10kV變電所綜自系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐

陸彪 李邊榮

【摘 要】為了提高變電站綜合自動(dòng)化程度，在10kV變電所綜合自動(dòng)化項(xiàng)目中找出答案。這個(gè)項(xiàng)目不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗功能，而且實(shí)現(xiàn)了信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理。在10kV中壓和380V低壓采用同一系統(tǒng)監(jiān)控平臺，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)中低壓設(shè)備的“五遙”功能，即遙測，遙信，遙控，遙調(diào)，遙視五大功能， 并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像的同步聯(lián)動(dòng)。該變電所已實(shí)現(xiàn)無人值班的信息化變電所功能[1]。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能降耗 信息化 網(wǎng)絡(luò)化

1前言

隨著企業(yè)現(xiàn)代化科學(xué)管理和不斷提高經(jīng)濟(jì)效益的需求，企業(yè)對電力綜合變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的要求又迫切[2]。作為生產(chǎn)企業(yè)，在不斷加強(qiáng)信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理，以提高電力供應(yīng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。為此以云錫研究設(shè)計(jì)院10kV變電所綜合自動(dòng)化為試驗(yàn)項(xiàng)目，探索和總結(jié)一條推動(dòng)公司節(jié)能降耗，提供供電可靠性，信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理，以提高經(jīng)濟(jì)效益等方面做了非常好的嘗試和試驗(yàn)，通過6個(gè)月的努力，該項(xiàng)目已經(jīng)圓滿結(jié)束，并已穩(wěn)定運(yùn)行多年，項(xiàng)目取得了成功和突破。

2 項(xiàng)目慨況

該項(xiàng)目為10kV/ 0.4kV配電站，有二臺變壓器，一臺為630kVA/10kV/0.4kV，一臺為800 kVA/10kV/0.4kV，備用一臺柴油發(fā)電機(jī)組通過低壓ADS自動(dòng)投入。

2.1一次接線圖

此項(xiàng)目10KV和0.4KV一次系統(tǒng)接線圖分別如圖1和圖2。

圖1 10KV變電站一次系統(tǒng)接線圖

圖2 0.4KV配電站一次系統(tǒng)接線圖（D10柜為例）

2.2遙視系統(tǒng)

目前，國內(nèi)電力系統(tǒng)在建設(shè)無人值守變電站時(shí)，基本以遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，“四遙”技術(shù)為基礎(chǔ)。但由于現(xiàn)場的環(huán)境情況無法及時(shí)直觀反映，致使調(diào)度無法及時(shí)解決現(xiàn)場防火、防盜、防爆、防漬等問題，為此我們經(jīng)過調(diào)研和研究決定在“四遙”的基礎(chǔ)上增加第五遙——“遙視”，對于實(shí)現(xiàn)變電站“無人值守”具有十分重要的意義。遙視是對“四遙”的進(jìn)一步補(bǔ)充和完善，進(jìn)一步提高變電站的安全運(yùn)行水平[2]。

2.3電力保護(hù)系統(tǒng)硬件

10kV變電站保護(hù)裝置采用上海銳安自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司獨(dú)創(chuàng)的、具有完全知識產(chǎn)權(quán)和專利的新型保護(hù)測控裝置，根據(jù)本項(xiàng)目具體情況高壓柜保護(hù)裝置選擇了RA-6L1，RA-6T1及RA-6S1三種型號；低壓柜保護(hù)裝置根據(jù)饋線回路數(shù)目選擇了RA-PM1，RA-PM3和RA-PM6三種型號即可滿足要求。

2.3.1RA-6系列保護(hù)裝置

（1）RA-6系列保護(hù)裝置，采用先進(jìn)的32位DSP和ARM作為平臺的核心。（2）4位SPI總線AD作為保護(hù)和測量采樣芯片。（3）具備GPS對時(shí)功能，可以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)系統(tǒng)同步采樣。（4）裝置配備了兩個(gè)獨(dú)立的FRAM鐵電存儲(chǔ)空間，每個(gè)空間為256K，一個(gè)用于存儲(chǔ)保護(hù)定值和各種歷史事件，另一個(gè)單獨(dú)作為故障錄波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，所有數(shù)據(jù)掉電不丟失。

2.3.2 RA-PM系列保護(hù)裝置：

（1）RS485通訊接口，通訊速率為4800～19200bps可設(shè)定，通訊協(xié)議為ModBusRTU。（2）裝置內(nèi)帶有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，有記錄并具有掉電保持功能。（3）99個(gè)事件順序記錄，記錄分閘、合閘、開關(guān)變位等事件及運(yùn)行信息。

