TranSyS變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

張景久

摘 要： 本文介紹了TranSyS變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在中國(guó)海洋石油渤海有限公司東沽基地35kV變電站技術(shù)改造中的應(yīng)用，闡述了以SEL微機(jī)保護(hù)裝置， PMC-560監(jiān)控裝置為核心的單元模塊組合、分層分布式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能，以及計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)在TranSyS系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

中國(guó)海洋石油渤海公司東沽基地35kⅤ變電站采用TranSyS變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控、保護(hù)和測(cè)量。TranSyS系統(tǒng)采用單元模塊組合、分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它以SEL微機(jī)保護(hù)裝置和PMC監(jiān)控裝置為核心，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，層次清晰、功能全面、可靠性高。TranSyS系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)，把變電站自動(dòng)化安全可靠運(yùn)行而相互有關(guān)聯(lián)的各部分聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，完成繼電保護(hù)、正常測(cè)量、監(jiān)控、事故過(guò)程記錄與分析、開關(guān)操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、共享等全部功能。提高了變電站運(yùn)行自動(dòng)化水平，運(yùn)行人員可以實(shí)時(shí)觀察整個(gè)供電系統(tǒng)運(yùn)行情況，合理調(diào)配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，迅速處理，減少停電時(shí)間，提高供電的可靠性。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置

1.單元模塊組合，分層分布式管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

TranSyS系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)和遠(yuǎn)方監(jiān)控主機(jī)分層分布的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)權(quán)限優(yōu)先?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)、遠(yuǎn)方監(jiān)控主機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，并通過(guò)一臺(tái)高精度GPS同步時(shí)鐘，進(jìn)行全系統(tǒng)對(duì)時(shí)。

遠(yuǎn)控機(jī)為雙機(jī)雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（一主一備），以TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊互聯(lián)；根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示、儲(chǔ)存、打印、各種閉環(huán)控制、開出操作票、開關(guān)動(dòng)作等操作。任一系統(tǒng)或設(shè)備出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整體系統(tǒng)的正常工作。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)主要由若干個(gè)SEL裝置、PMC監(jiān)控裝置、SED-11裝置組塊組成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)分為：主變后備保護(hù)、主變差動(dòng)保護(hù)、6kV母線分段保護(hù)、監(jiān)控子站等組塊。保護(hù)組塊和監(jiān)控組塊分開配置，各個(gè)裝置能獨(dú)立于遠(yuǎn)方監(jiān)控主機(jī)直接完成各種參數(shù)的采集和處理，檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)；完成主變差動(dòng)保護(hù)、主變后備保護(hù)、電流保護(hù)等功能。各裝置提供RS-485接口，裝置間以EIA-485總線方式通訊。各裝置組塊以RS-485方式通過(guò)CEIEC-1210B轉(zhuǎn)換器進(jìn)行RS-485/RS-232方式轉(zhuǎn)換后，采用Modbus規(guī)約與Nport智能通信處理器連接，再通過(guò)CEIEC1280智能通訊控制器與遠(yuǎn)方監(jiān)控機(jī)通信。系統(tǒng)采用T-GP2022電力系統(tǒng)同步時(shí)鐘接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，輸出時(shí)間為1us的1PPS脈沖，向自動(dòng)化系統(tǒng)提供精確時(shí)間。

2.系統(tǒng)硬件配置

（1）主變差動(dòng)保護(hù)組塊

東沽35kⅤ變電站有兩臺(tái)主變，每臺(tái)主變選用2臺(tái)SEL-587裝置組成一個(gè)雙差動(dòng)保護(hù)單元。SEL-587具有電流差動(dòng)保護(hù)和兩組完整的過(guò)電流保護(hù)功能；可測(cè)量高低壓側(cè)的電流、差動(dòng)動(dòng)作和制動(dòng)量以及二次和五次諧波；利用制動(dòng)元件具有雙折線百分比率制動(dòng)特性，設(shè)置二次和五次諧波閉鎖功能來(lái)防止差動(dòng)元件誤動(dòng)作，無(wú)制動(dòng)差動(dòng)元件可快速切除高值內(nèi)部故障；配置Selogic控制方程，可自行設(shè)計(jì)跳閘方案。出口OUT1和OUT2分別控制高低壓側(cè)斷路器跳閘，OUT3用于動(dòng)作變壓器聯(lián)跳繼電器，OUT4用于控制一個(gè)跳閘信號(hào)。利用裝置上的RS-485接口進(jìn)行通訊。

