淺析網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統的應用

摘要：現在隨著(zhù)計算機技術(shù)的高速發(fā)展，我國的變電站自動(dòng)化也得到了提高和發(fā)展，變電站自動(dòng)化模式在我國發(fā)展應用十多年，自動(dòng)化水平應經(jīng)達到了水平。在我國的城市及農村的電網(wǎng)改造及建設中，中低壓變電站已經(jīng)實(shí)現無(wú)人值班，一些更新改造后的變電站，其自動(dòng)化裝置的實(shí)用性、成熟性在變電站的運行方式中也越來(lái)越被依賴(lài)。變電站建設的現代化水平也在智能開(kāi)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(xiàn)狀態(tài)的檢測、計算機高速網(wǎng)絡(luò )的廣泛應用中得到了提高。鑒于此，本文主要分析探討了網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統的應用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )化變電站；自動(dòng)化系統；應用

引言

近幾年來(lái)，變電站的各種微機智能裝置得到了廣泛應用，例如微機保護裝置、微機測量控制裝置、微機多功能電能表、微機直流監控裝置、微機單相接地選線(xiàn)裝置、微機故障錄波裝置、圖像監控裝置等，這些裝置提供了大量的電網(wǎng)運行和控制信息。如何迅速地收集和處理這些種類(lèi)繁多、數量龐大、實(shí)時(shí)性和準確性要求高的信息，并進(jìn)行有效的管理和控制，達到無(wú)人值班變電所監控的目的，是擺在自動(dòng)化人員面前的現實(shí)問(wèn)題。但是，原來(lái)常規的變電站自動(dòng)化系統因其技術(shù)上的限制難以完成這一艱巨的任務(wù)，因此，變電站自動(dòng)化系統的網(wǎng)絡(luò )化成了自動(dòng)化發(fā)展的必然方向。

1、網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統的優(yōu)點(diǎn)

消除了自動(dòng)化信息采集和傳送的瓶頸。原來(lái)的常規RTU和綜合自動(dòng)化系統不能*面地采集所有站內的信息，只能采用串行通信的方式傳送站內少量的實(shí)時(shí)信息，大量的實(shí)時(shí)信息無(wú)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(dòng)化系統引入了主站系統的前置技術(shù)，采用高性能計算機作為主控，用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)進(jìn)行信息傳送，因此解決了上述問(wèn)題。

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

提高了自動(dòng)化系統及數據信息的可靠性。該系統采用雙機雙網(wǎng)結構，采用主備熱備用平滑切換的運行方式；所有數據和信息均在2臺主控計算機中同時(shí)保存；所有設備及軟件模塊均實(shí)時(shí)監視、自動(dòng)啟動(dòng)和切換等。

方便了監控站設置和運行維護。所有主站和廠(chǎng)站的自動(dòng)化系統均掛在統一、高速、互連的網(wǎng)絡(luò )平臺上，無(wú)論主站還是變電站都采用自動(dòng)化主站系統的技術(shù)，因此，任何一個(gè)變電站都可以方便地瀏覽另一個(gè)站的信息，這給檢修工作帶來(lái)了很大的方便，同時(shí)，任意一個(gè)變電站都可以方便地升級為監控站，通過(guò)專(zhuān)業(yè)人員簡(jiǎn)單設置即可取得另外幾個(gè)站的信息和控制權；

減少了很多設備投資，節約了大量資金。由于該系統通過(guò)軟件實(shí)現大量原先需要獨立設備完成的功能，因此可節約投資。

2、網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統的運用

變電站自動(dòng)化系統的聯(lián)網(wǎng)。變電站通過(guò)雙網(wǎng)雙機進(jìn)行系統運行，站內網(wǎng)絡(luò )交換中心交換機，對系統內所有路由器、交換機以及數據信息進(jìn)行管理。同時(shí)，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(dòng)化系統中千兆以太網(wǎng)技術(shù)的應用，充分保障了變電站自動(dòng)化系統與網(wǎng)絡(luò )的連接速度，進(jìn)而提高了信息交換的效率。

主控機與智能電子設備間的連接。網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統的應用，使得智能電子設備與主控機之間的連接更加便利。該系統的主控機連接終端服務(wù)器或插入多串口卡，進(jìn)行數據信息流通，這其中，以太網(wǎng)具有聯(lián)網(wǎng)便捷、信息容量大、應用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可以有效取代傳統的串行通信模式。各主控機與智能電子設備均使用標準的IEC-61850協(xié)議來(lái)交換信息，有效實(shí)現意義上的無(wú)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(dòng)化系統中的故障錄波信息，能夠通過(guò)遠程操作，從智能電子設備中進(jìn)行讀出。故障錄波裝置，還能夠直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口，將故障錄波信息發(fā)送給主控機進(jìn)行儲存。實(shí)時(shí)監控。系統內攝像頭、探頭設備對影像進(jìn)行采集，進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的監控。影像監控的計算機等設備都需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口，與站內的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )交換器進(jìn)行連接，進(jìn)而實(shí)現各站點(diǎn)信息的雙向交流。

3、網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統在實(shí)施中應注意的問(wèn)題

自動(dòng)化系統的整體網(wǎng)絡(luò )應做好規劃，并與通信規劃相配套，避免網(wǎng)絡(luò )銜接上的脫節。并隨著(zhù)通信和自動(dòng)化的建設及時(shí)進(jìn)行調整。

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

所有網(wǎng)絡(luò )交換機和路由器應選用質(zhì)量好、功能強的同品牌設備，并都具有網(wǎng)管功能，以便于網(wǎng)絡(luò )的統一管理。同時(shí)在環(huán)網(wǎng)的適當地點(diǎn)配置三層交換設備。

主控計算機應采用高可靠性、高性能的工控機，配置足夠的內存和硬盤(pán)。

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

各間隔單元的通信規約應統 一采用標準的通信協(xié)議。對于串行總線(xiàn)通信方式，每條總線(xiàn)上的IED一般不宜超過(guò)1O個(gè)，以確保系統的實(shí)時(shí)性。

系統軟件應選用集成度高的、運行穩定的主站系統軟件進(jìn)行變電站應用的壓縮和擴充。

變電站的計算機及網(wǎng)絡(luò )設備的運行環(huán)境應達到規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(dòng)化系統

4.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，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備的就地監控功能。

針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，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應用場(chǎng)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(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1 實(shí)時(shí)監測

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)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

監控系統具有事故報警功能。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(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、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(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。

事故報警通過(guò)手動(dòng)，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(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。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(hù)序列設置四種規定的運行限值（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(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3 調節與控制

操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現場(chǎng)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、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)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(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機構的接地開(kāi)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(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。

4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5a，對交流為220V、5a。

4.4.4 用戶(hù)權限管理

系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

5、系統硬件配置

6、結語(yǔ)

總而言之，作為電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中的重要成果，網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統實(shí)現了運用效能與可靠性的大幅。網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統有利于優(yōu)化變電站的管理水平，通過(guò)系統主站與網(wǎng)絡(luò )的高速連接，實(shí)現變電站的自動(dòng)化系統。

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[5]魏萍.網(wǎng)絡(luò )化變電站自動(dòng)化系統的應用

作者介紹：

魏健輝，女，現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(dòng)化系統、電力監控系統解決方案。