Status pembangunan dan trend automasi pencawang bersepadu

Pencawang adalah penghubung yang sangat diperlukan dan penting dalam sistem kuasa. Ia bertanggungjawab terhadap tugas berat penukaran kuasa dan pengagihan semula kuasa, dan memainkan peranan penting dalam operasi ekonomi grid kuasa. Untuk meningkatkan tahap operasi pencawang yang stabil, mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan, meningkatkan faedah ekonomi, dan menyediakan perkhidmatan tenaga elektrik berkualiti tinggi kepada pengguna, teknologi automasi komprehensif untuk pencawang telah mula muncul dan telah digunakan secara meluas.

Automasi pencawang yang komprehensif adalah untuk menggunakan teknologi komputer dan teknologi komunikasi moden pada peralatan sekunder pencawang (termasuk kawalan, isyarat, pengukuran, perlindungan, peranti automatik dan peranti kawalan jauh, dsb.), dan melaksanakan pemantauan dan pengukuran automatik pencawang melalui gabungan berfungsi dan kawalan dan penyelarasan reka bentuk yang dioptimumkan, serta sistem automasi yang komprehensif seperti komunikasi penghantaran. Merealisasikan automasi komprehensif pencawang boleh meningkatkan tahap operasi ekonomi grid kuasa, mengurangkan pelaburan infrastruktur, dan menyediakan cara untuk mempromosikan pencawang tanpa pengawasan. Perkembangan pesat teknologi komputer, teknologi maklumat dan teknologi rangkaian telah membawa kepada kemajuan teknologi automasi komprehensif di pencawang. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan pembangunan sistem pengukuran elektrik digital (seperti transformer fotoelektrik atau transformer elektronik), peralatan elektrik pintar dan teknologi komunikasi yang berkaitan, sistem automasi bersepadu pencawang sedang menuju ke arah pendigitalan.

I. Fungsi utama sistem automasi bersepadu pencawang

Fungsi asas sistem automasi bersepadu pencawang dicerminkan dalam fungsi enam subsistem berikut:

1. Subsistem pemantauan;

2. Subsistem perlindungan geganti;

3. Subsistem kawalan komprehensif voltan dan kuasa reaktif;

4. Subsistem kawalan penumpahan beban frekuensi rendah sistem kuasa;

5. Subsistem kawalan pensuisan automatik bekalan kuasa siap sedia;

6. Subsistem komunikasi.

Bahagian ini agak kaya dengan kandungan, dan terdapat banyak dokumen yang menerangkannya secara terperinci, jadi artikel ini tidak akan terperinci.

II. Sistem automasi pencawang tradisional

1. Struktur sistem

Pada masa ini, struktur sistem automasi pencawang bersepadu di dalam dan luar negara dikelaskan kepada tiga jenis berikut berdasarkan idea reka bentuk [1]:

(1) Berpusat

Gunakan komputer dengan gred yang berbeza untuk mengembangkan litar antara muka persisian mereka, mengumpul maklumat analog, pensuisan dan digital pencawang secara berpusat, melaksanakan pemprosesan dan pengiraan berpusat, dan melengkapkan pemantauan mikrokomputer, perlindungan mikrokomputer dan beberapa fungsi kawalan automatik. Ciri-cirinya ialah: keperluan prestasi komputer yang tinggi, kebolehskalaan dan kebolehselenggaraan yang lemah, dan sesuai untuk pencawang sederhana dan kecil.

(2) Diedarkan

Dibahagikan mengikut objek yang dipantau atau fungsi sistem pencawang, berbilang CPU berfungsi secara selari, dan teknologi rangkaian atau kaedah bersiri digunakan untuk melaksanakan komunikasi data antara CPU. Sistem yang diedarkan mudah dikembangkan dan diselenggara, dan kegagalan tempatan tidak menjejaskan operasi biasa modul lain. Mod ini boleh digunakan untuk pengelompokan skrin terpusat atau pengelompokan skrin belah semasa pemasangan.

