安科瑞 劉秋霞

摘要：當(dāng)前，智能電網(wǎng)得到了良好發(fā)展，且應(yīng)用覆蓋范圍日益擴(kuò)大，電網(wǎng)建設(shè)的智能化水平得到了顯著提高。在智能電網(wǎng)相應(yīng)體系中，智能變電站占據(jù)著關(guān)鍵性地位，對(duì)于智能電網(wǎng)的正常運(yùn)行和良好發(fā)展具有至關(guān)重要的影響。文中簡(jiǎn)述了智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概念，并結(jié)合相關(guān)案例，探究了智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以期為智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用集成化的智能設(shè)備，此類智能設(shè)備具有較強(qiáng)的先進(jìn)性和可靠性，且具有低碳環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要求全站信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，并要求實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的信息共享。通過(guò)對(duì)智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)集成和優(yōu)化，能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，并強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)的操作控制和運(yùn)行管理，且能對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行綜合分析，還具備智能告警等功能。

2案例概況

某110kV智能變電站具備兩臺(tái)主變，具有2×50 MVA的總?cè)萘?，所設(shè)置的電壓等級(jí)分別110kV、35kV 以及10kV。其中，110kV接線采用單母分段方式，具有2回本期出線，并聯(lián)220kV某變電站；35kV接線采用單母分段方式，具有2回本期出線；10kV接線采用單母分段方式，具有4回本期出線，且對(duì)2組電容器進(jìn)行設(shè)置，具有2×4008 kvar的補(bǔ)償容量。

3 智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

該系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，將間隔作為單位，按照對(duì)象實(shí)施具體設(shè)計(jì)。系統(tǒng)選用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问阶鳛橄到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠穩(wěn)定。網(wǎng)絡(luò)終端為變電站系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，且能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。就功能邏輯而言，變電站相應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)DL/T860相關(guān)規(guī)定的滿足。系統(tǒng)主要由以下各層構(gòu)成。

1. 過(guò)程層。該層的主要構(gòu)件包括智能終端、互感器以及合并單元，能實(shí)現(xiàn)對(duì)控制命令的執(zhí)行，并實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，且具備對(duì)運(yùn)行電氣量進(jìn)行采集的功能。

2. 間隔層。該層主要包括如下子系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)記錄分析、計(jì)量以及測(cè)量保護(hù)等，即使站控層以及網(wǎng)絡(luò)處于失效狀態(tài)，仍能實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控設(shè)備相關(guān)命令的執(zhí)行。

3. 站控層。該層除主機(jī)外，還包括網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、操作員工作站等，能實(shí)現(xiàn)對(duì)人機(jī)聯(lián)系界面的清晰生成，并對(duì)過(guò)程層與間隔層各自的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌控，同時(shí)，其內(nèi)部構(gòu)建有系統(tǒng)完善的管理以及監(jiān)控站，能時(shí)刻保持與遠(yuǎn)方監(jiān)控站以及調(diào)度的良好通信。

4. 基于設(shè)計(jì)具體需求，該系統(tǒng)主要具備如下功能：遙測(cè)量；遙信；遙控；遙調(diào)。

3.2硬件

3.2.1站控層設(shè)備

遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置，主要對(duì)調(diào)度端相應(yīng)的接口以及規(guī)約轉(zhuǎn)換等問(wèn)題進(jìn)行解決，且通信接口數(shù)量充足，能與調(diào)度端實(shí)現(xiàn)良好通信；主機(jī)兼操作員工作站，能確保實(shí)現(xiàn)安全可靠的操作，并增強(qiáng)操作的便捷性和直觀性。站控層設(shè)備應(yīng)具備主通道通信以及備通道通信的相應(yīng)功能；配置相關(guān)裝置，實(shí)現(xiàn)故障錄波，并能實(shí)現(xiàn)通信記錄分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類故障及隱患并發(fā)出警報(bào)，預(yù)先對(duì)故障處理策略進(jìn)行科學(xué)擬定，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速排除；確保通信記錄具備良好的完整性；對(duì)保護(hù)裝置針對(duì)故障是否作出正確及時(shí)的應(yīng)對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了解，若未能作出應(yīng)對(duì)，應(yīng)及時(shí)查找并解決相關(guān)隱患；通信在線監(jiān)視終端應(yīng)具備相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程維護(hù)和實(shí)時(shí)監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信信息的完整記錄，且能對(duì)通信隱患及相關(guān)故障發(fā)生告警，并能對(duì)通信狀態(tài)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)視。

3.2.2間隔層設(shè)備

間隔層主要包括以下設(shè)備：主變保護(hù)與測(cè)控裝置、智能終端、110kV線路以及相應(yīng)的分段保護(hù)測(cè)控裝置；35kV線路以及相應(yīng)的集分段保護(hù)、計(jì)量測(cè)控以及故錄等功能為一體的裝置；10kV線路以及相應(yīng)的集電容器保護(hù)、計(jì)量測(cè)控以及故錄等功能為一體的裝置。

