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淺談發(fā)電在變電站綜合數(shù)字化控制系統(tǒng)

來源:江蘇安科瑞電器制造有限公司   2025年04月03日 14:53  

安科瑞 劉秋霞

摘要:隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,發(fā)電廠和變電站的自動化水平已成為衡量電力系統(tǒng)現(xiàn)代化程度的重要指標。本文以發(fā)電廠變電站綜合自動化系統(tǒng)為研究對象,探討了其系統(tǒng)架構、功能設計、關鍵技術以及實際應用。通過對某發(fā)電廠變電站的綜合自動化系統(tǒng)進行案例分析,驗證了該系統(tǒng)在提高運行效率、保障供電可靠性和降低運維成本方面的顯著效果。*后,本文展望了綜合自動化系統(tǒng)在智能化、網(wǎng)絡化和綠色化方面的未來發(fā)展趨勢。

關鍵詞:發(fā)電廠;變電站;綜合自動化系統(tǒng);SCADA;繼電保護;通信網(wǎng)絡

1 引言

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會的重要基礎設施,發(fā)電廠和變電站作為電力系統(tǒng)的核*組成部分,其運行效率、可靠性和安全性直接影響整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的人工操作和分散控制系統(tǒng)已無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行需求,綜合自動化系統(tǒng)應運而生。綜合自動化系統(tǒng)通過集成計算機技術、通信技術和自動控制技術,實現(xiàn)了發(fā)電廠和變電站的智能化管理,顯著提高了電力系統(tǒng)的運行水平。

2發(fā)電廠變電站綜合自動化系統(tǒng)概述

發(fā)電廠變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種集數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、保護、控制和管理于一體的智能化系統(tǒng)。它通過實時監(jiān)測電力設備的運行狀態(tài),自動完成故障診斷、保護動作和運行優(yōu)化,從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的管理。

2.1. 監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)

2.1.1數(shù)據(jù)采集:實時采集變電所內(nèi)各種設備的運行數(shù)據(jù)。

2.1.2監(jiān)控:通過人機界面(HMI)實時監(jiān)控設備狀態(tài)和運行參數(shù)。

2.1.3報警:在設備異常或故障時發(fā)出報警。

2.2保護系統(tǒng)

2.2.1繼電保護:通過繼電器和微機保護裝置,快速檢測并隔離故障。

2.2.2故障錄波:記錄故障發(fā)生前后的電氣量,便于分析。

2.3控制系統(tǒng)

2.3.1自動控制:實現(xiàn)設備的自動操作,如斷路器分合閘、變壓器調(diào)壓等。

2.3.2遠程控制:支持遠程操作設備。

2.4 通信系統(tǒng)

2.4.1內(nèi)部通信:連接變電所內(nèi)各設備,實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

2.4.2外部通信:與上級調(diào)度中*和其他變電所進行數(shù)據(jù)交互。

2.5 輔助系統(tǒng)

2.5.1電能質(zhì)量監(jiān)測:監(jiān)測電能質(zhì)量參數(shù),如電壓、頻率和諧波。

2.5.2 環(huán)境監(jiān)控:監(jiān)測變電所環(huán)境參數(shù),如溫度、濕度和煙霧

3 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)

3.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成,并用分層、開放式網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設備包括監(jiān)控主機,提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面,實現(xiàn)管理控制間隔層設備等功能,形成全站監(jiān)控,并與遠方監(jiān)控、調(diào)度通信;間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成,在站控層及站控層網(wǎng)絡失效的情況下,仍能獨立完成間隔層設備的就地監(jiān)控功能。

針對工程具體情況,設計方案具有高可靠性,易于擴充和友好的人機界面,性能價格比*越,監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成,采用分層分布式網(wǎng)絡結構,站控層網(wǎng)絡采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

3.2應用場所:

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。

3.3系統(tǒng)應用場景:

3.3.1火力發(fā)電廠

監(jiān)控和控制發(fā)電機、變壓器和開關設備。

3.3.2水力發(fā)電廠

監(jiān)控水輪機、發(fā)電機和變壓器等設備。

3.3.3 核電站

監(jiān)控核反應堆、發(fā)電機和變壓器等關鍵設備。

3.3.4風力發(fā)電場

監(jiān)控風力發(fā)電機、變壓器和開關設備。

3.3.5 太陽能發(fā)電站

監(jiān)控光伏組件、逆變器和變壓器等設備。

3.4系統(tǒng)結構

IMG_256

3.5系統(tǒng)優(yōu)勢

3.5.1提高可靠性

通過實時監(jiān)控和自動控制,減少故障和停機時間。

3.5.2提升效率

自動化操作減少人工干預,提高運行效率。

3.5.3增強安全性

快速故障檢測和隔離,防止事故擴大。

3.5.4降低成本

減少人工和維護成本,優(yōu)化資源利用。

4 系統(tǒng)硬件配置

應用場合

型號

圖 片

保護功能


35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)

Acrel-

1000

33

可顯示變電站主接線圖,模擬配電網(wǎng)絡運行,實現(xiàn)無人值班模式;根據(jù)順序事件記錄、歷史曲線、故障錄波,協(xié)助運維人員實現(xiàn)快速故障分析、定位和排除問題,盡量縮短停電時間;實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數(shù),對配電系統(tǒng)和用電設備進行用能分析和能效管理