（2）主要后備保護(hù)組塊

SEL-351A具有U、I、f檢測(cè)，信號(hào)邏輯輸出以及串口功能。裝置采集主變的高壓側(cè)CT和低壓側(cè)PT二次電流和電壓，將OUT1與35kV保護(hù)跳閘線圈連接，0UT2與6kV保護(hù)跳閘線圈連接，將信號(hào)通過(guò)串口輸出，與各單元組塊及遠(yuǎn)動(dòng)控制機(jī)通訊。按實(shí)際需要應(yīng)用SELogic控制方程的整定值跳閘，構(gòu)成高壓35kV側(cè)電流和低壓6kV側(cè)電壓復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)單元，實(shí)現(xiàn)如下保護(hù)功能：

①35kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)、延時(shí)動(dòng)作于主變各側(cè)開關(guān)跳閘；

②6kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)，設(shè)二段，每段兩個(gè)時(shí)限，經(jīng)延時(shí)作用于6kV分段和主變6kV側(cè)；

③6kV側(cè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；

④本體重瓦斯保護(hù)、調(diào)壓重瓦斯保護(hù)及壓力釋放保護(hù)均通過(guò)SEL-351A出口，動(dòng)作于信號(hào)或跳用。

（3）6kv母線分段保護(hù)組塊

SEL-551A裝置具有過(guò)電流保護(hù)功能和多達(dá)四次的重合閘功能，能測(cè)量各相電流及中性點(diǎn)電流，提供了兩個(gè)可編程光電隔離的輸入點(diǎn)和四個(gè)可編程輸出點(diǎn)。該方案在6kV配出柜上各安裝一臺(tái)SEL-551A，對(duì)CT二次電流進(jìn)行測(cè)量，將0UT1、0UT2與保護(hù)出口繼電器線圈連接，根據(jù)需要應(yīng)用Selogic控制方程整定值跳閘，實(shí)現(xiàn)6kV進(jìn)線、母線分限時(shí)速斷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于跳閘功能。還可儲(chǔ)存順序事件記錄報(bào)告和事件報(bào)告等。

（4）監(jiān)控測(cè)量組塊

560PMC是針對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的集三遙功能于一體的多功能電力監(jiān)控智能裝置，可直接入一回輸電線路 PT二次側(cè)三相電壓、CT二次側(cè)三相電流。具有1路零序電流輸入、1路模擬量輸入、12路開關(guān)量輸入、3路繼電器輸出和1路串口。

我們的方案采用560PMC對(duì)變壓器和線路實(shí)施監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)高壓柜和集控柜共25塊560PMC裝置，通過(guò)RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器與微機(jī)連在一起；微機(jī)上安裝組態(tài)軟件，構(gòu)成一個(gè)功能完善、操作簡(jiǎn)單的電力監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三相交流采樣技術(shù)，直接測(cè)量變壓器的一、二次電流、溫度；35kV、6kV進(jìn)線，6kV各個(gè)出線U、I、f等參數(shù)；監(jiān)視隔離開關(guān)、斷路器位置狀態(tài)。通過(guò)軟件可設(shè)定U、I、f、諧波共10個(gè)普通越限控制輸出和6個(gè)高速越限控制輸出；自定義間隔記錄U、I、P、Q信息；完成高速定時(shí)記錄，準(zhǔn)確記錄暫動(dòng)態(tài)過(guò)程中U、I、P、Q、f的變化趨勢(shì)；具有故障錄波、諧波分析、事故記錄、遠(yuǎn)程通信等功能并與操作箱SED-11裝置連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控功能。

