關(guān)于110kV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計的思考

白振華

摘 要：結(jié)合工程實例，針對110 kV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計進行了研究和分析，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬軟件、模塊等方面入手，詳細闡述了自動化系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。由調(diào)試結(jié)果可得，該設(shè)計的運行效果良好，滿足了自動化系統(tǒng)要求，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變電站；自動化設(shè)計；電容器；拓撲形式

中圖分類號：TM76 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.094

實現(xiàn)變電站自動化對于建設(shè)智能電網(wǎng)的意義重大。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行測量、監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào)，從而提高變電站的運行效率和管理水平，有效提升勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作，最大程度提高變電站的可靠性和經(jīng)濟性。以下對110 kV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計進行相關(guān)闡述。

1 整體設(shè)計方案

某110 kV變電站是一座智能化變電站，現(xiàn)有主變2臺，總?cè)萘繛?×50 MVA，設(shè)置為110 kV、35 kV、10 kV電壓等級。110 kV采用單母分段接線方式，本期出線2回，與220 kV靜樂變電站聯(lián)結(jié)；35 kV采用單母分段接線方式，本期出線2回；10 kV采用單母分段接線方式，本期出線4回，設(shè)有2組電容器，補償容量為2×4 008 kVar。

1.1 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)，以間隔為單位，按對象設(shè)計。如圖1所示，為了保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)定性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常選擇網(wǎng)絡(luò)拓撲形式。變電站作為網(wǎng)絡(luò)終端，是一個獨立的、具有遠方控制功能的系統(tǒng)。在功能邏輯上，變電站應(yīng)由過程層、間隔層及站控層構(gòu)成，其自動化系統(tǒng)需符合國際基本要求及DL/T 860規(guī)定。

1.2 系統(tǒng)功能

根據(jù)設(shè)計需求，變電站綜合自動化系統(tǒng)需具有以下功能。

1.2.1 遙測量

站用電流、電壓；通信電源DC/DC輸出電壓、蓄電池輸出電流與浮充電流、直流正/副母線對地電壓；主變繞組與油溫度；10 kV分段三相電流；35 kV、110 kV無功功率，有功功率、三相電壓、分段三相電流；10 kV電容器三相電流、三相電壓、無功功率；110 kV、35 kV、10 kV各段母線三相線電壓，三相相電壓，開口三角電壓；110 kV母線頻率；10 kV無功功率、有功功率、線路三相電流；35 kV、110 kV功率因數(shù)，無功功率，有功功率，線路三相電流；主變?nèi)齻?cè)功率因數(shù)、無功功率、有功功率、三相電壓與電流。

1.2.2 遙信量

35 kV、10 kV開關(guān)柜手車工作及檢修位置，站內(nèi)所有通信在線終端、集成智能組件及合并單元裝置共同發(fā)出報警信號；站用電故障信號或失電現(xiàn)象；通信電源DC/DC裝置異常信號；站用母線分段斷路器雙位置信號、不間斷電源裝置異常信號；直流系統(tǒng)異常信號、接地電流；變壓器內(nèi)部故障總信號；接地刀閘位置信號及全站隔離開關(guān)信號；站內(nèi)全部斷路器雙位置故障信號。

1.2.3 遙控量

全站所有斷路器的分合，主變中性點電動隔離開關(guān)的分合，110 kV、35 kV、10kV電壓并列的投退，主變有載開關(guān)檔位等。

1.2.4 遙調(diào)量

主變分接頭位置。

2 硬件

2.1 站控層設(shè)備

遠動通信裝置負責(zé)解決與調(diào)度端的接口和規(guī)約轉(zhuǎn)換，并具備足夠的通信接口，實現(xiàn)與調(diào)度端的通信；主機兼操作員工作站應(yīng)能滿足操作時的可靠、安全、便捷及直觀等要求。

站控層設(shè)備應(yīng)具有主、備通道通信功能，配置一套集故障錄波與通信記錄分析功能為一體的裝置，加大對網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)的監(jiān)視力度。如果發(fā)現(xiàn)隱患或故障，則應(yīng)能及時發(fā)出警報，并預(yù)先擬定處理策略，以便盡快排除故障。應(yīng)能保障通信記錄的完整性，以便重現(xiàn)故障與通信過程，了解到保護裝置與電力系統(tǒng)是否作出了故障應(yīng)對反應(yīng)。

2.2 間隔層設(shè)備

間隔層設(shè)備主要包括主變保護與測控一體化裝置，主變本體智能終端，110 kV線路及分段保護測控一體化裝置，35 kV線路、分段保護、測控、計量、故錄四合一裝置，10 kV線路、分段、電容器保護、測控、計量、故錄四合一裝置等。

