變電站綜合自動化系統(tǒng)及監(jiān)控自動化系統(tǒng)設(shè)計

王曉靜　焦恩喜

摘要：論述了變電站綜合自動化系統(tǒng)及監(jiān)控自動化系統(tǒng)設(shè)計問題、發(fā)展趨勢和存在問題。

關(guān)鍵詞：變電站自動化系統(tǒng)工程設(shè)計

0 引言

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一項比較成熟的技術(shù)，是在微機技術(shù)和網(wǎng)絡通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。變電站綜合自動化技術(shù)使變電站的設(shè)計和建設(shè)成本降低。近年來，我國所有220kV變電站采用了遠方終端裝置加上當?shù)匮b置(當?shù)毓δ?再配上測控單元、通信裝置、UPS等屏柜組成監(jiān)控自動化系統(tǒng)，國內(nèi)綜合自動化技術(shù)已經(jīng)相當成熟。

1 設(shè)計原則

依照大型樞紐變電站綜合自動化相關(guān)的設(shè)計規(guī)程。在變電站初步設(shè)計審定原則的基礎(chǔ)上，考慮運行部門的實際需要，將變電站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控功能、數(shù)據(jù)采集和處理(SCADA)、遠動功能及數(shù)字保護信息結(jié)合為一個統(tǒng)一的整體，使二次回路簡單明了，即可有人值守，亦可實現(xiàn)無人值守。目前，220kV變電站基本實現(xiàn)無人職守。

2 某220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計舉例

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.1 系統(tǒng)選擇及配置 ①設(shè)計推薦采用局部分散分布式產(chǎn)品，實現(xiàn)變電站的所有監(jiān)視、控制操作功能、RTU 功能及與遠方的各種通信功能。②采用雙機系統(tǒng)，35kV 測控單元下放到開關(guān)柜，總線技術(shù)先進且有成熟的運行經(jīng)驗，并具有可擴性。操作可靠、簡單、靈活、方便，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。③變電站內(nèi)繼電保護及安全自動化裝置均獨立設(shè)置，微機保護裝置數(shù)字信息通過串行通信口和監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，其它保護及安全自動化裝置的信號通過開關(guān)量采集進入監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)⒗^電保護及安全自動化裝置的信息傳輸?shù)秸{(diào)度端。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能及技術(shù)要求

2.2.1 數(shù)據(jù)采集 對變電站的運行狀態(tài)和參數(shù)自動實時或定時進行采集，并作必要的預處理。數(shù)據(jù)應同時滿足調(diào)度和變電站內(nèi)監(jiān)控主站實時畫面顯示、制表、打印等功能要求。①狀態(tài)量：包括所有斷路器、隔離開關(guān)、接地刀、變壓器分接頭、主控制室空調(diào)等開關(guān)位置接點，繼電保護及自動裝置的開關(guān)量，斷路器的各種故障及事故信號量。輸入采用無源接點方式。輸入回路應有光電隔離，光電隔離電壓不小于2000V。②模擬量：包括各電壓等級線路有功功率P，無功功率Q， 電流I，母線電壓U，220kV母線頻率Hz，主變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)COSφ，主變壓器油溫，主控制室室溫，直流系統(tǒng)的電壓U、 電流I。交流采樣，額定電流5A或1A。

2.2.2 電度計量 采用RS485串行口，能分時計費，按峰、平、谷要求實現(xiàn)電量累計，累計量應能超過1個月。

2.2.3 控制操作 包括所有電壓等級斷路器的跳、合操作和主變壓器有載調(diào)壓分接頭升、降手動控制?？刂撇僮髟趫?zhí)行前，必須進行校核，確認后才能執(zhí)行。裝置故障應閉鎖出口?？刂戚敵隼^電器線徑不小于0.09mm?？刂戚敵霾捎脽o源接點方式，接點容量為DC220V，5A。正?？刂戚敵鲈谟嬎銠C上實現(xiàn)。同時在監(jiān)控柜上設(shè)置就地/遠方操作轉(zhuǎn)換總開關(guān)，每臺斷路器設(shè)置緊急手動控制開關(guān)，可直接跳、合斷路器，而不受計算機系統(tǒng)故障的影響。對操作員進行控制操作權(quán)限限制，操作人員應事先登錄，并有密碼及防止誤操作措施。本系統(tǒng)能進行220kV母聯(lián)斷路器的同期操作。隔離開關(guān)操作應具備“五防”功能，“五防”與監(jiān)控系統(tǒng)應能進行雙向通訊。

2.4 隔離開關(guān)“五防”設(shè)備 能實現(xiàn)強制運行人員按照既定的安全操作程序，對電氣設(shè)備進行操作，避免電氣設(shè)備的誤操作，執(zhí)行部頒的規(guī)范“五防”要求。①防止誤拉合開關(guān)；②防止帶負荷拉合隔離開關(guān)；③防止誤入帶電間隔；④防止帶電掛地線(接地刀閘)；⑤防止帶地線(接地刀閘)合閘。

設(shè)計要求能鑒別各個刀閘合、分位置和網(wǎng)門開、閉位置的性能，并在操作中不需逐一倒換鑰匙，只需一把電腦鑰匙，按照指定的程序，能在一個回路中完成多項操作。

