35 kV變電站無人值守自動化系統(tǒng)設計與研究

尹琪彬

(廣西全州縣水利電業(yè)有限公司，廣西全州縣 541500)

文章編號：1006—2610(2015)02—0072—03

35 kV變電站無人值守自動化系統(tǒng)設計與研究

尹琪彬

(廣西全州縣水利電業(yè)有限公司，廣西全州縣 541500)

35 kV變電站是整個全州縣級電網中的重要節(jié)點，其承擔著縣級電網中電能輸送、監(jiān)測、控制等任務。但是35 kV變電站較為分散，調度管理中的實時性較差，加上管理人員不足，嚴重影響智能電網的發(fā)展?；跓o人值守35 kV變電站，設計了縣級電網變電站無人值守自動化系統(tǒng)，重點研究了后臺系統(tǒng)和遙視系統(tǒng)的設計，很好地克服了傳統(tǒng)“四遙”系統(tǒng)中存在的問題，實現(xiàn)了“五遙”系統(tǒng)管理，提高了工作效率。

智能電網；無人值守；變電站；自動化系統(tǒng)

0 前 言

廣西全州縣35 kV變電站作為縣級電網中的重要節(jié)點，承擔著縣級電網中電能輸送、監(jiān)測、控制、管理等任務[1]。但是變電站較為分散，因此實現(xiàn)無人值守自動化控制成為必然。變電站無人值守自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)五遙功能，這樣不但降低了運營成本而且提高了管理水平[2-4]。對于接線復雜的縣級電網來說，真正意義上的無人值守很難實現(xiàn)。

研究表明，全州縣35 kV變電站大多建于十幾年前，軟硬件水平很低，且主要存在以下幾個問題：

(1) 輸變電一次設備的數(shù)字化接口很少，少數(shù)遠動子站的輸送仍采用電話線，這樣無法實現(xiàn)直采直送，降低了控制的可靠性；

(2) 二次設備中存在許多傳統(tǒng)的小規(guī)模電路，這些電路往往不具備自檢能力，致使維護工作量很大，無法實現(xiàn)智能化；

(3) 遠動裝置的內存容量很低，無法給調度中心提供大量的信息，缺乏有效的調節(jié)手段，不能滿足實時監(jiān)測的要求；

(4) 目前的自動化調度系統(tǒng)實現(xiàn)了遙測和遙信，但是還不能實現(xiàn)遙控、遙視、遙調。

1 系統(tǒng)組成

無人值守自動化系統(tǒng)的設計原則就是通過智能電網的理念，對整個縣級電網進行建模，得到安全可靠的設計方案，以保證電網穩(wěn)定運行。

無人值守自動化系統(tǒng)最重要的設備是集控站，其負責整個系統(tǒng)的監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理等[5]。無人值守系統(tǒng)較常規(guī)系統(tǒng)相比增加了微機自動巡視和跟蹤功能。其功能見圖1。

圖1 無人值守系統(tǒng)功能示意圖

受控子站主要包括測控通信、遠動通信、微機五防、網絡通信、保護測控、視頻監(jiān)控六大模塊，由這些子站實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、通信、終端控制等功能。這些受控子站的分布模式主要有：集中式、集中分布式、分散式3種[6]。

本設計中采用的是許繼集團CBZ8000自動化系統(tǒng)，其包括站控層、通信層、裝置層3部分，系統(tǒng)結構見圖2。整個系統(tǒng)采用面向對象設計，系統(tǒng)結構簡單不設置總控單元，測控單元均為模塊化結構并分散式安裝。

圖2 許繼CBZ8000自動化系統(tǒng)結構圖

以縣級電網內的20個變電站為研究對象，構造無人值守自動化控制系統(tǒng)，在遙測和遙信的基礎上實現(xiàn)遙控和遙調功能。集控主站內的電氣設備主要有：接地裝置、35 kV進線、無功補償裝置、電源、主變壓器、6 kV饋線等。

2 后臺監(jiān)控系統(tǒng)設計

CBZ8000自動化系統(tǒng)支持Windows XP操作系統(tǒng)，利用SQL Server 2000構造數(shù)據(jù)庫，基于Visual Basic語言編制程序。實現(xiàn)無人值守自動化模型，需要得到正確的網絡拓撲連接，實現(xiàn)系統(tǒng)實時分析。節(jié)點與指路的關系通常用矩陣A表示[5-6]：

A=[aij]n×n(i,j=1,2,3,…,n)

(1)

式中:n為節(jié)點的數(shù)量。當aij=0，代表節(jié)點i和節(jié)點j間沒有直接相連；當aij=1，代表節(jié)點i和節(jié)點j間直接相連。定義上述A矩陣為一級矩陣，則A2為二級矩陣，An-1為n-1級矩陣。

(2)

進入監(jiān)控系統(tǒng)前要先登陸，系統(tǒng)設計時根據(jù)不同的用戶組設置不同的權限。進入登陸系統(tǒng)后就可以查詢各個子系統(tǒng)的狀態(tài)，還可以查看整個變電站的運行數(shù)據(jù)，圖3即為直流遙測顯示。監(jiān)控系統(tǒng)還可以查看變壓器和進線的調度，如：感性有功電度、感性無功電度、容性有功電度、容性無功電度等。

圖3 直流遙測系統(tǒng)顯示圖

對于變電站出現(xiàn)故障后，會彈出報警界面，同時記錄下超限值和發(fā)生故障的時間，工作人員需要查看提示，通過保護裝置進行操作。例如一條故障提示如下：“遙信告警： 2014-10-06 12:23:25：514,無功補償2WDR-821 斷路器”。

