主控裝置ＳＭＵ在變電站中的應(yīng)用

[摘要]隨著變電站自動化技術(shù)的發(fā)展和各種自動裝置的大量投入運(yùn)行，由SMU和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)會逐步成為高度自動化的變電站內(nèi)部的通用數(shù)據(jù)接口平臺，為電網(wǎng)自動化的運(yùn)行與管理提供開放式的寬帶網(wǎng)絡(luò)通訊方案。文章著重分析主控裝置SMU在變電站中的應(yīng)用與運(yùn)行的原理。

[關(guān)鍵詞]主控裝置SMU；變電站；應(yīng)用

[作者簡介]盧小海，廣東電網(wǎng)公司中山供電局，廣東 中山，528400

[中圖分類號]TM642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1007－7723(2008)11－0144－0002

變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)動通信、操作控制等任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電力測控技術(shù)的發(fā)展，尤其是電力市場運(yùn)行機(jī)制的日漸形成，對變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。

首先，電力調(diào)度中心需要迅速、準(zhǔn)確、廣泛地獲取電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，導(dǎo)致遠(yuǎn)動裝置中信號采集和遠(yuǎn)程傳送的數(shù)據(jù)流量大幅度增加。

其次，由于各種自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，要求遠(yuǎn)動裝置在智能性、網(wǎng)絡(luò)并放性、面向?qū)ο蟮姆謱訙y控技術(shù)與多種智能設(shè)備的通信連接方面具備良好的適應(yīng)能力。

再次，大型樞紐變電所的遠(yuǎn)方遙控、遙調(diào)與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控之間的關(guān)系應(yīng)在原有基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，將遠(yuǎn)方操作的概念由站控層深入到間隔層。

隨著變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，變電站主控裝置SMU(substation master unit)和包含多媒體技術(shù)的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，提高站控端與調(diào)度中心的通訊帶寬，同時(shí)支持局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信、獨(dú)立的邏輯處理和自動控制能力已成為提高電力系統(tǒng)自動化水平的重要組成部分。

一、網(wǎng)絡(luò)式的變電站主控裝置

基于分布式、面向設(shè)備對象、大容量的站主控裝置SMU與傳統(tǒng)的RTU相比具有較高的優(yōu)勢，其面向電氣間隔層對象的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)分布式的I／O測控單元、結(jié)構(gòu)分層、獨(dú)立的邏輯程序控制，尤其是支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、多接口、多協(xié)議的高速大容量數(shù)據(jù)傳送，更使其性能如虎添翼。

在實(shí)際應(yīng)用中，采用D200 SMU，它可支持多CPU并行處理，即一個D200可以支持多達(dá)6個CPU同時(shí)并行工作，CPU之間的任務(wù)可以獨(dú)立分擔(dān)而且不受影響，并且通訊鏈路速率提高到了500kbps，具有多應(yīng)用程序，支持多種協(xié)議的功能。一般系統(tǒng)配置D200雙CPU，如果今后要增加，只需要簡單地插入CPU板，進(jìn)行系統(tǒng)軟件組態(tài)配置，系統(tǒng)即可投入運(yùn)行。D200可支持直接上網(wǎng)功能，這樣就很好地解決了變電站監(jiān)控系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集量大的瓶頸問題。傳統(tǒng)的串行口通訊方式因數(shù)據(jù)流量大，通信任務(wù)重，而導(dǎo)致實(shí)時(shí)性較差。D200直接上網(wǎng)的傳送速率已達(dá)到了IONIB／s，從而可靠地保證了實(shí)時(shí)性。D200上網(wǎng)是通過D200 VME總線上直接插入網(wǎng)卡而實(shí)現(xiàn)的，其規(guī)約為TCP／IP，應(yīng)用協(xié)議為DNP 3.0。另外D200開放性強(qiáng)，遵循開放系統(tǒng)要求，實(shí)現(xiàn)開放式網(wǎng)絡(luò)通訊方案，可支持Ether-net、ISDN、ATM、X.25／WAN、T1／T3、Lonworks等通信接口。通信協(xié)議包括OSI、TCP／IP、IEC870-6(ICCP、TASE.2)等，可通過廣域網(wǎng)和調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)。

D200具有很強(qiáng)的智能性和強(qiáng)大的處理能力，可以移植傳統(tǒng)RTU的PLC成熟應(yīng)用軟件，也可移植PC機(jī)高級應(yīng)用軟件。例如，變電站無功電壓自動控制軟件(AVQC)、低周減載軟件、備用電源自動投切軟件均可得到移植。

D200支持多規(guī)約、多通信口。D200同時(shí)支持多個控制系統(tǒng)，采用多種數(shù)據(jù)通信方式，包括70多種成熟可靠的通信規(guī)約，例如IEC870-5、DNP3.0、MICRO 4F規(guī)約，CDC 8890 TYPE II規(guī)約，RP571P570規(guī)約，1801規(guī)約，CDT規(guī)約等，多達(dá)42個通信口。

D200可以支持故障自動切換，這種先進(jìn)的技術(shù)基于全世界眾多的變電站的經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)得到的，已有多年成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。由于D200工控標(biāo)準(zhǔn)組成的雙機(jī)系統(tǒng)，其可靠性、抗干扮性、MTBF已選遠(yuǎn)超過了由工作站或其他臺式計(jì)算機(jī)、工作站構(gòu)成的系統(tǒng)，保證了整個系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定、長期可靠運(yùn)行。