2.5計算功能數(shù)據(jù)庫中應有按現(xiàn)場要求的二次計算量：主變壓器高壓側(cè)負荷率及日平均負荷、最高負荷(年、月、日、時)、最低負荷。220kV及110kV各線路所采集模擬量的平均值、最高值、最低值。(年、月、日)各母線電壓最高、最低值(年、月、日、時、分)，月波動率及特定日期的電壓合格率。電度量累計，失電時有保護措施，不丟失累計。(年、月、日)母線電壓不合格累積時間及由此計算的電壓合格率。電容器投切次數(shù)及可調(diào)率，變電所功率因數(shù)的合格率。有載調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)次數(shù)累計和日最高調(diào)節(jié)次數(shù)記錄及停運時間記錄。實時數(shù)據(jù)可在線進行上下限值測點投退的修改，二次計算量的參數(shù)可由用戶增加和修改。

2.6歷史數(shù)據(jù)的記錄與處理日志報表數(shù)據(jù)庫存一年半歷史。可方便的形成各種歷史數(shù)據(jù)點，并可方便的實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的報表打印和顯示修改功能。

2.7安全監(jiān)視通過CRT對全所主設(shè)備、輔助設(shè)備的運行進行監(jiān)視，并對各運行參數(shù)進行實時顯示。系統(tǒng)定周期對模擬量檢測，越限報警，并可記錄和查閱。系統(tǒng)定周期對開關(guān)量狀態(tài)進行檢測。事件順序紀錄(SOE)點有變化立即報警。有報警信息可在CRT上以漢字顯示，并在打印機上以漢字打印。事故音響報警功能。事故和預告報警音響應有區(qū)別，并有語音報警。系統(tǒng)具有定時、隨機打印的功能。事件記錄(數(shù)據(jù)修改、操作設(shè)備)存盤及打印。

2.8事件處理當發(fā)生事故、故障、狀態(tài)變化、越限等事件時，綜合自動化系統(tǒng)應自動作一系列處理，如推出簡報、登錄一覽表、發(fā)出音響、推出畫面、自動事故追憶、畫面變色閃爍、數(shù)據(jù)變色等，預告信號應按登記區(qū)別處理。

2.9畫面顯示畫面種類包括監(jiān)控系統(tǒng)配置圖、主接線圖、棒狀圖、曲線圖、操作顯示、組態(tài)顯示、報警及各種表格顯示。①運行人員可方便的調(diào)出畫面。②程序員可在CRT上修改和編輯畫面。③趨勢圖可由用戶在線定義所要顯示模擬量、測點起始時間、采樣周期。

2.10自診斷功能系統(tǒng)本身具有對軟硬件的自診斷功能。發(fā)生局部故障時CRT上以漢字顯示及在打印機上以漢字

打印。自恢復功能。

2.11運行人員操作記錄系統(tǒng)記錄運行人員所進行的操作項目和每次操作的精確時間。

2.12操作票功能根據(jù)實時狀態(tài)信息來編制操作票，滿足各種操作要求，并可人工修改。

2.13通信功能與省調(diào)及市調(diào)、縣調(diào)的通訊要求如下：①與省中調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)通訊采用制式、規(guī)約應統(tǒng)一。②與市調(diào)?？h調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)通訊采用部頒規(guī)約。③系統(tǒng)應能方便地開發(fā)出其它通信規(guī)約。④系統(tǒng)應具有將來實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信(廣域聯(lián)網(wǎng))的接口。⑤由市級調(diào)度應能實現(xiàn)遠方遙控。

要求與用電部門的通訊接口，與變電所內(nèi)微機保護裝置、直流系統(tǒng)、小電流接地裝置及全電子電度表采用串口通訊。微機保護、直流設(shè)備及接地選線裝置的規(guī)約符合運行部門要求。

2.14 對時 采用GPS衛(wèi)星對時，能與變電站內(nèi)所有微機裝置實現(xiàn)軟件對時。

2.15 電源 監(jiān)控系統(tǒng)應配備UPS不間斷電源系統(tǒng)或者交直流切換器，站用電消失后保證供電時間不應小于1小時。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的主要技術(shù)指標

3.1 軟件配置 系統(tǒng)軟件應提供開放式多任務的操作系統(tǒng)，多窗口的人機界面，友好的支持軟件，數(shù)據(jù)庫管理軟件，有豐富運行經(jīng)驗的應用軟件。

4 硬件配置

硬件配置應滿足系統(tǒng)功能和技術(shù)要求，留有適當備用，設(shè)備選用標準化的成熟產(chǎn)品，并便于配套、擴充、運行維護以及方便與其它自動化系統(tǒng)交換信息。

5 結(jié)束語

目前，國內(nèi)變電站的綜合自動化技術(shù)已經(jīng)相當成熟，隨著計算機監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、科技性不斷提高，為了適應科技的發(fā)展潮流，為了更好的實現(xiàn)變電站的自動化及數(shù)字化水平，數(shù)字化變電站是基于綜合自動化變電站基礎(chǔ)上的一個發(fā)展方向。

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