(3) Pengagihan terpencar

Setiap pemerolehan data, unit kawalan (unit I/O) dan unit perlindungan dalam lapisan teluk dipasang secara setempat pada kabinet suis atau berhampiran peralatan lain. Setiap unit adalah bebas antara satu sama lain dan hanya disambungkan melalui rangkaian komunikasi dan disambungkan kepada unit pengukuran dan kawalan peringkat pencawang utama. komunikasi. Fungsi yang boleh dilengkapkan pada tahap bay tidak bergantung pada rangkaian komunikasi, seperti fungsi perlindungan. Rangkaian komunikasi biasanya gentian optik atau pasangan terpiuh, yang memampatkan peralatan sekunder dan kabel sekunder ke tahap maksimum, menjimatkan pelaburan pembinaan kejuruteraan. Pemasangan boleh sama ada tersebar dalam setiap petak, atau ia boleh dipusatkan atau pengelompokan hierarki skrin dalam bilik kawalan. Boleh juga satu bahagian berada di dalam bilik kawalan dan satu bahagian lagi bertaburan di kabinet suis.

2.Masalah sedia ada

Sistem automasi bersepadu pencawang telah mencapai keputusan aplikasi yang baik, tetapi terdapat juga kelemahan, terutamanya ditunjukkan dalam: 1. Pertukaran maklumat antara primer dan menengah masih meneruskan mod pendawaian kabel tradisional, yang kos tinggi dan menyusahkan dalam pembinaan dan penyelenggaraan; 2. Bahagian pengumpulan data sekunder sebahagian besarnya diulang, yang membazir sumber; 3. Penyeragaman maklumat tidak mencukupi, perkongsian maklumat adalah rendah, berbilang sistem wujud bersama, dan interkoneksi antara peranti dan antara peranti dan sistem adalah sukar, membentuk pulau maklumat dan menyukarkan maklumat untuk digunakan secara menyeluruh; 4. Apabila kemalangan berlaku, sejumlah besar maklumat penggera acara akan muncul, tidak mempunyai mekanisme penapisan yang berkesan, yang mengganggu pertimbangan yang betul tentang kesalahan oleh pengendali yang bertugas.

III. Pencawang digital

Pencawang digital adalah peringkat seterusnya dalam pembangunan automasi pencawang. "Rancangan Pembangunan Sains dan Teknologi" "Rancangan Lima Tahun Kesebelas" Syarikat Grid Kuasa telah menyatakan dengan jelas bahawa dalam tempoh "Rancangan Lima Tahun Kesebelas", pencawang digital akan dikaji dan stesen demonstrasi akan dibina. 2, dan pada masa ini terdapat pencawang digital. Siap dan beroperasi, seperti Konvensyen Fuzhou dan Transformasi Pameran 110 kV pencawang digital.

1. Konsep pencawang digital

Pencawang digital merujuk kepada pencawang di mana proses pengumpulan, penghantaran, pemprosesan dan output maklumat adalah digital sepenuhnya. Ciri asasnya ialah peralatan pintar, rangkaian komunikasi, dan operasi dan pengurusan automatik.

Pencawang digital mempunyai ciri utama berikut:

(1) Peralatan utama pintar

Peralatan utama pintar seperti transformer elektronik dan suis pintar (atau suis tradisional dengan terminal pintar) menggunakan output digital. Peranti utama dan peranti kedua menukar nilai pensampelan, kuantiti status, arahan kawalan dan maklumat lain melalui penghantaran gentian optik maklumat yang dikodkan secara digital.

(2) Rangkaian peralatan sekunder

Rangkaian komunikasi digunakan untuk bertukar-tukar maklumat seperti nilai analog, nilai penukaran, dan arahan kawalan antara peranti sekunder, dan kabel kawalan dihapuskan.

(3) Automasi sistem pengurusan operasi

Sistem automasi seperti sistem analisis kerosakan automatik, sistem pemantauan status kesihatan peralatan dan sistem kawalan terprogram harus disertakan untuk meningkatkan tahap automasi dan mengurangkan kesukaran dan beban kerja operasi dan penyelenggaraan.

