（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市 311122）
摘要：随着人们对供电系统的可靠性、安全性要求的日益提高,电站自动化系统已广泛地应用到各个领域。电站自动化系统借助现代的网络技术和计算机技术实时监视电力系统的运行参数(包括开关状态,故障状态和位置,电压、电流等实时变化的电气参数,报警信号等),进行事件记录、波形记录等。这些数据不断地传送至电力监控计算机(简称监控中心),并实施遥控命令,使运行管理人员可以通过监控中心全面了解电力系统的运行工况,准确、快速地判断故障位置和故障原因,简便地实现各种数据分析,包括负荷分析、电能消耗分析、电能质量分析等。对于一些难以判断的故障,可以通过波形记录来帮助管理人员分析故障原因。
关键词：电站自动化;远程终端单元;电力监控系统;供电系统
1变电站自动化发展历程
变电站二次部分产品按其功能,大致分为4大类,即继电保护、故障录波、监控装置和远动设备。变电站自动化发展历程,按其系统模式可分为以下3个阶段。第一阶段(20世纪80年代及以前):面向功能设计的集中式远程终端单元(RTU)+常规保护装置模式。变电站自动化的基本方案是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU。自动化的主要功能是实现远程调度通信,使系统具有“二遥”或“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)功能;继电保护及监控装置一般通过硬节点接入系统或通过串行口实现通信。第二阶段(20世纪90年代初期):面向功能设计的分布式测控装置+微机保护模式。单元式微机保护、按功能设计的分散式微机测控装置得到了广泛应用。微机保护与测控装置相对独立,通过通信管理单元将各自的信息送到控制室的后台或调度端计算机。系统采用现场总线、网络及继电保护(包括安全自动装置),按功能划分的测控装置独立运行,通过通信实现数据信息的交换,这类系统的不足是电缆较多,扩展性功能不强。第三阶段(20世纪90年代中期):面向间隔、面向对象(Object-Oriented)设计的分层分布式结构模式。系统采用分层分布式的系统架构,保护测控单元按间隔对象设计。该技术得益于计算机技术、网络及通信技术的快速发展,是一种真正意义上的分层分布式自动化系统。由于采用了先进的网络通信技术和面向对象设计,该系统配置灵活、扩展方便。
2新型电站自动化系统在企业变电站中的应用
2.1电网概况
宝钢某工程设一座110/10kV总降压变电所(简称总降)。总降设3台110 kV/10 kV,90MVA有载调压电力变压器。110kV主接线采用线路—变压器组接线方式。总降用10kV系统向工程各机组、公辅区开关站放射式供电。10kV系统采用单母线分段接线方式。总降变电所共设6段10kV母线(分别命名为1A/1B、2A/2B、3A/3B段),每段母线额定电流为4 000A。其中1A/1B段分别通过一台4 000A断路器接于1#主变的二次侧;2A/2B段各通过一台4 000A断路器接于2#主变的二次侧;3A/3B段各通过一台4 000A断路器接于3#主变的二次侧。在1A段与2B段之间、2A段与3B段之间、3A段与1B之间分别设置母线分段开关。正常供电情况下,分段断路器断开运行,当任一受电回路(110kV线路或主变压器)停运时,分段断路器闭合,由正常的两路受电带四段母线保证全部负荷的正常供电。
2.2系统构成
该系统可按“无人值班”进行设计,系统采用分层分布式的控制结构,设置监控层后台监控系统和分布式间隔层保护、测量、控制装置。监控层后台监控系统采用双机冗余配置,互为热备用。各变电所间隔层微机保护单元相互独立,互不影响,功能上不依赖于监控系统,系统内任意组件发生故障,均不影响间隔层设备的正常运行,不引起保护误动作。
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2.2.1站控层(中央监控层)