（5）系統(tǒng)通訊組塊

單元監(jiān)控裝置PMC和保護(hù)裝置SEL都采用雙通訊口，以RS-485方式連接到CEIEC-1210B轉(zhuǎn)換器上，采用MODBUS規(guī)約，與MoxaNportDE303智能通信處理器連接。遠(yuǎn)方監(jiān)控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)通過(guò)RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，完成相互通訊。兩臺(tái)遠(yuǎn)控機(jī)通過(guò)交換機(jī)采用RS-232方式，以TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)通訊互聯(lián)。

（6）遠(yuǎn)方監(jiān)控機(jī)

主控室內(nèi)配備2臺(tái)工控機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)。兩臺(tái)工控機(jī)具有完全相同的功能和運(yùn)行條件，雙機(jī)完全獨(dú)立，任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)均能擔(dān)負(fù)全部監(jiān)控功能，互為備用，在操作中只需通過(guò)操作員口令設(shè)置不同的操作級(jí)別體現(xiàn)差別。

遠(yuǎn)方監(jiān)控機(jī)主要完成以下功能：實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的U、I、P、Q、cosφ、kWh、kvarh、f、諧波、溫度量等數(shù)據(jù)；斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)信號(hào)和接點(diǎn)狀態(tài)；提供主接線圖、趨勢(shì)負(fù)荷曲線、電壓柱圖等顯示：打印各回路負(fù)荷、電能日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、事件、事故記錄；分類記錄報(bào)警事件的日期和時(shí)間、報(bào)警事件啟動(dòng)事故追憶；控制操作記錄、保護(hù)動(dòng)作記錄、系統(tǒng)設(shè)置記錄；顯示和設(shè)定保護(hù)定值；設(shè)定運(yùn)行參數(shù)；對(duì)斷路器進(jìn)行停送電操作；模擬操作和開展作票功能。

（7）為統(tǒng)一系統(tǒng)時(shí)間，使故障分辨率達(dá)到1ms，全系統(tǒng)配置一臺(tái)T-GPS2022電力系統(tǒng)同步時(shí)鐘，利用 GPS衛(wèi)星發(fā)送的同步信號(hào)，向電力系統(tǒng)各個(gè)裝置提供精確的同步時(shí)間信號(hào)。在本系統(tǒng)中主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

①為電網(wǎng)自動(dòng)化裝置提供時(shí)間標(biāo)記；

②頻率監(jiān)視的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘；

③相位測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘；

④繼電保護(hù)試驗(yàn)，檢驗(yàn)線路縱聯(lián)保護(hù)。

3.系統(tǒng)軟件配置

本系統(tǒng)是基于Windows7操作平臺(tái)，安裝了PecStar2.0綜合自動(dòng)化組態(tài)軟件，其功能主要有以下幾個(gè)方面：

①多種硬件軟件規(guī)約的數(shù)據(jù)采集功能；

②多種數(shù)據(jù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)功能；

③智能化圖形用戶界面；

④在線修改定值、節(jié)電容量動(dòng)態(tài)擴(kuò)充；

⑤靈活組態(tài)的自定義報(bào)表；

⑥歷史數(shù)據(jù)查詢和運(yùn)行管理統(tǒng)計(jì)信息；

⑦安全管理及操作跟蹤管理；

⑧事故追憶及故障分析工具；

⑨商用數(shù)據(jù)庫(kù)接入支持；

⑩雙機(jī)熱備及通道冗余功能。

三、系統(tǒng)功能和特點(diǎn)

（1）雙機(jī)對(duì)等結(jié)構(gòu)提高系統(tǒng)可靠性；

（2）560PMC可獨(dú)立完成一個(gè)回路的所有監(jiān)控，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；

（3）單元式的保護(hù)和監(jiān)控裝置面向?qū)ο?，各屏之間沒(méi)有直接電氣聯(lián)系，安裝、維護(hù)、檢修相對(duì)獨(dú)立，提高了系統(tǒng)的可靠性；

（4）SEL、PMC560裝置等主要設(shè)備的高可靠性保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定；

（5）具有事件、參數(shù)記錄、模擬操作、故障錄波等功能；

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、硬件可靠、軟件穩(wěn)定、功能全面，并極大的提高了供電系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率，對(duì)推進(jìn)變電站自動(dòng)化程度，科學(xué)管理具有實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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