摘要：變電所自動化控製係統是對變電所執行自動監視、測量、控製和協調的綜合性係統。本文對變電所自動化控製中的計算機監控係統和監控保護分別進行了分析,並著重探討了變電所自動化控製係統應用中的幾個(ge) 問題:通信網絡和備用電源自投裝置等。

關(guan) 鍵詞：監控係統；微機繼電保護；通信網絡

0引言

隨著近年來不斷地加大對基礎設施的建設,電網投資與(yu) 建設的規模亦不斷擴大,對電網的安全、穩定、、智能化運行亦提出了更高的要求,尤其是隨著當今世界電力電子技術地高速發展,變電所的自動化程度已愈來愈高。在此背景下,應運產(chan) 生了一種自動控製及無人化運行的係統——變電站綜合自動化係統。利用計算機控製技術、網絡通信等技術,變電所的自動化控製係統將變電所的一次、二次設備(包括數據采集、運行控製、保護、ATS自動轉換設備等)進行功能塊整合、分組和優(you) 化,以實現對變電所設備進行在線時測量、監視、控製、記錄。

1變電所監控係統的基本功能

1.1 采集與處理數據

主變運行溫度、母線電壓、電流、功率因數等參數采用數據采集單元進行實時數據的采集和處理。微機係統通過采集以上數據,對數據庫進行更新。

1.2 控製功能

控製功能包括對變電所各電壓等級斷路器、消弧線圈、主變風機、控製無功補償(chang) 接觸器等進行就地與(yu) 遠程控製。

1.3 報警事件處置

控製係統有兩(liang) 種報警類型,一:提示性報警,二:事故性報警。前者包括設備狀態一般性異常報警、數據超限、主站、從(cong) 站的某個(ge) 單元、模塊狀態異常等,後者包括非操作引起的斷路器跳閘、保護聯鎖開關(guan) 動作等等。

1.4 時間順序記錄事件功能

計算機監控係統以ms級時間單位對斷路器狀態、主變參數、一、二次線路參數、保護元件的動作信號信息進行采集並記錄,並能在顯示器上進行顯示及打印機上進行打印。

1.5 在線統計計算

根據采樣的實時數據,能夠計算每一時間間隔的的電壓值、電流值、有功功率、無功功率、有功係數、主變溫度值、量動作狀態等,並給出以上數據的按年、月、日進行劃分的分時段統計數據。比如電壓、電流的值、,功率因數的合格率等。

1.6 顯示及打印畫麵

變電所配電係統一次接線圖、直流係統圖能夠在顯示器上顯示,能夠顯示統計數據、某些關(guan) 鍵數據曆史變化曲線、某些報警事件,能夠打印曆史數據、報警記錄等等。

1.7 係統的自我診斷和自我

監控係統能夠在線實時診斷係統的硬件、軟件運行情況,一旦發現異常,即能生成並發出報警信息。自我診斷的範圍包括:主站、從(cong) 站係統、I/O單元、模組、外設、軟件故障等,非嚴(yan) 重的提示報警,係統可以進行自我。

1.8 平日管理功能

平日管理功能指負責計算機監控係統的工程師對係統進行的日常檢查、管理、維護、更新優(you) 化等工作。包括功能維護管理和數據庫維護管理兩(liang) 方麵內(nei) 容。功能維護管理包括自動化控製係統的啟動停止控製,對各種應用功能運行狀態的監測,各種應用數據的顯示圖表的加載、生成和編輯。數據庫維護是工程師對數據庫中的應用參數進行增刪和修改。

2繼電保護功能和應用

2.1 保護功能

(1)變壓器一般配置差動保護和瓦斯保護兩(liang) 種主保護,配置零序電流保護、過流保護等後備保護。

(2)110KV以下線路測控保護配置重合閘和過電流保護,110KV以上線路測控保護配置零序電流保護、綜合重合閘保護等。

2.2 微機繼電保護原理

(1)硬件係統:微機繼電保護硬件係統是由大量的IC(集成電路)組成,通常由CPU、定時器、存儲(chu) 器、寄存器、A/D轉換器、D/A轉換等部件組成。而依靠數據采集係統(該係統主要由采樣保持電路、模數轉換器(A/D轉換器)等組成)來完成微機繼電保護係統中的的信息獲取工作。

(2)軟件係統:軟件係統主要分為(wei) 監控程序和係統程序,監控程序的作用是對包括輸入、輸出狀態,設定、修改和顯示保護裝置的參數值進行監視,同時控製微機保護裝置的硬件電路狀態;係統程序是監控程序的運行環境係統程序。係統程序的主要功能是:1)循環自檢功能,2)中斷響應功能,3)事件處理功能。

3主要問題的分析研究

3.1 通信技術

變電所自控係統常見的有如下幾種通信網絡技術:(1)使用傳(chuan) 統的RS-232/485現場總線進行數據低速傳(chuan) 輸,(2)采用局部控製網絡如常見的Lonworks和CAN兩(liang) 種通信技術實現數據的中速傳(chuan) 輸,(3)采用Ethernet實現站內(nei) 設備的分布式連接。係統結構由監控主機、交換機、現場控製模塊組成,監控主機通過Ethernet傳(chuan) 輸實時數據,實現人機對話,完成監控管理等功能。

3.2 ATS(備用電源自動切換裝置)

為(wei) 保證ATS能夠正常地工作,通常需要注意以下幾點:

(1)ATS應能實時監測工作母線的電壓狀態,當工作母線故障、電源變壓器故障、斷路器因為(wei) 某種原因跳閘時,將引起工作母線失壓,這時ATS應該能夠瞬間自動切換投入使用,以保證負荷的不間斷供電。

(2)當ATS失電時,ATS自投裝置應不動作,因為(wei) 如果在此狀態下勉強對事故產(chan) 生響應,將ATS切入網絡,其不能發揮任何作用。(3)供電係統發生故障時,一定要先排除係統故障,然後才可將ATS投入使用,否則很有可能將備用電源投入到故障網絡中,使發生故障的網絡不但不能解除故障,反而使故障程度進一步發生難以預測的惡化的後果。

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

6 結語

在當今世界科學技術和社會(hui) 生產(chan) 力迅速提高的今天,采用變電所自動化控製係統,能夠地減少人員投入、提高工作效率,保證電力供應的高質、穩定、連續和可靠運行,同時地提高了整個(ge) 電力係統的自動化控製水平。本文對變電所自動化控製運行係統進行了概括性地分析和研究,隨著現代電力電子技術、網絡通信技術、自動化控製技術、計算機技術、AI等技術的迅速發展,必將進一步地提高變電所自動化控製係統的自動化程度,其功能亦將會(hui) 更加完善和強大,以不斷滿足社會(hui) 快速進步對電力發展的需要。

安科瑞侯文莉