35kv變電所綜合自動化系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

黨延輝

(新疆華隆油田科技股份有限公司油田自動化事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 834000)

供電公司35kvJ188變電所位于白口泉采油廠檢188井區(qū)轉(zhuǎn)由站北側(cè)，變電所建于1990年10月，專為檢188井區(qū)，檢188轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)，生活供電。

1 J188現(xiàn)狀及存在相關(guān)問題

由于J188建于1990年10月，經(jīng)過20年的運行，變電所主要存在以下問題:

(1)J188變電所主體建筑(35kv配電室，6kv配電室以及輔助用房)墻體，頂板均出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫，地基也局部下沉，圍墻破損，危機(jī)變電所的安全運行，存在安全隱患。

(2)J188變電所設(shè)備型號不統(tǒng)一，多為70、80年代的產(chǎn)品，對運行和維護(hù)非常不利，供電可靠性低，存在安全隱患。目前整個變電所進(jìn)出線均依靠跌落式熔斷器保護(hù)，保護(hù)功能不全，不滿足規(guī)范要求，一旦某條線路發(fā)生故障，故障不斷范圍擴(kuò)大，甚至燒毀設(shè)備，危機(jī)整個變電所的安全運行。

(3)由于變電所地處戈壁腹部，有大風(fēng)天氣時風(fēng)沙很大，變電所設(shè)備發(fā)生故障時百口泉(距離J188變電所12.2km)，801集控制站(距離J188變電所19.9km)操作人員不能及時到現(xiàn)場進(jìn)行檢查處理，曾多次發(fā)生變電所35kv進(jìn)線電源失電而備用電源未能及時供電，造成整個變電所停電故障，影響檢188井區(qū)的油田產(chǎn)量。

為保證J188變電所安全可靠地運行，保障檢188地區(qū)油田的生產(chǎn)和發(fā)展，提高電網(wǎng)自動化管理水平，使變電所經(jīng)濟(jì)運行，消除存在的問題和安全隱患，必須進(jìn)行對其進(jìn)行改建。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路整體設(shè)計

2.1 綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由間隔層和站控層組成，間隔層和站控層通過站內(nèi)雙以太網(wǎng)互連。采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。

(1)間隔層:全站分主變控保，35kv保護(hù)，6kv保護(hù)三部分，此外還包括直流系統(tǒng)，所有電柜，小電流接地選線裝置等智能設(shè)備。每一間隔的保護(hù)，監(jiān)測，控制及計量均分布到間隔層的二次裝置來完成，所有保護(hù)，測控裝置通過單以太網(wǎng)口接入站控層。保護(hù)裝置具有當(dāng)?shù)鼐S護(hù)口，可用筆記本電腦進(jìn)行調(diào)試，同時可在百口泉，801集控站實現(xiàn)對保護(hù)裝置定值的遠(yuǎn)程查詢，修改。該項目中的間隔層的保護(hù)用的全部是四方的，四方的使用通訊協(xié)議時第三方智能設(shè)備通過RS232/RS485通訊口接入通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，并將串口轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)口，接入站控層。

(2)站控層:設(shè)1座監(jiān)控主站，2臺遠(yuǎn)動主站，一臺通訊管理機(jī)及1臺微機(jī)五防系統(tǒng)子站等。監(jiān)控主站是整個變電站綜合自動化系統(tǒng)監(jiān)控平臺和人機(jī)對話的窗口，主要完成各種監(jiān)控畫面，圖形曲線的調(diào)用，控制命令的下達(dá)，各種報表，操作票，數(shù)據(jù)庫的生成，管理，打印事故報警等功能。

2.2 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

控制系統(tǒng)按需要分為多層結(jié)構(gòu)，分別為底層的設(shè)備層、間隔層、站控層。其中軟件部分包含后面的三大部分，分層設(shè)計和管理。平臺軟件按作業(yè)區(qū)、采油區(qū)、計量站的管理方式設(shè)計，完全與實際的管理方式吻合。同時還考慮到該系統(tǒng)是一個平臺，各個頁面采取數(shù)據(jù)庫管理的方式進(jìn)行管理，非常適應(yīng)第三方軟件的嵌入等擴(kuò)展性。

2.3 子系統(tǒng)相關(guān)說明

(1)間隔層說明:

間隔層通訊管理主機(jī)(GSM－320E)除了會將保護(hù)數(shù)據(jù)采集上來交給遠(yuǎn)動站還有協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，其中本層所選的保護(hù)通訊協(xié)議都是103的，DSSD51龍電電表的通訊協(xié)議是645規(guī)約，經(jīng)過通訊管理機(jī)會將相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換成合適的通訊協(xié)議上傳。

(2)站控層相關(guān)介紹

實現(xiàn)在本變電站、百口泉110kV變電所、電調(diào)中心對變電站進(jìn)行遙控、遙測、遙信、遙調(diào)等監(jiān)控功能。設(shè)1臺操作員站(兼工程師站)、1臺微機(jī)五防系統(tǒng)子站、2臺遠(yuǎn)動主站。此外，還有通訊管理機(jī)、GPS對時系統(tǒng)、打印機(jī)、音響報警裝置、網(wǎng)絡(luò)接口裝置、路由器、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)關(guān)等。

(3)系統(tǒng)功能

①操作控制:斷路器的分合控制;變壓器分接頭調(diào)節(jié)(預(yù)留);保護(hù)定值遠(yuǎn)方調(diào)取;保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改。

②統(tǒng)計及計算:系統(tǒng)可按實際運行要求，對電流、電壓、頻率、功率及溫度等量進(jìn)行統(tǒng)計分析。能對監(jiān)控范圍內(nèi)的斷路器正常操作及事故跳閘次數(shù)，分接頭調(diào)節(jié)檔次及次數(shù)(預(yù)留)，設(shè)備的投退、通道異常、主要設(shè)備的運行小時數(shù)及各種操作進(jìn)行自動記錄和統(tǒng)計等。

③制表打印:可根據(jù)運行人員要求定時打印值報表、日報表、月報表、年報表，并任意調(diào)取所需報表打印，發(fā)生事故時可自動打印預(yù)告信號報警記錄、測量值越限記錄、開關(guān)量變位記錄、事件順序記錄、事故指導(dǎo)提示和事故追憶記錄，并能實現(xiàn)顯示器畫面硬拷貝。

④人機(jī)界面:系統(tǒng)可通過工作站為運行人員提供靈活方便的人機(jī)聯(lián)系手段，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的監(jiān)測和控制?？筛鶕?jù)運行要求對各種子參數(shù)、日志和時鐘進(jìn)行設(shè)置，并支持按權(quán)限對繼電保護(hù)整定值、模擬量限值及開關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行修改及投退等。

⑤特權(quán)口令:允許遠(yuǎn)端及就地對系統(tǒng)電量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改，以適應(yīng)變電所多種運行方式，并根據(jù)重要性進(jìn)行特權(quán)口令校核、變比修改、保護(hù)整定值修改等。

⑥電能量處理:系統(tǒng)對變電所用各種方式采集到電能量進(jìn)行處理，并分時段統(tǒng)計計算。

⑦遠(yuǎn)動功能:系統(tǒng)通信處理單元除實現(xiàn)本地通信，還支持與多個調(diào)度通信中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。能實現(xiàn)遠(yuǎn)動信息的直采直送，其運行獨立于當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控系統(tǒng)，雙方互不影響。

⑧自診斷與自恢復(fù):系統(tǒng)在線運行時，對本系統(tǒng)內(nèi)的軟硬件定時進(jìn)行自診斷，當(dāng)診斷出故障時能自動閉鎖或退出故障設(shè)備，并發(fā)出告警信號。自診斷的范圍包括:保護(hù)測控裝置、主機(jī)、操作員工作站、工程師工作站、微機(jī)“五防”工作站、遠(yuǎn)動裝置及網(wǎng)絡(luò)接口等各類軟硬件。

⑨管理:系統(tǒng)根據(jù)運行要求，可實現(xiàn)各種管理功能。包括:事故檢索、設(shè)備檢修臺帳、圖紙文檔管理和其它日常管理、操作票、模擬操作等。

3 結(jié)束語

該項工程完成后，將對改善J188變電所電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)供電能力，保證電能質(zhì)量、可靠性、穩(wěn)定性和靈活性，降低電網(wǎng)損耗，為變電所的主變試驗、濾油等設(shè)備提供可靠的35kV試驗電源、保安電源，具有極其深遠(yuǎn)的意義。

參考資料:

［1］龔強(qiáng)、王津，地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)與應(yīng)用，北京:中國電力出版社，2005

［2］邱愛兵，35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計與實踐，電氣時代，2012