2. Ciri teknikal utama pencawang digital

(1) Pendigitalan pengumpulan data

Tanda utama pencawang digital ialah penggunaan sistem pengukuran elektrik digital (seperti transformer fotoelektrik atau transformer elektronik) untuk mengumpul parameter elektrik seperti arus dan voltan 3 untuk mencapai pengasingan elektrik yang berkesan bagi sistem primer dan sekunder dan meningkatkan Ia meningkatkan dinamik. julat pengukuran kuantiti elektrik dan menambah baik ketepatan pengukuran, sekali gus menyediakan asas untuk merealisasikan transformasi daripada lebihan peranti pencawang konvensional kepada lebihan maklumat dan aplikasi penyepaduan maklumat.

(2) Taburan hierarki sistem

Pembangunan sistem automasi pencawang telah mengalami peralihan daripada berpusat kepada teragih. Kebanyakan sistem automasi pencawang teragih hierarki generasi kedua menggunakan teknologi komunikasi rangkaian matang dan protokol sambungan terbuka, yang boleh merekodkan maklumat peralatan dengan lebih lengkap dan ketara Meningkatkan kelajuan tindak balas sistem. Struktur sistem automasi pencawang digital boleh dibahagikan secara fizikal kepada dua kategori, iaitu peralatan utama pintar dan peralatan sekunder rangkaian; dari segi struktur logik, ia boleh dibahagikan kepada "lapisan proses" dan "lapisan teluk" mengikut definisi standard komunikasi IEC61850. "," lapisan kawalan stesen" tiga peringkat. Komunikasi rangkaian berkelajuan tinggi digunakan dalam dan antara setiap peringkat.

(3) Rangkaian interaksi maklumat dan penyepaduan aplikasi maklumat

Pencawang digital menggunakan pengubah baharu digital berkuasa rendah dan bukannya pengubah konvensional untuk secara langsung menukar voltan tinggi dan arus tinggi kepada isyarat digital. Pertukaran maklumat berlaku antara peranti dalam tapak melalui rangkaian berkelajuan tinggi. Peranti sekunder tidak mempunyai antara muka I/O dengan fungsi pendua. Peranti berfungsi konvensional menjadi modul berfungsi logik untuk mencapai perkongsian data dan sumber. Pada masa ini, IEC61850 telah ditentukan di peringkat antarabangsa sebagai standard komunikasi automasi pencawang.

Di samping itu, pencawang digital mengintegrasikan maklumat dan mengoptimumkan fungsi peranti sistem sekunder bertaburan asal, supaya ia dapat mengelakkan pertindihan konfigurasi perkakasan dengan berkesan dalam pemantauan, kawalan, perlindungan, rakaman kesalahan, pengukuran dan peranti pemeteran masalah pencawang konvensional seperti kerana tidak berkongsi maklumat dan kos pelaburan yang tinggi berlaku.

(4) Operasi peralatan pintar

Sistem sekunder pemutus litar voltan tinggi baharu diwujudkan menggunakan mikrokomputer, teknologi elektronik kuasa dan penderia baharu. Kepintaran sistem pemutus litar direalisasikan oleh sistem menengah terkawal mikrokomputer, IED dan perisian pintar yang sepadan. Arahan perlindungan dan kawalan boleh diluluskan. Rangkaian gentian optik mencapai sistem litar sekunder pencawang bukan konvensional, membolehkan antara muka digital dengan mekanisme pengendalian pemutus litar.

(5) Status penyelenggaraan peralatan

Dalam pencawang digital, data status pengendalian grid kuasa dan maklumat kerosakan dan tindakan pelbagai peranti IED boleh diperoleh dengan berkesan untuk mencapai pemantauan yang berkesan terhadap operasi dan status gelung isyarat. Hampir tiada unit berfungsi yang tidak dipantau dalam pencawang digital, dan tiada titik buta dalam pengumpulan ciri status peralatan. Strategi penyelenggaraan peralatan boleh ditukar daripada "penyelenggaraan tetap" peralatan pencawang konvensional kepada "penyelenggaraan bersyarat", sekali gus meningkatkan ketersediaan sistem.

