وضعیت توسعه و روند اتوماسیون پست یکپارچه

پست یک حلقه ضروری و مهم در سیستم قدرت است. وظایف سنگین تبدیل توان و توزیع مجدد نیرو را بر عهده دارد و نقش تعیین کننده ای در عملکرد اقتصادی شبکه برق دارد. به منظور بهبود سطح عملکرد پایدار پست‌ها، کاهش هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری، بهبود منافع اقتصادی و ارائه خدمات انرژی الکتریکی با کیفیت بالا به کاربران، فناوری اتوماسیون جامع پست‌ها شروع به ظهور کرده و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

اتوماسیون فراگیر پست عبارت است از بکارگیری فناوری کامپیوتری و فناوری نوین ارتباطی در تجهیزات ثانویه پست (شامل کنترل، سیگنال، اندازه گیری، حفاظت، دستگاه های اتوماتیک و دستگاه های کنترل از راه دور و غیره) و اجرای نظارت و اندازه گیری خودکار پست از طریق ترکیب عملکردی و کنترل و هماهنگی طراحی بهینه و همچنین سیستم های اتوماسیون جامع مانند ارتباطات اعزامی. تحقق اتوماسیون جامع پست‌ها می‌تواند سطح عملیات اقتصادی شبکه برق را بهبود بخشد، سرمایه‌گذاری زیرساختی را کاهش دهد و وسیله‌ای برای ارتقای پست‌های بدون مراقبت فراهم کند. توسعه سریع فناوری رایانه، فناوری اطلاعات و فناوری شبکه منجر به پیشرفت فناوری اتوماسیون جامع در پست ها شده است. در سال های اخیر با توسعه سیستم های اندازه گیری الکتریکی دیجیتال (مانند ترانسفورماتورهای فوتوالکتریک یا ترانسفورماتورهای الکترونیکی)، تجهیزات الکتریکی هوشمند و فناوری های ارتباطی مرتبط، سیستم اتوماسیون یکپارچه پست ها به سمت دیجیتالی شدن پیش می رود.

I. عملکردهای اصلی سیستم اتوماسیون یکپارچه پست

عملکردهای اساسی سیستم اتوماسیون یکپارچه پست در عملکردهای شش زیرسیستم زیر منعکس شده است:

1. زیرسیستم نظارت;

2. زیر سیستم حفاظت رله;

3. زیرسیستم کنترل جامع ولتاژ و توان راکتیو.

4. فرکانس پایین کنترل کاهش بار سیستم قدرت.

5. در حالت آماده به کار منبع تغذیه کنترل سوئیچینگ خودکار زیر سیستم.

6. زیرسیستم ارتباط.

این قسمت از نظر محتوایی نسبتاً غنی است و اسناد زیادی وجود دارد که به تفصیل آن را توضیح می دهد، بنابراین این مقاله وارد جزئیات نمی شود.

II. سیستم اتوماسیون پست سنتی

1. ساختار سیستم

در حال حاضر، ساختارهای سیستم های اتوماسیون پست یکپارچه در داخل و خارج از کشور بر اساس ایده های طراحی به سه نوع زیر طبقه بندی می شوند [1]:

(1) متمرکز

از رایانه‌های درجه‌های مختلف برای گسترش مدارهای رابط جانبی خود، جمع‌آوری مرکزی اطلاعات آنالوگ، سوئیچینگ و دیجیتال پست، انجام پردازش و محاسبات متمرکز و نظارت کامل میکرو رایانه، حفاظت از میکرو رایانه و برخی عملکردهای کنترل خودکار استفاده کنید. ویژگی های آن عبارتند از: الزامات عملکرد بالای کامپیوتر، مقیاس پذیری و نگهداری ضعیف و مناسب برای پست های متوسط ​​و کوچک.

(2) توزیع شده است

بر اساس اشیاء نظارت شده یا عملکردهای سیستم پست، چندین CPU به صورت موازی کار می کنند و از فناوری شبکه یا روش های سریال برای اجرای ارتباطات داده بین CPU ها استفاده می شود. گسترش و نگهداری سیستم توزیع شده آسان است و خرابی های محلی بر عملکرد عادی سایر ماژول ها تأثیر نمی گذارد. این حالت را می توان برای گروه بندی متمرکز صفحه یا گروه بندی صفحه تقسیم شده در حین نصب استفاده کرد.

