趙貴
摘 要:隨著智能化變電站的發(fā)展,傳統(tǒng)變電站被智能變電站的設(shè)備所取代,光纜、光信號、GOOSE連線成為智能變電站的主要標(biāo)志,在智能化時代下,數(shù)據(jù)采集及命令執(zhí)行的智能系統(tǒng)進(jìn)入到戶外機(jī)構(gòu)箱內(nèi),合并單元集中組屏,提高了變電站的運行與監(jiān)控效率。
關(guān)鍵詞:智能變電站;監(jiān)控系統(tǒng);功能特點
1 智能變電站功能特點
智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)對全站設(shè)備的運行參數(shù)進(jìn)行采集、測量,并對運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和記錄,對變電站主要一次設(shè)備如斷路器和隔離開關(guān),當(dāng)變電站的主要設(shè)備或輸、配電線路發(fā)生故障時,能及時記錄和提供故障信息,將采集到的數(shù)據(jù)通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及時上送至調(diào)度主站并執(zhí)行調(diào)度主站下達(dá)的命令,監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分類及處理、數(shù)據(jù)存儲、輔助分析決策、優(yōu)化控制、安全監(jiān)控、操作與控制、人機(jī)聯(lián)系、系統(tǒng)維護(hù)、同步對時等功能模塊組成。
智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)除完成常規(guī)變電站監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集功能外,還將視頻、在線監(jiān)測、環(huán)境檢測等各種子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,并在此基礎(chǔ)上滿足電網(wǎng)實時在線分析和控制決策以及運行狀態(tài)可視化的要求,智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)不僅是變電站智能化實現(xiàn)的關(guān)鍵,也是調(diào)度中心和生產(chǎn)管理等主要系統(tǒng)實現(xiàn)各項高級應(yīng)用的基礎(chǔ)。
智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要是指變電站智能化系統(tǒng)的站控層,與傳統(tǒng)變電站相比,智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)具備以下特點:(1)高度集成系統(tǒng)設(shè)備;(2)全面遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn);(3)廣泛采用高級應(yīng)用功能。
2智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
2.1區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)模式
區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)適用于供電區(qū)域廣、設(shè)備分布分散的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布通信、主控室統(tǒng)一管理的模式。通過由網(wǎng)絡(luò)、光纖附件等組成的站級以太網(wǎng)將各個變電所的通信管理機(jī)集成為一個系統(tǒng),實現(xiàn)對整個區(qū)域的電力監(jiān)控。主控室后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu),主、備機(jī)的數(shù)據(jù)始終保持一致,互為熱備用,極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、完整性。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié)構(gòu),可靠性高,維護(hù)方便,具備軟、硬件的擴(kuò)充能力,支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和功能的升級??梢愿鶕?jù)系統(tǒng)的規(guī)模和特殊需求,充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點資源,均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān),便于系統(tǒng)的分階段實施。
2.2集中監(jiān)控系統(tǒng)模式
集中監(jiān)控系統(tǒng)模式適用于供電范圍集中、監(jiān)控對象數(shù)量不大的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層分布式機(jī)構(gòu),分為間隔層設(shè)備、通信層設(shè)備、站控層設(shè)備。系統(tǒng)間隔層設(shè)備采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置、智能配電儀表以及其他智能電子設(shè)備(IED)裝置。所有間隔層設(shè)備均帶有RS 485通信接口,以Modbus通信協(xié)議通過屏蔽雙絞線接入通信管理機(jī)。通信管理機(jī)和后臺監(jiān)控主機(jī)通過站級以太網(wǎng)連接。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)可在HMI上顯示整個系統(tǒng)的監(jiān)控畫面和實時運行狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)還可以對系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)的控制,并對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、修改和配置。
2.3光纖自愈環(huán)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)模式
此模式針對大型區(qū)域供電系統(tǒng),變電站分布分散的智能化監(jiān)控系統(tǒng)可采用基于光纖自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?;诠饫w自愈環(huán)網(wǎng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有容錯、高速、遠(yuǎn)距離傳輸和網(wǎng)絡(luò)布線簡潔等優(yōu)點。光纖自愈環(huán)網(wǎng)避免了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的多級級聯(lián),進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。整個系統(tǒng)采用星型和光纖自愈網(wǎng)絡(luò)混合的網(wǎng)絡(luò),既避免了純環(huán)型網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點過多時的缺點,又保存了星型以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展的優(yōu)點。主控室后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu),主、備機(jī)的數(shù)據(jù)始終保持一致,互為熱備用。各區(qū)域子站可根據(jù)需要選配子站監(jiān)控HMI,這樣使得各子站監(jiān)控系統(tǒng)可以作為獨立子系統(tǒng)運行,又可以組合為一個有機(jī)整體,極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、完整性。