網(wǎng)關

ANet-

2E8S1

0052cb53c0d808da21480c667aa4fd7

8路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入,ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳,支持斷點續(xù)傳、XML、JSON進行數(shù)據(jù)傳輸、支持標準8GB SD卡(32GB)、支持不同協(xié)議向多平臺轉發(fā)數(shù)據(jù);每個設備的多個報警設置。輸入電源:AC/DC 220V,導軌式安裝。


35kV/10kV/6kV

弧光保護

ARB6-A6

動作時間:

弧光單判據(jù)≤3.8ms

弧光電流雙判據(jù)≤7.8ms

0.4kV~35kV:每段母線配置1臺主機。

ARB6-A12

ARB6-A18

ARB6-A24

ARB6-A30

選配

2、3路以太網(wǎng)接口



ARB-S0

7E7A9908

無源型廣角寬光譜探頭

(不含電池、免維護)

自帶濾光功能

全絕緣、不含金屬成分

(沒有電氣安全隱患)

配套雙股阻燃光纖(20米)

高壓柜:母線室配置1個弧光探頭,手車室和電纜室可按需各配置1個弧光探頭。

低壓柜:正對主母排處配置1個弧光探頭。

ARB-S1

IMG20210601172602 - 副本

無源型廣角紫外光探頭

(不含電池、免維護)

自帶濾光功能

ST標準接口

(國網(wǎng)應用)

配套雙股阻燃光纖(20米)

35kV/10kV/6kV

進線柜電能質(zhì)量

在線監(jiān)測

APView500

6192c06d2027abc5fae276484deeb26

相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。

35kV/100kV/6kV

間隔智能操控、

節(jié)點測溫

ASD500

D:\姜建妹工作\03-部門產(chǎn)品資料\2020年資料\智能配電產(chǎn)品圖品2019.12.13\ASD\新版\ASD300(III)\HG9A5396.JPG

5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出;

35kV/10kV/

6kV傳感器

ATE400

00c847d7cad888672b40e9de77f7a18

合金片固定,CT感應取電,啟動電流大于5A,測溫范圍-50-125℃,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米;

35kV/10kV/6kV

間隔電參量測量

APM830

8a3951e88d337b0bb51d8c2e1fa75a5

三相(1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序電流In,四象限電能,實時及需量,本月和上月值,電流、電壓不平衡度,66種報警類型及外部事件(SOE)各16條事件記錄,支持SD卡擴展記錄,2-63次諧波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD顯示;

變壓器繞組

溫度檢測

ARTM-8

639ab4d5c09c0be9b988db967af34b4

8路溫度巡檢,預埋PT100,RS485接口,2路繼電器輸出;


變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫

ARTM-Pn-E

a448bd195c64c52c0ec60e59c912905

無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊;


ATE400

00c847d7cad888672b40e9de77f7a18

合金片固定,CT感應取電,啟動電流大于5A,測溫范圍-50-125C,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米;


柜內(nèi)環(huán)境溫濕度

AHE100

a04bb4d86f4f1c4cc88bfeaf8c13565

無線溫濕度傳感器,溫度精度:±1℃,濕度精度:±3%RH,發(fā)射頻率:5min,傳輸距離:200m,電池壽命:≥3年(可更換)


ATC600

3d06a4e583dd966c290bafca4c63cb2

兩種工作模式:終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳,ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù),1路485,2路報警出口。


應用場合

型號

圖 片

保護功能

其他功能


35kV/10kV/

6kV進線

AM6-L

綜保(1)

綜保(1)

 

三段式過流保護(帶方向、低壓閉鎖)、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護;

操作回路、

雙以太網(wǎng)口、

雙485口、

2路4-20mA變

送輸出、

故障錄波、

GPS對時、

全電量測量

直流量測量

 


35kV/10kV/

6kV饋線

AM6-L

三段式過流保護(帶方向、低壓閉鎖)、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護;


35kV主變

(2000kVA以上)

AM6-D2/

AM-3

兩圈變/三圈變差動速斷保護、比例制動差動保護;


AM6-TB

變壓器后備保護測控、三段式過流保護(帶方向、復合電壓閉鎖)、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調(diào)升檔、遙調(diào)降檔、遙調(diào)急停;


35kV/10kV/

6kV廠用變

AM6-S

三段式過流保護(帶方向、復合電壓閉鎖)、零序過流、過負荷保護(告警/跳閘)、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護;


35kV電機

(2000kW以上)

AM6-MD

差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉等電機綜合保護;


10kV/6kV

異步電機

AM6-M

兩段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護(告警/跳閘)、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡;


35kV/10kV/6kV

PT監(jiān)測

AM6-UB

PT并列/解列、PT監(jiān)測;


10kV/6kV

電容器

AM6-C

兩段式過流/零序過流保護、過負荷保護(告警/跳閘)、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護;


35kV/10kV/

6kV母聯(lián)

AM6-B

兩進線備投/母聯(lián)備投/自適應備投、聯(lián)切備投、三段式過流保護(帶方向、復合電壓閉鎖)、PT斷線告警、過負荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護;























































































































5 結語

發(fā)電廠變電站綜合自動化系統(tǒng)的應用,不僅提高了電力系統(tǒng)的運行效率和可靠性,還降低了運行成本和維護工作量。隨著技術的不斷進步,自動化系統(tǒng)將在電力系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]安可企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊 2022.05版


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