(3) توزیع غیر متمرکز

هر اکتساب داده، واحد کنترل (واحد I/O) و واحد حفاظتی در لایه bay به صورت محلی روی کابینت سوئیچ یا نزدیک تجهیزات دیگر نصب می شوند. هر واحد مستقل از یکدیگر است و فقط از طریق شبکه ارتباطی به یکدیگر متصل می شود و به واحد اندازه گیری و کنترل در سطح پست اصلی متصل می شود. ارتباط عملکردهایی که می توانند در سطح خلیج تکمیل شوند، مانند عملکردهای حفاظتی، به شبکه ارتباطی بستگی ندارند. شبکه ارتباطی معمولاً فیبر نوری یا جفت پیچ خورده است که تجهیزات ثانویه و کابل های ثانویه را تا حداکثر میزان فشرده می کند و باعث صرفه جویی در سرمایه گذاری مهندسی ساختمان می شود. نصب می تواند در هر محفظه پراکنده شود، یا می تواند به صورت متمرکز یا گروه بندی سلسله مراتبی صفحات در اتاق کنترل باشد. همچنین ممکن است یک قسمت در اتاق کنترل و قسمت دیگر روی کابینت سوئیچ پراکنده باشد.

2. مشکلات موجود

سیستم اتوماسیون یکپارچه پست به نتایج کاربردی خوبی دست یافته است، اما کاستی هایی نیز وجود دارد که عمدتاً در موارد زیر منعکس می شود: 1. تبادل اطلاعات بین اولیه و ثانویه همچنان به حالت سیم کشی کابلی سنتی ادامه می دهد که هزینه بالایی دارد و در ساخت و ساز و نگهداری ناخوشایند است. 2. بخش جمع آوری داده های ثانویه تا حد زیادی تکرار می شود که باعث هدر رفتن منابع می شود. 3. استانداردسازی اطلاعات ناکافی است، اشتراک اطلاعات کم است، چندین سیستم در کنار هم وجود دارند، و ارتباط متقابل بین دستگاه ها و بین دستگاه ها و سیستم ها دشوار است، جزیره های اطلاعاتی را تشکیل می دهد و کاربرد جامع اطلاعات را دشوار می کند. 4. هنگامی که یک حادثه رخ می دهد، مقدار زیادی از اطلاعات هشدار رویداد ظاهر می شود، بدون مکانیزم فیلتر موثر، که در قضاوت صحیح عیب توسط اپراتورهای وظیفه اختلال ایجاد می کند.

III. پست دیجیتال

پست های دیجیتال مرحله بعدی در توسعه اتوماسیون پست هستند. «برنامه توسعه علم و فناوری «برنامه پنج ساله یازدهم» شرکت شبکه برق به صراحت بیان کرده است که در دوره «برنامه پنج ساله یازدهم» پست های دیجیتال مطالعه و ایستگاه های نمایشی ساخته می شود. 2، و در حال حاضر پست های دیجیتال وجود دارد. تکمیل و به بهره برداری رسید، مانند پست دیجیتال 110 کیلوولت تبدیل کنوانسیون و نمایشگاه فوژو.

1. مفهوم پست دیجیتال

پست دیجیتال به پستی اطلاق می شود که در آن فرآیندهای جمع آوری، انتقال، پردازش و خروجی اطلاعات کاملا دیجیتالی است. ویژگی های اساسی آن تجهیزات هوشمند، شبکه ارتباطی و عملیات و مدیریت خودکار است.

پست های دیجیتال دارای ویژگی های اصلی زیر هستند:

(1) تجهیزات اولیه هوشمند

تجهیزات اولیه هوشمند مانند ترانسفورماتورهای الکترونیکی و سوئیچ های هوشمند (یا سوئیچ های سنتی با پایانه های هوشمند) با استفاده از خروجی دیجیتال. دستگاه اولیه و دستگاه ثانویه مقادیر نمونه برداری، کمیت های وضعیت، دستورات کنترل و سایر اطلاعات را از طریق انتقال فیبر نوری اطلاعات رمزگذاری شده دیجیتالی مبادله می کنند.

(2) شبکه تجهیزات ثانویه

شبکه ارتباطی برای تبادل اطلاعاتی مانند مقادیر آنالوگ، مقادیر سوئیچینگ و دستورات کنترلی بین دستگاه های ثانویه استفاده می شود و کابل های کنترل حذف می شوند.

(3) اتوماسیون سیستم مدیریت عملیات

سیستم‌های اتوماسیون مانند سیستم‌های تجزیه و تحلیل خودکار خطا، سیستم‌های نظارت بر وضعیت سلامت تجهیزات و سیستم‌های کنترل برنامه‌ریزی شده باید برای بهبود سطح اتوماسیون و کاهش سختی و حجم کار عملیات و نگهداری گنجانده شوند.

