变电站自动化系统并行运行的安全管理

变电站自动化系统并行运行的安全管理

500kv玉贤水电站是湖北电网的一个重要枢纽供电站。通过湖北西部能源东输模式，鄂东能源在湖北东部得到了运输。拥有2台(1000MVA、801MVA)主变压器担负武汉江北电网的电力供应。变电站原监测系统采用的是东方电子公司DF1800监控系统,已经运行多年,设备老化,随着该站进行四、五期扩建工程,DF1800系统已经不能满足运行管理的要求,因此决定新增一套计算机监控系统接入扩建部分的监控信息,日后结合系统停电逐步接入DF1800系统中所监测的间隔,以达到监控系统改造和综自化改造的目的。新系统采用国电南瑞科技股份公司研制的NS2000(unix)分布式监控系统。工程要求在不影响运行设备和扩建工作的前提下进行,因此工程实施需要一套安全可靠的监控实时信息过渡方案。1基于ns200通信的监视、控制在变电站运行监视、控制(五防)工作中,运行人员需要面对的是一个包含全站所有间隔电气实时信息的监控系统。而在玉贤变四、五期扩建工程完成后,必然在一段时间内存在两套监控系统并列运行的局面,两套监控系统分别有各自的监测、监控范围,这样两套监控系统实际并存是无法满足运行监视、控制(五防)需求的。另外,从远动主机与各级调度主站的联接关系角度考虑,不能在变电站端设置两套远动系统各自发送一部分远动信息,必须由唯一的一套远动系统发送全部远动信息。为了解决这些难题,在过渡方案中,选择南瑞NS2000系统作为变电站监视、控制(五防)、远动的主体,运行人员仅使用NS2000系统完成运行工作,各级调度主站仅联接NS2000系统的远动主机,完成远动数据的发送、接收。为了保证运行人员能使用变电站全部实时信息,调度端能接受全站远动信息,必须将两套监控(监测)系统联接,进行数据交换,南瑞NS2000系统通过联接链路获取东方DF1800系统中原有间隔的监测信息,在NS2000系统内完成自采实时信息(扩建部分)与DF1800转发信息的汇总,以此建立一个完整、统一的玉贤变监控数据实时库,为唯一的监控主体提供监控、五防判据、远动功能的数据基础。数据联接方式见图1。2站控界面的实现玉贤变的南瑞NS2000系统是由站控层和间隔层组成的分层分布式自动化综合系统。站控层设备主要有主机/操作员、远动工作站、微机五防工作站、网络交换机、GPS对时系统和打印机等。间隔层主要由测控装置、继电保护装置、间隔层网络设备以及智能通讯接口设备等。主机/操作员站采用SUN-Blade2500工作站,此工作站配置UNIX操作系统和X-WINDOWS人机界面,具有主处理器及服务器的功能,为站控层数据收集、处理、存储及发送的中心,是站内自动化系统的主要人机界面,用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询,设备状态和参数的查询,操作指导,操作控制命令的解释和下达等,实现全所设备的运行监视和操作控制。远动工作站实现直采直送要求,收集全站测控装置、保护装置等设备的数据,将信息通过双通道上传至各级调度中心,并接受调度中心下发的遥控、遥调命令向变电站间隔层设备转发,同时远动工作站也可作为通信接口装置使用。主机/操作员站和远动工作站都采用双机配置原则,两台互为热备用工作方式,它们都能独立执行各项功能。当一台主机故障时,另一台主机能执行全部功能,实现无扰动切换。单独设置微机五防工作站,接收来自监控主机的全站开关、刀闸的位置信息,采用与监控后台数据一体化的模式,是实现变电站五防功能的站控层级的操作控制中心。间隔层测控装置采用的是NSD500V测控装置,配置双以太网接口,直接连在站控层交换机上,对站内四遥数据进行采集上送后台和调度,并实现遥控功能。间隔层智能通讯接口设备实现同继电保护装置及各智能设备的接口通讯,将部分没有直接接入测控装置的信号通过通讯采集上送站控层。3两个监控系统的连接方案3.1基于rs-33多网融合放线方案aDF1800监控系统前置主机的空闲串口与NS2000监控系统远动主机的空闲串口,作为两系统间的通讯接口,通讯介质采用标准的RS-232串口通讯线缆。