3 軟件

監(jiān)控系統(tǒng)自動對事故、異常狀況進行分類，對隱患或事故自動發(fā)出警報，并依據(jù)事故嚴(yán)重程度設(shè)定事故等級。事故發(fā)生時，監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)志燈會一直閃光，直到操作人員復(fù)位。監(jiān)控系統(tǒng)還能設(shè)置測點的極限值和越限值，一旦越限，便會發(fā)出警報，將畫面?zhèn)鬟_給控制中心。

3.1 系統(tǒng)模塊類型

監(jiān)控系統(tǒng)包括應(yīng)用層、應(yīng)用服務(wù)層、底層。應(yīng)用層主要由系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)模塊、通信管理模塊、系統(tǒng)主控模塊等構(gòu)成，應(yīng)用服務(wù)層由應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成，底層由歷史數(shù)據(jù)庫和參數(shù)數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

系統(tǒng)組態(tài)模塊包括圖形監(jiān)控模塊、歷史報警模塊、曲線瀏覽模塊、報表瀏覽模塊、事故追憶模塊。圖形監(jiān)控模塊實時監(jiān)視變電站的運行狀態(tài)，并進行控制操作；歷史報警模塊又分為歷史報警模塊和實時報警模塊，其中，歷史報警模塊主要用于查詢歷史報警信息，可檢索查詢變電站發(fā)生過的事件、事故或遙信變位，為站內(nèi)事件事故排查分析提供可靠依據(jù)；實時報警模塊用于描述實時報警信息，在結(jié)構(gòu)上分為報警通知器、實時報警信息過濾瀏覽。

3.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計

3.2.1 生成實時庫

實時庫是系統(tǒng)運行的前提，所以，必須先配置數(shù)據(jù)庫，將SCD文件及其他61850文件放到ics8000/cbin/xcomm/ini目錄下；由SCD文件生成配置庫，在配置工具中點擊“導(dǎo)入/導(dǎo)出”菜單中的“導(dǎo)入61850信息”選項，如果未顯示待選裝置，則依次點擊“刷新”“全選”“導(dǎo)入”，等待導(dǎo)入成功；由配置庫生成csfnode庫，啟動“csfboot.exe”，在配置工具中點擊“導(dǎo)入/導(dǎo)出”菜單中的“導(dǎo)入csfnode”選項，在彈出的對話框中選擇要導(dǎo)入的機器（可同時選擇多臺）并點擊“執(zhí)行”，等待導(dǎo)入成功；制作完畢后，用導(dǎo)入/導(dǎo)出功能導(dǎo)出數(shù)據(jù)到/ics8000/xml/XMLDoc目錄下，運行/ics8000/cbin目錄下的rtdbmanager.exe程序便可進行實時庫數(shù)據(jù)庫建模，加載數(shù)據(jù)便可將數(shù)據(jù)導(dǎo)入實時庫。

3.2.2 圖形編輯模塊

系統(tǒng)軟件自帶圖形編輯工具，對應(yīng)圖形編輯模塊為visioneditor.exe。運行應(yīng)用程序進行圖形編輯，可根據(jù)需求對站內(nèi)情況繪制潮流圖、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、電氣主接線圖及各保護測控裝置圖等。通過在線監(jiān)視模塊，可將上述圖形顯示到人機交互界面，實現(xiàn)對主要電氣設(shè)備運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視，以及時對發(fā)生的異常狀況進行控制、操作。

4 調(diào)試運行

在完成智能變電站綜合自動化系統(tǒng)功能模塊的整定及系統(tǒng)設(shè)備的選型、安裝后，便可對其進行專業(yè)性調(diào)試。調(diào)試運行結(jié)果顯示，通過該系統(tǒng)顯示器能監(jiān)視主要的電氣設(shè)備運行參數(shù)和狀態(tài)。畫面支持雙屏顯示、無級縮放、平滑漫游，兼具網(wǎng)絡(luò)拓撲分析與導(dǎo)游圖功能；支持模擬儀表與動態(tài)潮流顯示，可利用客戶端制作動畫回傳給主機系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，使各運行值保持在允許范圍內(nèi)，從而提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。

5 結(jié)束語

總而言之，變電站綜合自動化系統(tǒng)將實現(xiàn)電網(wǎng)管理及調(diào)度的自動化，對提高電網(wǎng)的安全運行水平效果明顯，大大加強了電網(wǎng)一次、二次設(shè)備的效能和可靠性。隨著高科技的發(fā)展和硬軟件環(huán)境的改善，綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性必將進一步體現(xiàn)出來，為電網(wǎng)的發(fā)展提供應(yīng)用支持。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