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遠程終端裝置在電力系統的應用及發展

遠程終端裝置在電力系統的應用及發展

【摘 要】隨著數字通信及網絡技術的迅速發展,常規的遠程系統將發生很大的變化。本文綜述了遠程終端裝置在電力系統的應用及發展現狀, 提出了調度自動化的遠程技術和運行模式的發展策略。 【關鍵詞】遠程終端裝置 遠程 廠站自動化 0.概述 電力系統具有分布范圍廣、實時性強、自動化程度高的特點,因此廣泛采用遠程終端裝置(RTU-Remote Terminal Unit)用于數據采集和發、輸電過程控制。調度自動化系統已經成為保證現代化大電網安全、穩定、經濟運行不可缺少的重要技術手段,而遠程終端裝置是調度自動化系統的基礎,是實現對生產過程信息的采集、處理、傳輸、顯示以及執行控制指令等全部功能的終端設備。 1.遠程終端裝置在電力系統的應用 現代電力系統是由分布在廣闊地域的若干發電廠、變電站以及相當數量的超高壓輸電線路等連接組成。由于電能不能儲存,電能生產、輸送與消耗要同時進行,每時每刻都要保持供需的平衡。為了保證電力系統安全穩定運行,就必須有統一的的管理調度系統。我國電力系統設有5級調度所,即國家級總調度、大電網級調度、省級電網調度、地區級電網調度和縣級電網調度,統一指揮電網的正常運行及事故處理等工作。通過對發電、輸電和供電的控制以協調整個電力系統的運行,保證供電質量,盡量降低能源消耗。實現安全、優質和經濟運行。 我國電網調度自動化開始于50年代末,正式起步于70年代中期。目前,所有統一調度的發電廠、變電所均已裝設了遠程終端,早期的布線邏輯型遠程終端裝置也都已更換為微機型遠程終端裝置,并且在新建廠站裝設了自動化監控系統。廠站基礎自動化水平大大提高,其提供的準確的實時信息已成為電網調度人員和有關領導進行生產指揮和決策的重要依據.縮短了電網故障處理時間,縮小了事故面,產生了明顯的經濟效益.并廣泛應用于運行方式、經營、計劃、用電、辦公自動化等部門,減輕了勞動強度,提高了勞動生產率. 電力系統遠程裝置的主要功能如下: a、遙測、遙信功能:即模擬量、開關量、脈沖量等實時數據的采集、預處理及遠傳功能。如發電機功率、電力線路輸送功率(流)、電流,母線電壓、頻率,用電負荷以及反映電力系統運行狀態及故障情況的斷路器、隔離開關位置信號和繼電保護裝置動作信號等。 b、遙控、遙調功能:即接收、處理及執行調度下行控制、調節指令的功能。遙控功能主要是對斷路器、隔離開關的開、合控制;遙調功能包括:自動發電控制(AGC),即自動控制發電機出力;自動電壓調整(AVR),即變壓器調壓分接頭的自動調節,無功補償電容器、電抗器的投、切控制等。 c、事件順序記錄功能。當電力系統或運行設備發生事故時,將發生動作的繼電保護、安全自動裝置和斷路器、隔離開關的信息,包括信號名稱、動作時間、動作狀態及性質(斷開、閉合;操作、事故)等按時間順序記錄下來,用于事故分析。 d、對脈沖量連續計數和分時段累計存儲功能,并以電能量表底值傳送。 e、與現場其他設備的通信功能,互相連接和可互操作功能. f、對多個調度中心以不同通信規約進行串行通信和計算機網絡通信的功能. 等。 隨著電力工業和電子技術的迅猛發展,遠程系統已由過去功能較為專一的集中式四遙(遙測、遙信、遙控和遙調)遠程終端裝置發展為現在的網絡分層分布式遠程系統.具有功能全面、技術先進、性能穩定、組態靈活、易于擴充等特點。除具有四遙功能、事件順序記錄(SOE)及與多個調度通信等功能外,還能同微機保護和智能電氣設備以串口通訊,具有故障切換的雙CPU冗余結構,以及完整的可編程控制,可具備在線故障檢測和錄波,在線故障定位,變壓器過載監視,當地電壓、無功自動閉環控制,同期檢測、操作閉鎖、繼電保護監視、GPS對時以及遠程維護等功能。