluringidele, on sekundaarkoormus suhteliselt väike; selle südamik on üldiselt valmistatud väga magnetiliselt läbilaskvatest materjalidest, nagu mikrokristalliline sulam, ja mõõtmistäpsust saab saavutada väiksema südamiku ristlõikega (südamiku suurus). nõuded.

(7) Süsteemi struktuuri tihendamine ja modelleerimise standardimine

Digitaalsel elektrilisel mõõtesüsteemil on väikesed mõõtmed ja kerge kaal. Seda saab integreerida intelligentsesse lülitusseadmete süsteemi ning funktsionaalset kombinatsiooni ja seadmete paigutust saab optimeerida vastavalt alajaama mehhatroonika kontseptsioonile. Kõrgepinge- ja ülikõrgepingealajaamades on kaitseseadmete, mõõte- ja juhtimisseadmete, tõrkesalvestite ja muude automaatsete seadmete sisend- ja väljundseadmed osa esmasest intelligentsest seadmest, mis realiseerib IED-de protsessisulgemise; kesk- ja madalpingealajaamades Kaitse- ja seireseadmed on miniatuursed, kompaktsed ja täielikult lülituskapile paigaldatud.

IEC61850 kehtestab elektrisüsteemide modelleerimisstandardi ning määratleb alajaamade automatiseerimissüsteemide ühtse ja standardse teabemudeli ja teabevahetuse mudeli. Selle olulisus väljendub peamiselt intelligentsete seadmete koostalitlusvõime saavutamises, alajaamades teabe jagamises ning süsteemi hoolduse konfigureerimise ja projekti rakendamise lihtsustamises.

3.IEC61850 standard

IEC61850 on alajaamade sidevõrkude ja süsteemide standardite sari, mille on koostanud Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni TC57 töörühm. See on võrgukommunikatsiooniplatvormidel põhinevate alajaamade automatiseerimissüsteemide rahvusvaheline standardviide. Sellest saab ka standard elektrisüsteemide jaoks, alates dispetšerkeskustest kuni alajaamadeni, alajaamades ja jaotussüsteemides. Elektriautomaatika sujuva ühendamise kommunikatsioonistandardist peaks saama ka universaalse võrgukommunikatsiooniplatvormi tööstusliku juhtimiskommunikatsiooni standard.

Võrreldes traditsioonilise sideprotokolli süsteemiga on IEC61850 tehniliselt järgmised silmapaistvad omadused: 1. Kasutage objektorienteeritud modelleerimistehnoloogiat; 2. Kasutage hajutatud ja kihilisi süsteeme; 3. Kasutage abstraktset sideteenuse liidest (ACSI) ja spetsiaalset sideteenuste kaardistamise SCSM-tehnoloogiat; 4 kasutab MMS-tehnoloogiat (Manufacture Message Specification); 5 on koostalitlusvõimega; 6 on tulevikku suunatud avatud arhitektuuriga.

VI. Järeldus

Alajaamade automaatikasüsteemide rakendamine meie riigis on saavutanud väga olulisi tulemusi ja mängib olulist rolli elektrivõrgu ökonoomse töötaseme tõstmisel. Praegu on uute tehnoloogiate pideva arenguga tekkimas digitaalsed alajaamad. Võrreldes traditsiooniliste alajaamadega on digitaalalajaamadel järgmised eelised: sekundaarjuhtmestiku vähendamine, mõõtmistäpsuse parandamine, signaali edastamise töökindluse parandamine, selliste probleemide vältimine nagu elektromagnetiline ühilduvus, kaablitest põhjustatud ülekande ülepinge ja kahepunktiline maandus ning seadmetevaheliste probleemide lahendamine. Koostalitlusprobleemid, alajaama erinevad funktsioonid võivad jagada ühtset teabeplatvormi, vältides seadmete dubleerimist ning parandades veelgi automatiseeritud töö ja juhtimise taset. Digialajaam on alajaamade automatiseerimise tehnoloogia arengusuund.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.