3監(jiān)控系統(tǒng)分區(qū)
智能變電站是電力網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán),為保證電力網(wǎng)絡(luò)安全,智能變電站也必須遵循電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的總體原則。實現(xiàn)“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向加密”。
變電站結(jié)構(gòu)從橫向來看,存在不同的安全分區(qū),原則上劃分為控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。生產(chǎn)控制大區(qū)分為控制區(qū)和非控制區(qū)。分別成為安全I(xiàn)區(qū)和安全I(xiàn)I區(qū),二管理大區(qū)分為III/IV區(qū)。變電站的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全分區(qū)對應(yīng)于調(diào)度主站業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全分區(qū)。
在安全I(xiàn)區(qū)中,監(jiān)控主機(jī)采集電網(wǎng)運行和設(shè)備工況等實時數(shù)據(jù),經(jīng)過分析和處理后進(jìn)行統(tǒng)一展示、統(tǒng)一存儲。I區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通過直采直送的方式來實現(xiàn)與調(diào)度中心的實時數(shù)據(jù)傳輸,并提供運行數(shù)據(jù)瀏覽服務(wù)。
在安全I(xiàn)I區(qū)中,綜合應(yīng)用服務(wù)器與輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和輔助設(shè)備進(jìn)行通信,采集電源、計量、消防、安防、環(huán)境監(jiān)測信息,經(jīng)過分析和處理后進(jìn)行可視化展示。II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)與調(diào)度中心進(jìn)行信息交互,提供信息查詢和遠(yuǎn)程瀏覽服務(wù)。
綜合應(yīng)用服務(wù)器通過正向隔離裝置向III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)布信息,并由III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)傳輸給III/IV區(qū)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)等其他主站系統(tǒng)。
4 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置
綜合應(yīng)用服務(wù)器通過正向隔離裝置向III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)布信息,并由III/IV區(qū)數(shù),智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要由站控層設(shè)備組成,包括監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、PMU數(shù)據(jù)集中器、綜合應(yīng)用服務(wù)器、占用時間同步裝置等。
(1)監(jiān)控主機(jī)實現(xiàn)變電站的SCADA功能。(2)數(shù)據(jù)服務(wù)器用于變電站數(shù)據(jù)的集中存儲,為站控層設(shè)備和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。存儲數(shù)據(jù)主要包括歷史采樣數(shù)據(jù)、事件記錄、錄波文件等。(3)綜合應(yīng)用服務(wù)器,接收站內(nèi)一次設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、站內(nèi)復(fù)雜應(yīng)用信息、設(shè)備基礎(chǔ)信息等,進(jìn)行集中處理、分析和展示,是安全I(xiàn)I區(qū)的設(shè)備。(4)I區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī):直接采用站內(nèi)數(shù)據(jù),通過專用通道向調(diào)度中心傳送實時信息,同時接收調(diào)度中心的操作與控制命令。(5)II區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī):實現(xiàn)變電站告警信息向調(diào)度主站的直接傳輸,同時支持調(diào)度主站對變電站的圖形調(diào)閱和遠(yuǎn)程瀏覽。(6)III/IV區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī):實現(xiàn)與PMS、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等其他主站系統(tǒng)的信息傳輸。(7)操作員站。站內(nèi)進(jìn)行監(jiān)視的主要人機(jī)界面,實現(xiàn)對全站一、二次設(shè)備的實時監(jiān)視和操作控制,具有事件記錄及報警狀態(tài)顯示、畫面曲線報表展示等功能,具備事件查詢、設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)查詢、操作控制等功能。(8)工程師站。實現(xiàn)智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的配置、維護(hù)和管理。(9)“五防”工作站。進(jìn)行“五防”規(guī)則管理,閉鎖不正確的遙控操作。(10)保護(hù)信息管理子站:集成站內(nèi)保護(hù)裝置信息,能夠存儲保護(hù)故障錄波信息,具備修改保護(hù)裝置的保護(hù)定值、切換運行定值區(qū)的功能。(11)圖形網(wǎng)關(guān)機(jī):實現(xiàn)智能變電站的告警直傳與遠(yuǎn)程瀏覽功能。(12)PMU集中器:用于站端PMU數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的通信裝置。(13)站用時間同步系統(tǒng):為全站所有設(shè)備提供統(tǒng)一的時間同步信號,應(yīng)采用GPS和北斗系統(tǒng)雙對時源。
5結(jié)語
智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是建立在常規(guī)變電站自動化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)之上的,智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)各種支撐技術(shù)對于變電站信息傳輸、應(yīng)用模式帶來的變化是全方位的。這種變化所體現(xiàn)的特征將更利于實現(xiàn)信息的綜合應(yīng)用,提高變電站的智能化程度,同時也將對二次系統(tǒng)設(shè)計、實驗、運行帶來深刻的影響。智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)了常規(guī)變電站自動化技術(shù)的發(fā)展與突破,具有明顯的技術(shù)特征,智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的特點,因此可以獲得更高的可靠性和冗余性。
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