站控层为该系统所有设备监视、测量、控制、管理的中心,通过光纤传输、接收现场采集的开关量、模拟量与电能量信息和其他特殊设备的通信信息数据,以及向现场设备发布遥控命令,通过远动通信服务器NSX 600(含GPS模块)对时,并与能源计量系统进行远程数据通信。站控层设2台数据服务器和2台操作员工作站,放置在总降变电所主控室内,上述设备之间采用局域网通信方式。局域网也为系统中的各节点或节点之间提供高速数据通道,并通过系统网络控制软件来协调系统各节点之间的运行。系统配置1台高性能的移动工程师站,以便于日常维护及画面修改等工作。站控层同时配置1台事件记录打印机和1台趋势曲线打印机,实现系统的打印功能。站控层配置1台通信服务器,用于接收并发送GPS对时信号,并与能源计量系统进行通信。站控层配置1台高性能的工业级光纤以太网交换机以及配套的网络连接电缆,用于站控层设备与间隔层设备之间的数据交换。站控层同时配置1面UPS柜,为站控层重要设备提供独立、稳定、可靠的工作电源。数据服务器是计算机监控系统的数据库中心,负责网络管理、数据存档、下达操作控制命令等。两台数据服务器同时工作,互为热备用。服务器软件建立在CORBA跨平台服务中间件之上,以CORBA标准向前置系统以及各工作站提供服务,提高了系统的开放性。服务器系统具有完整的容错检测和修复功能,内嵌数据库冗余机制,保证了系统的冗余热备份的要求。此外,服务器系统还具有嵌入式实时数据库,与前置系统的实时库采用实时通信技术,充分保证了系统整体上的实时性,而且与大型商用数据库实现了有机的结合。操作员工作站是该系统的主要人机界面,用于显示图形及报表,显示和查询事件记录、报警状态、设备状态和参数,指导操作,解释和下达操作、控制命令等。通过操作员工作站,运行值班人员可实现对变电所的生产运行设备的运行监视和操作控制。操作员工作站具有常规控制屏的全部功能,还具有音响报警处理功能。当变电站监视的设备产生预报警信号或事故信号时,系统根据报警类型,驱动语音报警装置,发出不同的语音报警,通知运行值班人员,以便及时处理。两台操作员工作站同时工作,互为热备用。远动通信服务器NSX 600通过远动信道与厂级能源计量系统进行远程数据通信,传送电能量数据。远动通信服务器满足直采-直送原则,可直接从网上获取数据,经筛选、归并,按对方系统要求建立远动功能所需的远传数据库。远动通信服务器上具有屏蔽遥控功能的措施。
2.2.2间隔层(开关柜)
间隔层为各电气室设备监视、测量、控制、管理的子站,通过现场总线或硬接线接收现场采集的开关量、模拟量与电能量信息,同时可向现场设备发送遥控命令,通过网络同步对时。间隔层主要设备包括规约转换装置、综合测控装置及网络系统,每个电气室分别组屏一面。在总降变电所内设置一面故障录波柜,并与监控系统实现通信。间隔层的微机保护装置(除主变差动保护单独组屏外)就地安装在开关柜上,间隔电脑、综合测控装置及网络系统等另外组屏。间隔电脑与综合测控装置、微机保护装置、直流屏、柴油发电机之间的通信采用规约转换装置(品牌为国电南思,型号为NSX 643)。它可支持多种接口方式,如RS-485、RS-422、RS-232等,采用背插式机箱,各插板都具有独立的CPU,支持热插拔;综合测控装置通过硬接线采集系统中(无法通过通信装置采集的)的模拟量、开关量信息。
2.2.3通信层
间隔层至站控层的网络通信介质采用光纤。配置1台高性能的工业级光纤以太网交换机以及配套的网络连接电缆,用于站控层设备与间隔层设备之间的数据交换。各电气室、主控室均采用2根多模铠装的6芯光缆,组成光纤环网。网络系统符合国际标准化组织OSI模型。监控系统网络管理软件具有网络拓扑分析功能,能自动监测网络自身和各个环节的工作状态,自动选择、协调各网络节点的工作。
结束语：
采用了电站自动化系统后,不仅实现了对总降的实时监控以及远动要求,同时友好的界面方便了工作人员对系统运行情况进行了解,特别是满足工程分期实施不断扩展的需求,大大提高了系统的可维护性。
参考文献：
[1]施耐德电气有限公司.电气装置应用(设计)指南[G].25-28
[2]朱林根.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005.23-45
[3]洪良山.变电站自动化的现状与发展.电力自动化设备,1999,19(4):20 -24
论文作者:刘加英
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
标签：系统论文; 间隔论文; 装置论文; 通信论文; 设备论文; 变电站论文; 网络论文; 《电力设备》2017年第35期论文;