2. مشخصات فنی اصلی پست های دیجیتال

(1) دیجیتالی کردن جمع آوری داده ها

علامت اصلی یک پست دیجیتال استفاده از سیستم های اندازه گیری الکتریکی دیجیتال (مانند ترانسفورماتورهای فوتوالکتریک یا ترانسفورماتورهای الکترونیکی) برای جمع آوری پارامترهای الکتریکی مانند جریان و ولتاژ 3 برای دستیابی به ایزولاسیون الکتریکی موثر سیستم های اولیه و ثانویه و افزایش پویایی است. محدوده اندازه گیری کمیت های الکتریکی و دقت اندازه گیری را بهبود می بخشد، بنابراین مبنایی برای تحقق تبدیل از افزونگی دستگاه پست معمولی به افزونگی اطلاعات و استفاده از یکپارچه سازی اطلاعات فراهم می کند.

(2) توزیع سلسله مراتبی سیستم

توسعه سیستم های اتوماسیون پست انتقال از متمرکز به توزیع شده را تجربه کرده است. اکثر سیستم‌های اتوماسیون پست‌های توزیع سلسله مراتبی نسل دوم از فناوری ارتباطات شبکه بالغ و پروتکل‌های اتصال باز استفاده می‌کنند که می‌تواند اطلاعات تجهیزات را کامل‌تر ثبت کند و سرعت پاسخ سیستم را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. ساختار سیستم اتوماسیون پست دیجیتال را می توان به دو دسته تقسیم کرد: تجهیزات اولیه هوشمند و تجهیزات ثانویه شبکه ای. از نظر ساختار منطقی می توان آن را بر اساس تعریف استاندارد ارتباطی IEC61850 به "لایه فرآیند" و "لایه خلیج" تقسیم کرد. "" لایه کنترل ایستگاه" سه سطح. ارتباطات شبکه پرسرعت در داخل و بین هر سطح استفاده می شود.

(3) شبکه ای از تعامل اطلاعات و یکپارچه سازی برنامه های کاربردی اطلاعات

پست های دیجیتال از ترانسفورماتورهای جدید دیجیتال کم مصرف به جای ترانسفورماتورهای معمولی برای تبدیل مستقیم ولتاژ و جریان بالا به سیگنال های دیجیتال استفاده می کنند. تبادل اطلاعات بین دستگاه های موجود در سایت از طریق شبکه های پرسرعت انجام می شود. دستگاه های ثانویه رابط ورودی/خروجی با عملکردهای تکراری ندارند. دستگاه های کاربردی معمولی به ماژول های عملکردی منطقی برای دستیابی به اشتراک گذاری داده ها و منابع تبدیل می شوند. در حال حاضر IEC61850 در سطح بین المللی به عنوان استاندارد ارتباطات اتوماسیون پست تعیین شده است.

علاوه بر این، پست دیجیتال اطلاعات را یکپارچه می کند و عملکرد دستگاه های سیستم ثانویه پراکنده اصلی را بهینه می کند، بنابراین می تواند به طور موثر از تکرار تنظیمات سخت افزاری در نظارت، کنترل، حفاظت، ثبت خطا، دستگاه های اندازه گیری و اندازه گیری مشکلات پست های مرسوم جلوگیری کند. زیرا عدم به اشتراک گذاری اطلاعات و هزینه های بالای سرمایه گذاری رخ می دهد.

(4) عملکرد تجهیزات هوشمند

سیستم ثانویه جدید قطع کننده مدار ولتاژ بالا با استفاده از میکروکامپیوترها، فناوری الکترونیک قدرت و سنسورهای جدید ایجاد شده است. هوشمندی سیستم قطع کننده مدار توسط سیستم ثانویه کنترل شده توسط میکرو کامپیوتر، IED و نرم افزار هوشمند مربوطه تحقق می یابد. دستورات حفاظت و کنترل را می توان منتقل کرد. شبکه فیبر نوری به سیستم مدار ثانویه پست غیر متعارف می رسد و یک رابط دیجیتالی را با مکانیزم عملکرد قطع کننده مدار امکان پذیر می کند.

(5) وضعیت تعمیر و نگهداری تجهیزات

در پست های دیجیتال، داده های وضعیت عملکرد شبکه برق و اطلاعات خطا و عملکرد دستگاه های مختلف IED را می توان به طور موثر برای دستیابی به نظارت موثر بر عملکرد و وضعیت حلقه سیگنال به دست آورد. تقریباً هیچ واحد عملکردی بدون نظارت در پست های دیجیتال وجود ندارد و هیچ نقطه کوری در مجموعه مشخصات وضعیت تجهیزات وجود ندارد. استراتژی تعمیر و نگهداری تجهیزات را می توان از "تعمیر و نگهداری منظم" تجهیزات پست مرسوم به "تعمیرات مشروط" تغییر داد، بنابراین دسترسی سیستم را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

(6) اصل اندازه گیری LPCT و ظاهر ابزار بازرسی

همانطور که قبلا ذکر شد، LPCT در واقع یک ترانسفورماتور جریان الکترومغناطیسی با مشخصات توان خروجی کم است. در استاندارد IEC، به عنوان فرم اجرای ترانسفورماتور جریان الکترونیکی، نشان دهنده ترانسفورماتور جریان الکترومغناطیسی ذکر شده است. جهت توسعه با چشم انداز کاربردی گسترده. از آنجایی که خروجی LPCT به طور کلی مستقیماً به مدارهای الکترونیکی ارائه می شود، بار ثانویه نسبتاً کوچک است. هسته آن به طور کلی از مواد بسیار نفوذپذیر مغناطیسی مانند آلیاژ میکروکریستالی ساخته شده است و دقت اندازه گیری را می توان با مقطع هسته کوچکتر (اندازه هسته) برآورده کرد. الزامات.