具有以太網接口和TCP/IP網絡規約,可直接與本地局域網和遠程廣域網聯網,支持多種物理接口(RS-232,RS-422/485,無線電等)及標準協議。只需在網上增掛計算機及相應軟件,就可實現廠站當地監控。 這種遠程與站內自動化系統合用一套數據采集裝置的模式既能滿足遠程實時性和可靠性的要求,又改變了傳統的二次設備模式,簡化了二次系統,減少了連接電纜和占地面積,實現了數據資源共享,處理統一,避免了設備的重復投資及減輕CT的負載,降低了工程造價,是目前新建變電站和電廠網絡控制室自動化系統中積極推廣和采用的主要模式。 2.電力系統遠程終端裝置的發展 我國電力系統遠程技術發展很快,遠程裝置的發展,大體經歷了四個發展階段。 第一階段。五十年代末到六十年代末的有觸點式和電子管式遠程裝置,如CF-56型、SF-58型遙信遙控裝置,JZ型遙測裝置等,在電力系統中廣泛使用,促進了電力系統遠程化,并實現了一些無人值班變電站。這些遠程裝置以繼電器、步進選線器、電子管為主要元件,因此裝置接點多、維護工作量大、可靠性較差、壽命短,屬于早期遠程產品。 第二階段。六十年代末到八十年代初的布線邏輯型遠程裝置,如北京低壓電器廠的WYZ-II、WYZ-III型,天津電表廠的SZY-75型、上海SY型等遠程裝置,已成為當時各大電力系統中的遠程主機。這些遠程裝置的主要特點是無觸點化,先以磁性元件、晶體管,后以小規模集成電路作為主要元件,在工作原理上充分利用了無觸點元件適宜于連續工作的特點,變有觸點裝置的斷續工作制為無觸點化的連續循環傳送制,從而簡化了起動環節和保護電路。 第三階段。八十年代初到九十年代中的計算機化和集中式微機型遠程裝置.計算機技術特別是微型計算機的發展為遠方終端的突破性發展提供了條件,如JYC-01型,SZY-4型、SY-2型、WYZ-5型、WJY-3F型、MWY、TH8098型等遠程裝置,其中南京電力自動化研究所的MWY型遠程裝置較全面地應用了微機技術并采用了OEM摸板,是我國電力系統中第一個模塊化微機遠程系列裝置。河北電力自動化研究所的TH8098型是國內第一套交流采樣型微機遠程裝置。八十年代后期,隨四大網調度自動化主站系統的引進,同時進口了一批英國西屋公司的μ4F型RTU,并在南京電力自動化設備廠引進了整套技術和生產線,國產化的N4F型RTU成為當時各大電力系統中的遠程主機。 第四階段。九十年代中開始發展起來的分布式網絡化微機遠程裝置。如DISA-2/3型,BJ-F3型、CSC-2000型、PS 6000型、DCAP3200型、TH8098-600E型等遠程裝置。引進組裝的美國哈里斯公司的GR90、D25系列、瑞士泰吉爾公司的TG5700、加拿大CAE公司的DSS以及德國西門子公司的LSA678等遠程終端裝置。具體實施又分為2種模式:保護相對獨立,控制和測量合一模式;保護、控制和測量合一的一體化模式。前者適用于220kV及以上電壓等級的變電站,后者適用于110 kV及以下電壓等級的變電站。 3.電力系統遠程終端設備的發展展望 隨著計算機技術、控制技術及信息技術的發展,電力系統自動化面臨著空前的變革。整個廠站自動化系統將作為一個廣義的RTU取代常規獨立的遠程終端裝置。 近年來,多媒體技術、智能控制技術迅速進入電力系統自動化領域。隨著國家電力數據網絡的應用和發展,電力系統網絡化、信息化的水平將不斷提高。同時,電力信息網絡體系結構將更為復雜,基于信息網絡的網絡分布式智能化RTU將成為遠程系統和電站自動化系統硬件技術發展的趨勢。
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