本設計采用的終端設備是WYD-800系列RTU，由測控設備完成初始數(shù)據(jù)采集和預處理，經以太網經由終端設備傳輸?shù)郊卣?。較以往系統(tǒng)相比，本次設計中改進了微機五防操作系統(tǒng)，主機可以基于規(guī)則庫中的數(shù)據(jù)對實際數(shù)據(jù)進行邏輯對比，并生成相應的操作程序。操作票專家系統(tǒng)設置了5種開票方式：圖形開票、專家?guī)扉_票、調用典型票、手工開票、歷史操作票。

3 遙視系統(tǒng)設計及測試

現(xiàn)有變電站一般都具有四遙系統(tǒng)，本設計在這個基礎上增加了遙視系統(tǒng)，即遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：監(jiān)控35kV變電站變壓器和主要設備情況；對周圍環(huán)境進行監(jiān)控并實現(xiàn)消防系統(tǒng)報警；對門禁情況進行中心控制；輔助電力生產減少工作量。變電站遙視系統(tǒng)設備主要有：可控攝像機、煙霧傳感器、紅外傳感器、電源、計算機、交換機、服務器等，其系統(tǒng)結構見圖4[7-8]。

圖4 變電站遙視系統(tǒng)示意圖

中心監(jiān)控服務器是本系統(tǒng)的核心，承擔著工作人員與前端設備聯(lián)絡的任務。其可以完成：服務器模塊管理、監(jiān)控系統(tǒng)設置、身份認證、權限管理、視頻設備管理、鏡頭分組、報警和聯(lián)動、中心錄像、數(shù)據(jù)檢索、電子地圖等功能。

遙視系統(tǒng)應用時，工作人員可以在集控站對變電站受控設備進行遠程巡視，實現(xiàn)無人值守變電站的自動控制功能。結合視頻監(jiān)控系統(tǒng)和圖像監(jiān)視系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，遠程控制現(xiàn)場球形攝像機。本系統(tǒng)中子站采用的設備清單見表1。

表1 子站采用的設備清單表

35kV紹水變電站作為受控子站時的視頻攝像布置，見圖5。

圖5 受控子站視頻攝像布置圖

圖5中測點1、2、4安裝紅外監(jiān)控云臺NP9018，測點3安裝三星SCC643AP一體機。測點1負責監(jiān)控1號變壓器的油溫；測點2負責監(jiān)控2號變壓器附屬設備；測點3負責監(jiān)控2號變壓器整體；測點4負責監(jiān)控門禁系統(tǒng)。通過中心服務器可以選擇觀看各個測點情況，測點可以接收現(xiàn)場的溫度、紅外線、煙霧等情況并與報警器聯(lián)動。集控站可以遠程控制現(xiàn)場的燈光、報警器、滅火器等設備，這樣通過集控站就可以完成35kV變電站的現(xiàn)場巡檢工作。

4 結 語

基于全州縣的20臺35kV變電站無人值守問題，設計了縣級電網變電站無人值守自動化系統(tǒng)。改進的系統(tǒng)可以自動生成網絡節(jié)點矩陣，大大提升了工作效率。本系統(tǒng)很好地克服了傳統(tǒng)四遙系統(tǒng)中存在的問題，并在此基礎上增加了遙視系統(tǒng)，工作人員可以在集控站對變電站受控設備進行遠程巡視。

[1] 張劍,汪強,劉國建.滿足無人值守變電站監(jiān)控需求的收發(fā)信機方式[J].電力信息與通信技術,2014,(06):55-57.

[2] 蘇東,林苗苗.變電站綜合自動化的技術特點及其發(fā)展方向探討[J].西北水電,2008，(04)：69-72.

[3] 金慧.淺析直流電源遠程監(jiān)控系統(tǒng)的在無人值守變電站的應用及設計[J].電源技術應用,2014,(05):12-17.

[4] 尹茂林,張紀偉.適時監(jiān)控系統(tǒng)在無人值守變電站遠程操作中的應用[J].電氣時代,2014,(08):58-59.

[5] 張永康.城市軌道交通直流電源監(jiān)控系統(tǒng)中無人值守新技術研究[J].上海電氣技術,2013,(03):53-57.

[6] 馬迅飛,毛承國,張進鐸.面向無人值守機房的智能監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].信息系統(tǒng)工程,2014,(01):41-43.

[7] 鄧先友,呂濤,曹繼豐.500kV羅平變電站監(jiān)控系統(tǒng)升級改造分析[J].西北水電,2009，(06)：77-79.

[8] 王軍,張慧林,張宏.農網66kV變電站無人值守改造方案[J].農村電氣化,2013,(10):16-18.

Design and Study of Attendant-free Automation System of 35 kV Grid Station

YIN Qi-bin

(Quanzhou Water Resources and Electric Industry Co., Ltd, Quanzhou County, Guangxi 541500,China)

35 kV grid station is an important one in the country-level grid of the whole prefecture. It plays a role of transmitting, monitoring and control energy, etc in the county-level grid. But 35 kV grid stations is scattered, the real-time dispatching management is weak. Additionally, the managers of those grid stations are lack, this seriously impact the development of the intelligent grid. Based on the attendant-free 35 kV grid station, the automation system for the county-level grid stations with free attendants is designed. Design of both background system and remote viewing system is studied especially. Issues in conventional systems of remote control, remote communication, remote measuring and remote dispatching are solved. The five-remote system is materialized and the work efficiency is improved.

intelligent grid; attendant-free duty; grid station; automation system

2014-10-22

尹琪彬(1972- )，男，廣西全州縣人，工程師，從事電力系統(tǒng)及其自動化設計工作.

TM63;TM76

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.018