(6) Prinsip pengukuran LPCT dan rupa instrumen pemeriksaan

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, LPCT sebenarnya adalah pengubah arus elektromagnet dengan ciri keluaran kuasa rendah. Dalam piawaian IEC, ia disenaraikan sebagai bentuk pelaksanaan pengubah arus elektronik, yang mewakili pengubah arus elektromagnet. Arah pembangunan dengan prospek aplikasi yang luas. Oleh kerana output LPCT secara amnya disediakan terus ke litar elektronik, beban sekunder adalah agak kecil; terasnya biasanya diperbuat daripada bahan yang sangat telap magnet seperti aloi mikrohabluran, dan ketepatan pengukuran boleh dipenuhi dengan keratan rentas teras yang lebih kecil (saiz teras). keperluan.

(7) Pemadatan struktur sistem dan penyeragaman pemodelan

Sistem pengukuran elektrik digital mempunyai ciri-ciri saiz kecil dan ringan. Ia boleh disepadukan ke dalam sistem suis pintar, dan gabungan fungsi dan susun atur peralatan boleh dioptimumkan mengikut konsep reka bentuk mekatronik pencawang. Dalam pencawang voltan tinggi dan voltan ultra tinggi, unit I/O peranti perlindungan, peranti pengukuran dan kawalan, perakam kerosakan dan peranti automatik lain adalah sebahagian daripada peralatan pintar utama, merealisasikan reka bentuk tertutup proses IED; dalam pencawang voltan sederhana dan rendah Peranti perlindungan dan pemantauan boleh dikecilkan, padat dan dipasang sepenuhnya pada kabinet suis.

IEC61850 menetapkan standard pemodelan untuk sistem kuasa dan mentakrifkan model maklumat dan model pertukaran maklumat yang bersatu dan standard untuk sistem automasi pencawang. Kepentingannya ditunjukkan terutamanya dalam merealisasikan kebolehoperasian peranti pintar, merealisasikan perkongsian maklumat dalam pencawang dan memudahkan konfigurasi penyelenggaraan sistem dan pelaksanaan projek.

3. IEC61850 standard

IEC61850 ialah satu siri piawaian untuk "Rangkaian dan Sistem Komunikasi Pencawang" yang dirumuskan oleh kumpulan kerja TC57 Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa. Ia adalah rujukan standard antarabangsa untuk sistem automasi pencawang berdasarkan platform komunikasi rangkaian. Ia juga akan menjadi standard untuk sistem kuasa dari pusat penghantaran ke pencawang, dalam pencawang, dan sistem pengagihan. Piawaian komunikasi untuk sambungan lancar automasi elektrik juga dijangka menjadi standard komunikasi kawalan industri untuk platform komunikasi rangkaian universal.

Berbanding dengan sistem protokol komunikasi tradisional, secara teknikal IEC61850 mempunyai ciri-ciri cemerlang berikut: 1. Gunakan teknologi pemodelan berorientasikan objek; 2. Gunakan sistem teragih dan berlapis; 3. Gunakan Antara Muka Perkhidmatan Komunikasi Abstrak (ACSI) dan pemetaan perkhidmatan komunikasi khas teknologi SCSM; 4 menggunakan teknologi MMS (Manufacture Message Specification); 5 mempunyai kebolehoperasian; 6 mempunyai seni bina terbuka yang berorientasikan masa depan.

VI. Kesimpulan

Aplikasi sistem automasi pencawang di negara kita telah mencapai hasil yang sangat ketara dan memainkan peranan penting dalam meningkatkan tahap operasi ekonomi grid kuasa. Pada masa ini, dengan pembangunan berterusan teknologi baharu, pencawang digital muncul. Berbanding dengan pencawang tradisional, pencawang digital mempunyai kelebihan berikut: mengurangkan pendawaian sekunder, meningkatkan ketepatan pengukuran, meningkatkan kebolehpercayaan penghantaran isyarat, mengelakkan masalah seperti keserasian elektromagnet, voltan lampau penghantaran dan pembumian dua titik yang disebabkan oleh kabel, dan menyelesaikan masalah antara peralatan. Isu kebolehoperasian, pelbagai fungsi pencawang boleh berkongsi platform maklumat bersatu, mengelakkan pertindihan peralatan, dan meningkatkan lagi tahap operasi dan pengurusan automatik. Pencawang digital ialah arah pembangunan teknologi automasi pencawang.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.