2.4軟件

本系統(tǒng)軟件采用RAS-6000，具有以下功能。

（1）數(shù)據(jù)采集及處理功能：主要包括模擬量，數(shù)字量，狀態(tài)量，遙控量及保護(hù)信息的采集，其中模擬量采集包括每條線路的功率因數(shù)、無功功率、有功功率等。數(shù)字量采集包括各饋線回路的開關(guān)位置信號和故障信息信號，變電站相關(guān)斷路器的位置信號、遠(yuǎn)方/就地位置信號及分類保護(hù)動(dòng)作信號等。（2）計(jì)算功能：本系統(tǒng)計(jì)算模塊可根據(jù)用戶需求對模擬量、開關(guān)量進(jìn)行各種方式的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，計(jì)算公式可由用戶設(shè)定。（3）報(bào)警功能：系統(tǒng)運(yùn)行過程中當(dāng)開關(guān)變位、保護(hù)動(dòng)作、發(fā)生事故時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信息。（4）事故追憶（PDR）：事故追憶功能是在開關(guān)變位時(shí)將變位前后若干時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)中的主要參數(shù)記錄下來，供事后分析使用。（5）事件順序記錄（SOE）：正常狀態(tài)下，主站以較長的周期、較低的優(yōu)先級采集SOE數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)狀態(tài)量變化時(shí)，即時(shí)提高其傳送的優(yōu)先級； SOE以SOE表的方式登錄到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。用戶可以方便地檢索、打印歷史庫中SOE數(shù)據(jù)。（6）功能控制：系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下遙控功能：1）實(shí)現(xiàn)變配電站進(jìn)出線斷路器的遙控分合閘；2）儲(chǔ)能電機(jī)控制；3）調(diào)整功能：能對變配電站的無功補(bǔ)償用電容器、變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。（7）歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存：本系統(tǒng)采用了開放的數(shù)據(jù)庫連接標(biāo)準(zhǔn)ODBC及成熟的商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來管理歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)此項(xiàng)目系統(tǒng)規(guī)模最終選定SQL Server。（8）系統(tǒng)時(shí)鐘：系統(tǒng)提供下列時(shí)鐘功能：1）對于有GPS時(shí)鐘的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)GPS的對時(shí)。2）具有人工設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間的功能。（9）人機(jī)界面：采用Microsoft Internet Explorer流行界面設(shè)計(jì)風(fēng)格。窗口畫面管理方面，提供Windows 應(yīng)用程序通用界面風(fēng)格和感觀。界面主要有菜單驅(qū)動(dòng)，支持圖標(biāo)，彈出和下拉菜單。（10）組態(tài)軟件系統(tǒng)：采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，外加三維的圖形系統(tǒng)OPENGL，可以繪制出各種電力系統(tǒng)所用圖形圖表。（11）數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由兩部分組成，其中一是支持ANSI-SQL訪問的關(guān)系數(shù)據(jù)庫；另一部分是常駐內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。

3項(xiàng)目實(shí)施效果

3.1節(jié)能降耗方面

（1）通過遙調(diào)功能并按企業(yè)的實(shí)際負(fù)載率調(diào)整變壓器容量。單臺運(yùn)行變壓器負(fù)載率保持在70%～80% 從而降低了變壓器的損耗。（2）并通過加裝電容補(bǔ)償裝置，提高終端能源利用效率，有效降低了企業(yè)用電成本。（3）遠(yuǎn)方遙視、遙測、遙控使供電可靠性得到提高，實(shí)現(xiàn)了無人值守變電所，降低運(yùn)行費(fèi)用。

3.2信息化方面

數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信有以下特點(diǎn)：（1）實(shí)時(shí)性。（2）分布性。（3）同步性。（4）在該10KV中壓和380V低壓采用同一系統(tǒng)監(jiān)控平臺，在云錫率先實(shí)現(xiàn)中低壓設(shè)備的“五遙”功能，即遙測，遙信，遙控，遙調(diào)，遙視五大功能。該變電站已實(shí)現(xiàn)無人值守。

3.2.1遙測、遙信、遙控功能

低壓微機(jī)保護(hù)底層采用RS485通訊，監(jiān)控層采用以太網(wǎng)通訊方式，整個(gè)系統(tǒng)具有很高的技術(shù)含量，同時(shí)具有很好的經(jīng)濟(jì)性。在統(tǒng)一的后臺監(jiān)控系統(tǒng)下，可輕松實(shí)現(xiàn)遙測，遙信，遙控和遙視等各功能聯(lián)動(dòng)。遙測量可由附表報(bào)表查看實(shí)時(shí)測量值。

3.2.2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像的同步聯(lián)動(dòng)

遙視系統(tǒng)由多個(gè)遠(yuǎn)程現(xiàn)場和一個(gè)監(jiān)控中心組成，在遠(yuǎn)程現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間有通訊線路連接。在每個(gè)現(xiàn)場均有若干攝像機(jī)。系統(tǒng)可以隨時(shí)方便、即時(shí)地檢索、回收記錄存貯的圖像[3]。

3.3網(wǎng)絡(luò)化方面

（1）數(shù)字化視頻可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上傳輸圖像。（2）數(shù)據(jù)，基本上不受距離限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性。（3）通過企業(yè)局域網(wǎng)和INTERNET可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻監(jiān)控[4]。（4）系統(tǒng)的可靠性主要表現(xiàn)在監(jiān)控中心具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，通過配置高性能服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速響應(yīng)和備份。系統(tǒng)具有極低的故障率，所以相應(yīng)的維護(hù)量非常小。（5）通過合理的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)級元器件來實(shí)現(xiàn)，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

4 結(jié)語

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變電站無人值守，另外實(shí)現(xiàn)對重要設(shè)備的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，可減少事故發(fā)生率，提高經(jīng)濟(jì)效益[5]。同時(shí)通過企業(yè)局域網(wǎng)和INTERNET實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻監(jiān)控為變電站綜自系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要的作用[6]。此項(xiàng)目的成功運(yùn)行可為集團(tuán)公司二級廠礦的改造提供技術(shù)支持和參考。

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[6]李雄偉，趙彥然編.無線局域網(wǎng)的安全性及其攻擊方法研究[J].無線電通信技術(shù)：2005年01期.

作者簡介：陸彪（1964—），男，壯族，云南個(gè)舊人，電氣高級工程師，現(xiàn)從事電氣技術(shù)及能源管理工作。