(7) فشردگی ساختار سیستم و استانداردسازی مدلسازی

سیستم اندازه گیری الکتریکی دیجیتال دارای ویژگی های اندازه کوچک و وزن سبک است. می توان آن را در سیستم تابلو برق هوشمند ادغام کرد و ترکیب عملکردی و چیدمان تجهیزات را می توان با توجه به مفهوم طراحی مکاترونیک پست بهینه کرد. در پست‌های ولتاژ بالا و فشار بالا، واحدهای ورودی/خروجی دستگاه‌های حفاظتی، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل، ضبط‌کننده خطا و سایر دستگاه‌های خودکار بخشی از تجهیزات هوشمند اولیه هستند که طراحی بسته فرآیند IED را محقق می‌کنند. در پست های فشار متوسط ​​و ضعیف دستگاه های حفاظتی و مانیتورینگ را می توان کوچک، فشرده و به طور کامل روی کابینت سوئیچ نصب کرد.

IEC61850 استاندارد مدلسازی را برای سیستم های قدرت ایجاد می کند و یک مدل اطلاعات یکپارچه و استاندارد و مدل تبادل اطلاعات را برای سیستم های اتوماسیون پست تعریف می کند. اهمیت آن عمدتاً در تحقق قابلیت همکاری دستگاه‌های هوشمند، تحقق اشتراک‌گذاری اطلاعات در پست‌ها و ساده‌سازی پیکربندی و اجرای پروژه تعمیر و نگهداری سیستم منعکس می‌شود.

استاندارد 3.IEC61850

IEC61850 مجموعه ای از استانداردها برای "شبکه ها و سیستم های ارتباطی پست" است که توسط کارگروه TC57 کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی فرموله شده است. این یک مرجع استاندارد بین المللی برای سیستم های اتوماسیون پست مبتنی بر پلت فرم های ارتباطی شبکه است. همچنین استانداردی برای سیستم های قدرت از مراکز اعزام به پست ها، درون پست ها و سیستم های توزیع خواهد شد. همچنین انتظار می رود استاندارد ارتباطی برای اتصال بدون درز اتوماسیون الکتریکی به استاندارد ارتباطی کنترل صنعتی برای پلت فرم ارتباطی شبکه جهانی تبدیل شود.

در مقایسه با سیستم پروتکل ارتباطی سنتی، از نظر فنی IEC61850 دارای ویژگی های برجسته زیر است: 1. استفاده از فناوری مدل سازی شی گرا. 2. از سیستم های توزیع شده و لایه ای استفاده کنید. 3. از رابط خدمات ارتباطی انتزاعی (ACSI) و نقشه برداری خدمات ارتباطی ویژه فناوری SCSM استفاده کنید. 4 از فناوری MMS (مشخصات ساخت پیام) استفاده می کند. 5 قابلیت همکاری دارد. 6 دارای معماری باز و آینده نگر است.

VI. نتیجه

کاربرد سیستم های اتوماسیون پست در کشور ما به نتایج بسیار چشمگیری دست یافته است و نقش مهمی در بهبود سطح بهره برداری اقتصادی شبکه برق دارد. در حال حاضر، با توسعه مداوم فناوری های جدید، پست های دیجیتال در حال ظهور هستند. پست های دیجیتال در مقایسه با پست های سنتی دارای مزایای زیر هستند: کاهش سیم کشی ثانویه، بهبود دقت اندازه گیری، بهبود قابلیت اطمینان انتقال سیگنال، اجتناب از مشکلاتی مانند سازگاری الکترومغناطیسی، اضافه ولتاژ انتقال و اتصال به زمین دو نقطه ای ناشی از کابل ها، و حل مشکلات بین تجهیزات. مسائل مربوط به قابلیت همکاری، عملکردهای مختلف پست می تواند یک پلت فرم اطلاعات یکپارچه را به اشتراک بگذارد، از تکرار تجهیزات جلوگیری کند و سطح عملکرد و مدیریت خودکار را بهبود بخشد. پست دیجیتال جهت توسعه فناوری اتوماسیون پست است.

شرکت تولیدی واشین الکتریک با مسئولیت محدود