3.2.3過(guò)程層設(shè)備

過(guò)程層主要包括以下設(shè)備：主變?nèi)齻?cè)合并單元、智能終端裝置；主變非電量保護(hù)以及本體智能終端裝置；主變中性點(diǎn)電流以及間隙電流并入主變110kV相應(yīng)側(cè)合并單元；110kV各間隔合并單元以及智能終端裝置；110kV母線電壓互感器合并單元以及智能終端裝置。

3.3軟件

對(duì)于各類異常狀況以及事故，監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)之進(jìn)行自動(dòng)分類，并發(fā)出警報(bào)，且能以事故呈現(xiàn)出的嚴(yán)重程度作為依據(jù)，對(duì)事故等級(jí)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)相應(yīng)的標(biāo)志等會(huì)保持閃光狀態(tài)。當(dāng)相關(guān)操作人員對(duì)之實(shí)施復(fù)位操作后，指示燈才會(huì)熄滅。監(jiān)控系統(tǒng)還能對(duì)測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的限值以及越限值進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)發(fā)生預(yù)先情況時(shí)，即將警報(bào)發(fā)出，并對(duì)控制傳達(dá)相應(yīng)的畫面。

3.3.1 系統(tǒng)模塊類型

監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下各層構(gòu)成：（1）應(yīng)用層，該層主要包括系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)、通信管理以及系統(tǒng)主控等模塊；（2）應(yīng)用服務(wù)層，該層主要構(gòu)件為應(yīng)用服務(wù)器；（3）底層，該層主要包括歷史以及參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)組態(tài)模塊，主要包括以下模塊。

1. 圖形監(jiān)控模塊。該模塊能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，且能對(duì)之實(shí)施的控制操作。

2. 歷史報(bào)警模塊。該模塊可分為兩類，一類是歷史報(bào)警模塊，能實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史報(bào)警相關(guān)信息的查詢，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站相應(yīng)的遙信變位以及各項(xiàng)事故的檢索查詢，并提供相關(guān)依據(jù)幫助事故排查分析 ；一類是實(shí)時(shí)報(bào)警模塊，能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)報(bào)警信息的準(zhǔn)確描述。

3. 曲線瀏覽模塊。該模塊可分為兩類，一類是歷史曲線模塊，能通過(guò)曲線形式對(duì)模擬量相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽；一類是實(shí)時(shí)曲線模塊，將對(duì)象作為實(shí)時(shí)曲線的基準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量對(duì)象相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行值趨勢(shì)的瀏覽。

4. 報(bào)表瀏覽模塊。該模塊能實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)表相關(guān)數(shù)據(jù)信息的瀏覽。

5. 事故追憶模塊。該模塊將事故發(fā)生前后的相關(guān)模擬量相應(yīng)的數(shù)目及報(bào)警信息保存于歷史庫(kù)中，并能遵循設(shè)定時(shí)間相應(yīng)的間隔實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量數(shù)據(jù)的采樣。

4安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

4.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)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(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)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(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個(gè)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(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

針對(duì)工程具體情況，設(shè)計(jì)方案具有高可靠性，易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面，性能價(jià)格比優(yōu)*，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(jī)熱備配置。

4.2應(yīng)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(jí)的用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)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(hào)。

4.4.2報(bào)警處理

監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)；預(yù)告報(bào)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(bào)警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報(bào)警立即發(fā)出音響報(bào)警（報(bào)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(shí)彈窗顯示紅色報(bào)警條文，報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，歷史報(bào)警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報(bào)警通過(guò)手動(dòng)，每次確認(rèn)一次報(bào)警。報(bào)警一旦確認(rèn)，聲音、閃光即停止。

次事故報(bào)警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報(bào)警信號(hào)進(jìn)入，即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。

2）對(duì)每一測(cè)量值（包括計(jì)算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)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(yù)告報(bào)警和事故報(bào)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(bào)警信息，提示用戶檢修。

4）報(bào)警方式。

報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報(bào)警器、語(yǔ)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(bào)警信息。

4.4.3調(diào)節(jié)與控制

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

操作控制分為四級(jí)：

第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開關(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(xiàn)場(chǎng)操作。

級(jí)控制，間隔層后備控制。其與第三級(jí)控制的切換在間隔層完成。

第三級(jí)控制，站控層控制。該級(jí)控制在操作員工作站上完成，具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。

第四級(jí)控制，遠(yuǎn)方控制，優(yōu)先。

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(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對(duì)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(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動(dòng)機(jī)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(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。

3）定時(shí)控制。操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設(shè)定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。

4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對(duì)直流為110V（220V）、5A，對(duì)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(guò)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(hù)員、值班員組等），在每個(gè)權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。

5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及硬件、軟件對(duì)智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能保障變電站內(nèi)各類一次設(shè)備和二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)人力、資金的節(jié)約，并有助于增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)安全可靠供電，且能強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

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