在此链路上传输的遥测数据400点,遥信数据2500点,因此通讯协议结合实际情况决定采用应用成熟的标准DISA远动通讯规约。这样在两套系统之间形成了两条冗余的主备数据链路,实现了真正的双机双通道配置,完全能满足稳定可靠的数据传输。设备连接方式见图2。3.2远动站和国/站a/bDF1800监控系统两台前置主机互为热备用;NS2000监控系统两台远动机也互为热备用。正常情况下,远动工作站A和B同时接受前置机A发送过来的数据,此时,前置主机A作为主机运行的时候,前置主机B作为前置主机A的热备用。远动工作站A为主、远动工作站B为备运行的时候,远动工作站A除了和前置主机A交换数据的同时,还要完成与调度端的远动通讯;远动工作站B作为远动工作站A的热备用。当前置主机A出现故障时,DF1800系统将自动切换到前置主机B,此时新系统应根据情况的变化进行处理数据,远动工作站A为主、远动工作站B为备运行的时候,远动工作站A自动切换至备用链路,接收前置主机B发送的数据,远动工作站A除了和前置主机B交换数据的同时,还要完成与调度端的远动通讯;远动工作站B作为远动工作站A的热备用。当前置主机A、B正常工作时,如果远动工作站A发生故障,NS2000系统会自动切至远动工作站B工作,依然可保证与前置主机A、B进行数据通信,同时能完成与调度端的远动通讯。从前述三种情况可以看出,不管前置主机A或B和远动工作站A或B处于什么运行状态,两系统之间都互不影响,前置主机和远动工作站都有一个共同点:只有处于主机运行状态时才对外发送数据。远动工作站A和B不仅可以根据自身的运行状况自动进行主从切换运行,而且它们根据前置机A和B传输过来的两路通道数据进行判断,对正常有效的数据通道报文进行数据处理,对异常无效的数据通道报文进行丢弃。这样就可以保证将正确的数据上送后台和调度端。3.3ns200系统监控方式采取上述通讯方式,对通讯接口进行调试,报文处理一切正常。两套系统配置整理通讯转发表,在DF1800系统侧配置数据发送表,在NS2000系统侧配置数据接收表,并核对发送和接收的数据。DF1800系统前置主机作为子站端,向NS2000系统远动工作站发送所有采集到的遥测、遥信数据。远动工作站将接收到的数据进行处理后,采用以太网网络报文的形式向监控网络发送。在NS2000系统的数据服务器中将DF1800系统作为一个装置考虑,单独建立数据库,但对从监控以太网上所接收数据的处理方式与自采数据保持一致,这样这些数据的存储、显示、计算、转发都可以按NS2000标准方式进行,从运行界面上来看,自采数据和DF1800系统转发数据是完全一致的。对于远动系统而言,NS2000监控以太网中已包含了自采数据和DF1800系统转发数据,远动机中的发送表就可灵活配置全部的远动数据。从运行角度看,使用NS2000系统已经能全面监控变电站运行状况;从调度角度看,联接唯一的远动装置能接收全站的远动信息。3.4隔层五防逻辑牵涉到了间隔层控制板上的信息对于站控层的五防功能来说,五防工作站能接收NS2000监控主机发送的全站的开关刀闸位置信息,因此可实现全站所有操作的五防逻辑。对于间隔层五防功能来说,间隔层测控装置的五防逻辑配置比较繁琐,实施过程中有些五防逻辑牵涉到DF1800系统采集的开关刀闸位置信息,远动工作站将五防逻辑牵涉到的DF1800系统所有开关刀闸信息转发到NS2000监控以太网上,测控装置便可从以太网上采集所需要的信息。随着改造的进行,测控的五防逻辑也需要跟着更新调试试验,为了保证五防逻辑的准确性,必须按施工的具体进度编制阶段性的五防逻辑,做好备份工作。3.5间隔老数据随着改造进度的深入,NS2000系统数据库将分阶段进行更新。如图3所示。在NS2000系统建立两套数据:间隔新数据和间隔老数据并存。间隔新数据指的是NS2000系统通过NSD500测控装置采集的数据;间隔老数据指的是DF1800监控系统采集上送的所有数据。每上一个间隔的新设备,则使用该间隔的新数据。未上新设备的间隔,全部使用老数据。当新设备全部上完,则全部使用新数据,老数据全部删除。DF1800监控系统后台以太网络及两台服务器保持原有工作状态,两套监控系统同时运行,以NS2000监控系统为主,新系统上