任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：現(xiàn)在隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，我國的變電站自動化也得到了提高和發(fā)展，變電站自動化模式在我國發(fā)展應(yīng)用十多年，自動化水平應(yīng)經(jīng)達到了水平。在我國的城市及農(nóng)村的電網(wǎng)改造及建設(shè)中，中低壓變電站已經(jīng)實現(xiàn)無人值班，一些更新改造后的變電站，其自動化裝置的實用性、成熟性在變電站的運行方式中也越來越被依賴。變電站建設(shè)的現(xiàn)代化水平也在智能開關(guān)、光電式電流電壓互感器、變電站運行操作仿真技術(shù)、一次運行在線狀態(tài)的檢測、計算機高速網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用中得到了提高。鑒于此，本文主要分析探討了網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化變電站；自動化系統(tǒng)；應(yīng)用

0引言

近幾年來，變電站的各種微機智能裝置得到了廣泛應(yīng)用，例如微機保護裝置、微機測量控制裝置、微機多功能電能表、微機直流監(jiān)控裝置、微機單相接地選線裝置、微機故障錄波裝置、圖像監(jiān)控裝置等，這些裝置提供了大量的電網(wǎng)運行和控制信息。如何全面迅速地收集和處理這些種類繁多、數(shù)量龐大、實時性和準確性要求高的信息，并進行有效的管理和控制，真正達到無人值班變電所全面監(jiān)控的目的，是擺在自動化人員面前的現(xiàn)實問題。但是，原來常規(guī)的變電站自動化系統(tǒng)因其技術(shù)上的限制難以完成這一艱巨的任務(wù)，因此，變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化成了自動化發(fā)展的必然方向。

1網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)的優(yōu)點

消除了自動化信息采集和傳送的瓶頸。原來的常規(guī)RTU和綜合自動化系統(tǒng)不能全面地采集所有站內(nèi)的信息，只能采用串行通信的方式傳送站內(nèi)少量的實時信息，大量的實時信息無法傳送，歷史信息和圖像等信息更不可想象。由于網(wǎng)絡(luò)化的變電站自動化系統(tǒng)引入了主站系統(tǒng)的前置技術(shù)，采用高性能計算機作為主控，用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行信息傳送，因此解決了上述問題。

大幅度提高了處理能力和交換能力。該系統(tǒng)提供了一個廣闊的、開放的平臺，具有很強的信息處理能力和幾乎無限的擴展能力。

提高了自動化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)信息的可靠性。該系統(tǒng)采用雙機雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用主備熱備用平滑切換的運行方式；所有數(shù)據(jù)和信息均在2臺主控計算機中同時保存；所有設(shè)備及軟件模塊均實時監(jiān)視、自動啟動和切換等。

方便了監(jiān)控站設(shè)置和運行維護。所有主站和廠站的自動化系統(tǒng)均掛在統(tǒng)一、高速、互連的網(wǎng)絡(luò)平臺上，無論主站還是變電站都采用自動化主站系統(tǒng)的技術(shù)，因此，任何一個變電站都可以方便地瀏覽另一個站或全網(wǎng)的信息，這給檢修工作帶來了很大的方便，同時，任意一個變電站都可以方便地升級為監(jiān)控站，通過專業(yè)人員簡單設(shè)置即可取得另外幾個站的信息和控制權(quán)；

減少了很多設(shè)備投資，節(jié)約了大量資金。由于該系統(tǒng)通過軟件實現(xiàn)大量原先需要獨立設(shè)備完成的功能，因此可節(jié)約投資。

2網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)的運用

變電站自動化系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。變電站通過雙網(wǎng)雙機進行系統(tǒng)運行，站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)交換中心交換機，對系統(tǒng)內(nèi)所有路由器、交換機以及數(shù)據(jù)信息進行管理。同時，網(wǎng)絡(luò)交換機與光纖直接連接，且接入變電站或主站采取就近原則，再加上網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)中千兆以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，充分保障了變電站自動化系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的連接速度，進而提高了信息交換的效率。

