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13651854162摘要：現在隨著計算機技術的高速發展，我國的變電站自動化也得到了提高和發展，變電站自動化模式在我國發展應用十多年，自動化水平應經達到了水平。在我國的城市及農(nong) 村的電網改造及建設中，中低壓變電站已經實現無人值班，一些更新改造後的變電站，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。變電站建設的現代化水平也在智能開關(guan) 、光電式電流電壓互感器、變電站運行操作仿真技術、一次運行在線狀態的檢測、計算機高速網絡的廣泛應用中得到了提高。鑒於(yu) 此，本文主要分析探討了網絡化變電站自動化係統的應用情況，以供參閱。
關(guan) 鍵詞：網絡化變電站；自動化係統；應用
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用，例如微機保護裝置、微機測量控製裝置、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運行和控製信息。如何全麵迅速地收集和處理這些種類繁多、數量龐大、實時性和準確性要求高的信息，並進行有效的管理和控製，真正達到無人值班變電所全麵監控的目的，是擺在自動化人員麵前的現實問題。但是，原來常規的變電站自動化係統因其技術上的限製難以完成這一艱巨的任務，因此，變電站自動化係統的網絡化成了自動化發展的必然方向。
1網絡化變電站自動化係統的優(you) 點
消除了自動化信息采集和傳(chuan) 送的瓶頸。原來的常規RTU和綜合自動化係統不能全麵地采集所有站內(nei) 的信息，隻能采用串行通信的方式傳(chuan) 送站內(nei) 少量的實時信息，大量的實時信息無法傳(chuan) 送，曆史信息和圖像等信息更不可想象。由於(yu) 網絡化的變電站自動化係統引入了主站係統的前置技術，采用高性能計算機作為(wei) 主控，用網絡技術進行信息傳(chuan) 送，因此解決(jue) 了上述問題。
大幅度提高了處理能力和交換能力。該係統提供了一個(ge) 廣闊的、開放的平台，具有很強的信息處理能力和幾乎無限的擴展能力。
提高了自動化係統及數據信息的可靠性。該係統采用雙機雙網結構，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台主控計算機中同時保存；所有設備及軟件模塊均實時監視、自動啟動和切換等。
方便了監控站設置和運行維護。所有主站和廠站的自動化係統均掛在統一、高速、互連的網絡平台上，無論主站還是變電站都采用自動化主站係統的技術，因此，任何一個(ge) 變電站都可以方便地瀏覽另一個(ge) 站或全網的信息，這給檢修工作帶來了很大的方便，同時，任意一個(ge) 變電站都可以方便地升級為(wei) 監控站，通過專(zhuan) 業(ye) 人員簡單設置即可取得另外幾個(ge) 站的信息和控製權；
減少了很多設備投資，節約了大量資金。由於(yu) 該係統通過軟件實現大量原先需要獨立設備完成的功能，因此可節約投資。
2網絡化變電站自動化係統的運用
變電站自動化係統的聯網。變電站通過雙網雙機進行係統運行，站內(nei) 網絡交換中心交換機，對係統內(nei) 所有路由器、交換機以及數據信息進行管理。同時，網絡交換機與(yu) 光纖直接連接，且接入變電站或主站采取就近原則，再加上網絡化變電站自動化係統中千兆以太網技術的應用，充分保障了變電站自動化係統與(yu) 網絡的連接速度，進而提高了信息交換的效率。
主控機與(yu) 智能電子設備間的連接。網絡化變電站自動化係統的應用，使得智能電子設備與(yu) 主控機之間的連接更加便利。該係統的主控機連接終端服務器或插入多串口卡，進行數據信息流通，這其中，以太網具有聯網便捷、信息容量大、應用廣泛等優(you) 點，可以有效取代傳(chuan) 統的串行通信模式。各主控機與(yu) 智能電子設備均使用標準的IEC-61850協議來交換信息，有效實現真正意義(yi) 上的無縫電力通信體(ti) 係，並有利於(yu) 相關(guan) 電網技術的革新與(yu) 發展。網絡化變電站自動化係統中的故障錄波信息，能夠通過遠程操作，從(cong) 智能電子設備中進行讀出。故障錄波裝置，還能夠直接通過網絡接口，將故障錄波信息發送給主控機進行儲(chu) 存。
實時監控。係統內(nei) 攝像頭、探頭設備對影像進行采集，進行實時信息的監控。影像監控的計算機等設備都需要通過網絡接口，與(yu) 站內(nei) 的自動化網絡交換器進行連接，進而實現各站點信息的雙向交流。
3網絡化變電站自動化係統在實施中應注意的問題
自動化係統的整體(ti) 網絡應做好規劃，並與(yu) 通信規劃相配套，避免網絡銜接上的脫節。並隨著通信和自動化的建設及時進行調整。
應做好信息通道的分流工作，特別是采用2M通道進行網絡連接的部分，以避免部分網段上的信息堵塞現象。
所有網絡交換機和路由器應選用質量好、功能強的同品牌設備，並都具有網管功能，以便於(yu) 網絡的統一管理。同時在環網的適當地點配置三層交換設備。
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(nei) 存和硬盤。
所有連接的網絡線均應帶屏蔽，在超五類線以上。與(yu) 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，並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議。對於(yu) 串行總線通信方式，每條總線上的IED一般不宜超過1O個(ge) ，以確保係統的實時性。
係統軟件應選用集成度高的、運行穩定的主站係統軟件進行變電站應用的壓縮和擴充。
變電站的計算機及網絡設備的運行環境應達到規定的溫度和防塵等機房環境要求。
4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化係統
4.1方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、開放式網絡係統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內(nei) 運行的人機聯係界麵，實現管理控製間隔層設備等功能，形成全站監控，並與(yu) 遠方監控、調度通信；間隔層由若幹個(ge) 二次子係統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體(ti) 情況，設計方案具有高可靠性，易於(yu) 擴充和友好的人機界麵，性能價(jia) 格比*，監控係統由站控層和間隔層兩(liang) 部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。
4.2應用場所：
適用於(yu) 公共建築、工業(ye) 建築、居住建築等各行業(ye) 35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。
4.3係統結構
4.4係統功能
4.4.1 實時監測
Acrel-1000變電站綜合自動化係統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。
4.4.2 報警處理
監控係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作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫麵上用顏色改變並閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為(wei) 實時報警和曆史報警，曆史報警條文具備選擇查詢並打印的功能。
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。
次事故報警發生階段，允許下一個(ge) 報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nei) 容。報警處理具備在主計算機上予以定義(yi) 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(yi) 作為(wei) 預告報警和事故報警。