二、系統(tǒng)運(yùn)行原理

當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)是對電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的自動化系統(tǒng)，它的主要運(yùn)行原理是將變電站的遠(yuǎn)動裝置采集的各種電氣量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并以靈活多樣的圖形顯示為操作人員提供直觀、快捷的人機(jī)界面。

(一)遠(yuǎn)動裝置數(shù)據(jù)的接收

當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)軟件與遠(yuǎn)動裝置的數(shù)據(jù)接口主要通過串行通訊方式，通信速率可以人工設(shè)定，通常為300bps、600bps、1200bps等。

遠(yuǎn)動裝置采集的實(shí)時(shí)信息有下列幾種：

1、模擬量：包括有功功率、無功功率、電流、電壓、變壓器溫度等。

2、數(shù)字量：電網(wǎng)周波和脈沖電度等。

3、狀態(tài)量：包括斷路器位置、主要刀閘開合信號、事故總信號、變壓器抽頭位置、微機(jī)保護(hù)動作信號、上行通道狀態(tài)信號、SOE信號、裝置主電源停電信號等；

4、接入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，向全網(wǎng)廣播統(tǒng)一對時(shí)并定期與遠(yuǎn)動主站遠(yuǎn)方對時(shí)。

(二)數(shù)據(jù)信息的分類處理

1、遙測的處理

(1)工程值轉(zhuǎn)換：如果遠(yuǎn)動裝置傳送到主站的是原始數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之成為有意義的工程值；

(2)限值檢查：首先檢查物理限值，超出此范圍的值必定是錯誤的。然后檢查報(bào)警限值，判斷是否進(jìn)行報(bào)警；

(3)取絕對值：對于無符號的測量值，如電壓量等進(jìn)行取絕對值處理；

(4)取反功能：由于測量接線等方面原因，一些測量值的符號與實(shí)際恰好相反，這種情況下可以對其進(jìn)行取反處理；

(5)最大和最小值計(jì)算；

(6)存儲入數(shù)據(jù)庫。

2、遙信的處理

采用遙信開關(guān)變位結(jié)合事故總信號判別方法，保證事故遙信不丟失、不誤報(bào)。完成事故推畫面，語音報(bào)警。

描述電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)信號狀態(tài)及主變分接頭位置。

人工操作：設(shè)置遙信點(diǎn)使能、是否遙控、事故追憶否。

3、電度量的處理

從遠(yuǎn)動裝置傳送來的電度量可以是表底值、電量累計(jì)值，自動累計(jì)并顯示小時(shí)、日、月的電量情況。

4、SOE信息處理

事件順序記錄，可進(jìn)行登記存檔，時(shí)間用遠(yuǎn)動裝置送來的時(shí)間，分辨率達(dá)到1毫秒，用于事故分析。

5、繼電保護(hù)信息

可將微機(jī)保護(hù)接入遠(yuǎn)動裝置，因此采集和處理保護(hù)信息亦是必備功能。接收并處理保護(hù)開關(guān)狀態(tài)量。

(三)數(shù)據(jù)存儲與查詢

歷史數(shù)據(jù)為負(fù)荷預(yù)報(bào)、各種日志報(bào)表、趨勢曲線提供數(shù)據(jù)來源。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的應(yīng)用編程接口(API)完全滿足應(yīng)用程序快速訪問數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)性要求。

(四)人機(jī)聯(lián)系

系統(tǒng)為操作人員提供了靈活的圖形界面，方便快捷的打印、報(bào)警和事故追憶功能，強(qiáng)化了電網(wǎng)控制功能，使其更加安全可靠。

1、圖表編輯

提供圖表編輯手段繪制電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)潮流圖、主接線圖、曲線、棒圖、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格以及定值參數(shù)表等。

2、打印

可定時(shí)或隨機(jī)打印各種報(bào)表，如整點(diǎn)記錄、日報(bào)、月報(bào)等。事件驅(qū)動打印，如遙測越限、遙信變位等。

3、事故追憶及報(bào)警功能

報(bào)警可實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警。報(bào)警分為推畫面的嚴(yán)重報(bào)警、給出提示的一般報(bào)警、系統(tǒng)只給出提示的一般報(bào)警等。

4、電網(wǎng)控制

電網(wǎng)控制功能包括：

(1)實(shí)時(shí)對斷路器或刀閘進(jìn)行分合閘操作；

(2)調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭；

(3)電容器遠(yuǎn)方投切；

(4)電抗器遠(yuǎn)方投切。

(五)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

系統(tǒng)具有多種接口能力，實(shí)時(shí)遙測量、遙信量等可遠(yuǎn)程傳送，具體實(shí)施方式可由用戶指定，通訊規(guī)約另行商定。

三、結(jié)語

具備先進(jìn)技術(shù)的D200 SMU和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，已成功穩(wěn)定地運(yùn)行在各大變電站。它為我們提出了全新的工程和設(shè)計(jì)思路，隨著變電站自動化技術(shù)的發(fā)展和各種自動裝置的大量投入運(yùn)行，由SMU和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)會逐步成為高度自動化的變電站內(nèi)部的通用數(shù)據(jù)接口平臺，為電網(wǎng)自動化的運(yùn)行與管理提供開放式的寬帶網(wǎng)絡(luò)通訊方案。