主控機與智能電子設(shè)備間的連接。網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，使得智能電子設(shè)備與主控機之間的連接更加便利。該系統(tǒng)的主控機連接終端服務(wù)器或插入多串口卡，進行數(shù)據(jù)信息流通，這其中，以太網(wǎng)具有聯(lián)網(wǎng)便捷、信息容量大、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，可以有效取代傳統(tǒng)的串行通信模式。各主控機與智能電子設(shè)備均使用標準的IEC-61850協(xié)議來交換信息，有效實現(xiàn)真正意義上的無縫電力通信體系，并有利于相關(guān)電網(wǎng)技術(shù)的革新與發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)中的故障錄波信息，能夠通過遠程操作，從智能電子設(shè)備中進行讀出。故障錄波裝置，還能夠直接通過網(wǎng)絡(luò)接口，將故障錄波信息發(fā)送給主控機進行儲存。

實時監(jiān)控。系統(tǒng)內(nèi)攝像頭、探頭設(shè)備對影像進行采集，進行實時信息的監(jiān)控。影像監(jiān)控的計算機等設(shè)備都需要通過網(wǎng)絡(luò)接口，與站內(nèi)的自動化網(wǎng)絡(luò)交換器進行連接，進而實現(xiàn)各站點信息的雙向交流。

3網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)在實施中應(yīng)注意的問題

自動化系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)做好規(guī)劃，并與通信規(guī)劃相配套，避免網(wǎng)絡(luò)銜接上的脫節(jié)。并隨著通信和自動化的建設(shè)及時進行調(diào)整。

應(yīng)做好信息通道的分流工作，特別是采用2M通道進行網(wǎng)絡(luò)連接的部分，以避免部分網(wǎng)段上的信息堵塞現(xiàn)象。

所有網(wǎng)絡(luò)交換機和路由器應(yīng)選用質(zhì)量好、功能強的同品牌設(shè)備，并都具有網(wǎng)管功能，以便于網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理。同時在環(huán)網(wǎng)的適當?shù)攸c配置三層交換設(shè)備。

主控計算機應(yīng)采用高可靠性、高性能的工控機，配置足夠的內(nèi)存和硬盤。

所有連接的網(wǎng)絡(luò)線均應(yīng)帶屏蔽，在超五類線以上。與間隔層通信的電纜也應(yīng)采用屏蔽的計算機測控電纜或光纜。各設(shè)備應(yīng)具有良好的接地，并且具有相應(yīng)的防雷隔離措施。

各間隔單元的通信規(guī)約應(yīng)統(tǒng) 一采用標準的通信協(xié)議。對于串行總線通信方式，每條總線上的IED一般不宜超過1O個，以確保系統(tǒng)的實時性。

系統(tǒng)軟件應(yīng)選用集成度高的、運行穩(wěn)定的主站系統(tǒng)軟件進行變電站應(yīng)用的壓縮和擴充。

變電站的計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行環(huán)境應(yīng)達到規(guī)定的溫度和防塵等機房環(huán)境要求。

4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)

4.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

針對工程具體情況，設(shè)計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比*，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

4.2應(yīng)用場所：

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1 實時監(jiān)測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

4.4.2 報警處理

監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發(fā)生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nèi)容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開關(guān)拉閘到次數(shù)，推出報警信息，提示用戶檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3 調(diào)節(jié)與控制

操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當操作人員將就地設(shè)備的遠方/就地切換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現(xiàn)場操作。

級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。

原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間，完成定時控制。

4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

4.4.4 用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

5 系統(tǒng)硬件配置

6 結(jié)語

總而言之，作為電網(wǎng)自動化發(fā)展過程中的重要成果，網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了運用效能與可靠性的大幅。網(wǎng)絡(luò)化變電站自動化系統(tǒng)有利于優(yōu)化變電站的管理水平，通過系統(tǒng)主站與網(wǎng)絡(luò)的高速連接，實現(xiàn)變電站的高效自動化系統(tǒng)。

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作者介紹：

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。