3）開關(guan) 事故跳閘到次數或開關(guan) 拉閘到次數，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形式，包括彈窗、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於(yu) 以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
4.4.3 調節與(yu) 控製
操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。
操作控製分為(wei) 四級：
第控製，設備就地檢修控製。具有優(you) 先級的控製權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關(guan) 放在就地位置時，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。
級控製，間隔層後備控製。其與(yu) 第三級控製的切換在間隔層完成。
第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控製，遠方控製，優(you) 先級。
原則上間隔層控製和設備就地控製作為(wei) 後備操作或檢修操作手段。為(wei) 防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監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，保證隻有在上一次操作步驟完成後，才進行下一步操作。同一時間隻允許一種控製方式。
納入控製的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guan) 及帶電動機構的接地開關(guan) ；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方複歸及遠方投退連接片。
3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關(guan) 閉時間，完成定時控製。
4）監控係統的控製輸出。控製輸出的接點為(wei) 無源接點，接點的容量對直流為(wei) 110V（220V）、5A，對交流為(wei) 220V、5A。
4.4.4 用戶權限管理
係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 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(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的保障。
5 係統硬件配置
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
35kV變電站綜合自動化係統 | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網絡運行，實現無人值班模式；根據順序事件記錄、曆史曲線、故障錄波，協助運維人員實現快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數，對配電係統和用電設備進行用能分析和能效管理 |
網關(guan) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從(cong) ）、104（主、從(cong) ）、建築能耗、SNMP、MQTT 等協議上傳(chuan) ，支持斷點續傳(chuan) 、XML、JSON進行數據傳(chuan) 輸、支持標準8GB SD卡（32GB）、支持不同協議向多平台轉發數據；每個(ge) 設備的多個(ge) 報警設置。輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口； |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(ge) 擴展插件可以采集5路弧光信號： | ||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝於(yu) 中壓開關(guan) 櫃的母線室、斷路器室或電纜室，也可於(yu) 低壓櫃。弧光探頭的檢測範圍為(wei) 180°，半徑0.5m的扇形區域； | |
35kV/10kV/6kV 進線櫃電能質量 在線監測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控製及顯示、遠方/就地、分合閘、儲(chu) 能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈衝(chong) 輸出、4～20mA輸出； |
35kV/10kV/ 6kV傳(chuan) 感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； |
變壓器接頭測溫低壓進出線櫃接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | |
櫃內(nei) 環境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳(chuan) 感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發射頻率：5min，傳(chuan) 輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩(liang) 種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳(chuan) ，ATC600-Z到ATC600-C的傳(chuan) 輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳(chuan) 輸的數據，1路485,2路報警出口。 |
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量
|
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩(liang) 圈變/三圈變差動速斷保護、比例製動差動保護； | ||
AM6-TB | 變壓器後備保護測控、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩(liang) 段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT並列/解列、PT監測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩(liang) 段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯 | AM6-B | 兩(liang) 進線備投/母聯備投/自適應備投、聯切備投、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯切/告警、檢同期、合環保護； |
6 結語
總而言之，作為(wei) 電網自動化發展過程中的重要成果，網絡化變電站自動化係統實現了運用效能與(yu) 可靠性的大幅。網絡化變電站自動化係統有利於(yu) 優(you) 化變電站的管理水平，通過係統主站與(yu) 網絡的高速連接，實現變電站的高效自動化係統。
參考文獻
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[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版．
[5]魏萍.網絡化變電站自動化係統的應用
安科瑞侯文莉
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