变电站综合自动化技术的应用

变电站综合自动化技术的应用

0与变电站综合自动化技术的应用关系该自动控制系统应用于多学科、多领域的自动控制理论、计算机科学、通信技术、数字预处理技术和智能专家系统。此外，还对二次保护和核电站管理系统的功能进行了优化和设计，以便使核电站的设计和运营管理显著减少。采用变电站综合自动化技术,可以提高电网的安全、经济运行水平,减少变电站的基建投资,提高变电站自动化水平,并为推广变电站无人值班提供了有效手段,也为事故处理和恢复系统提供了基础条件,并将最终提高电力系统的自动化水平和管理水平,因而已成为当前我国电力工业推行技术进步的重点技术之一。变电站是电力系统中电能传输、交换、分配的重要环节,它集中了变压器、开关、无功补偿等昂贵设备。因此,对变电站综合自动化系统的可靠性、抗干扰能力、工作灵活性和可扩展性的要求很高,尤其是无人值班变电站。综合自动化系统中各环节的故障信息要及时上报控制中心,同时也要能接受和执行控制中心下达的各种操作和调控命令。概括起来,变电站综合自动化系统是集保护、测量、计量、控制和远动等功能于一体,通过数字通信及网络技术实现信息共享的一套微机化的二次设备及系统。1站运行人员之间的接口变电站综合自动化监控系统负责完成收集站内各间隔层装置采集的信息,完成分析、处理、显示、报警、记录、控制等功能,完成远方数据通信以及各种自动、手动智能控制等任务。其主要由数据采集和数据处理、人机联系、远方通信和时钟同步等环节组成,实现变电站的实时监控功能。变电站综合自动化系统中,监控软件充当站内保护、测量、控制以及通讯装置与变电站运行人员之间的接口,要求其一方面能够接收站内保护测量装置上传的数据源信息,对数据进行一系列处理后,将结果通过人机界面反映给运行人员;另一方面能接受站内运行人员的控制命令,将其下发给保护装置,实现遥控操作,而同时,监控系统还在变电站与远方调度的关系中担任着上传数据信息、下达遥控命令的角色。因此,监控软件在变电站综合自动化系统乃至电网自动化系统都起到重要的作用。监控系统是实现变电站综合自动化的核心,其完成的基本功能如下:1)“四遥”功能的实现,即遥测、遥信、遥控、遥调;2)主变档位的采集;3)微机保护的通信联系;4)微机五防系统的通信联系;5)其他智能设备的通信联系;6)实现全网统一校时。监控软件可以将监视、控制、测量、录波、继电保护、安全自动装置、通讯、远动等多种功能综合于一体,构成一套综合自动化系统,保证电力系统经济、安全、可靠、稳定运行,可实现变电站少人值班或无人值守。变电站自动化系统作为一个完整与协调的系统进行统一设计,在吸收世界先进技术基础上,采用完全的分层分布式结构。整个系统以变电站层与间隔层两层设备构成,功能齐全、配置灵活、具有极高的可靠性。2综合自动变电站系统的结构2.1站和监控系统组成变电站综合自动化系统的设备配置分成两个层次,即变电站层和间隔层。变电站层即站级主站层。站级工作站一般主要由操作员工作站、五防终端、远动主站及工程师工作站组成,对于事故分析处理指导和培训等专家系统,以及用户要求的其他功能的工作站则可根据需要增减。变电站综合自动化系统一般都可以适应各种不同的硬件配置,当系统规模较小时,监控系统可以安装在一台PC机上,规模较大时监控系统则可以由多台PC机及一体化工控机主站组成,取消了常规控制、模拟屏等。间隔层是继电保护、测控装置层。它对相关设备进行保护、测量和控制,提供与系统配套的网络接口。各间隔单元保留应急手动操作跳、合手段,各间隔单元互相独立、不互相影响。2.2独立于电网的自动监控系统的当前区块配置2.2.1站、站、站、站变电站综合自动化监控系统的变电站层设备通常有监控主站、继保工程师站、VQC/接地选线、五防工作站、远动主站和打印机、UPS、网络通讯设备、音响报警等。主站设备根据需要选配,其中前四项主站软件模块可安装于单台计算机中运行,也可安装于多台计算机中独立运行。2.2.2进程自动采集相关数据的功能监控主站是变电站内的主要人机交互界面,它收集、处理、显示和记录间隔层设备采集的信息,并根据操作人员的命令向间隔层设备下发控制命令,从而完成对变电站内所有设备的监视和控制。有时监控主站也叫做人机接口HMI。监控主站实现以下主要功能:与间隔层装置通信,获得实时信息实现数据采集和处理;多种形式的实时信息显示:单线图、线路分图、棒图、曲线等;操作控制功能:通过屏幕/鼠标/键盘,可操作控制开关、刀开关、压板等可控对象;各种重要数据的保存为历史数据查询、事故分析及制作报表曲线等提供准备;灵活多样的报警处理:通过弹出报警窗口、图形闪烁、声音等形式及时向值班人员发出事故和预告警报,提醒值班人员及时处理;历史数据浏览:通过该模块可以查询各种历史报警信息,如遥信变位,遥测越限,保护信息及人员操作信息等;用户的权限管理:系统管理员、维护人员、操作人员等被赋予不同权限,只有被授权人员才能进行相应权限的操作,其操作行为将被记录在历史数据库内,以备查询;各种日志、报表和曲线图的生成与打印。2.2.3监视和记录保护设备工程师站的主要功能为:监视、查询和记录保护设备的运行信息;监视、查询和记录保护设备的告警、事故信息及历史记录;查询、设定和修改保护设备的定值;查询、记录和分析保护设备的分散录波数据;投切保护设备软压板等2.2.4常用通信接口变电站通过通讯处理机实现远动功能,通讯处理机的主要功能特色为:提供多种通讯接口:LonWorks、CAN、工业以太网、RS232/485/422,并可根据需要扩展,CSE系列通讯处理机可提供多个电以太网接口,多个485接口或232接口,LonWorks网络接口,CAN网络接口;可以支持多种常用的通信规约:内嵌了IEC60870-5-101、IEC60870-5-102、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、DNP3.0、部颁CDT、SC1801、MODBUS等通用协议,并可根据要求增加新的规约;各种接口和规约可以根据需要灵活配置,遥信、遥测等信息点的容量能满足各种系统的要求;与各种常用GPS接收机通信,实现对变电站间隔层装置的GPS对时;可根据需要冗余配置,提高可靠性。2.2.5监控主站控制VQC的功能是监视变电站的电压、无功情况,并在电压或无功不满足要求时根据预定义的调节策略自动投切变压器分接头和/或投退电容器组。通过监控网络获得有关信息,包括有关节点的电压、电流、功率因数、有关断路器和刀开关的位置信息等,电压、无功控制主站或监控主站按照预定的九域图控制原则做出控制决定。在需要调节主变分接头时,由主站发令通过监控网传输给相应主变的测控装置CSF202执行,需要投切电容器时,由相应的电容器保护装置执行。变电站综合自动化系统能提供变压器的分接头调节和16组电容器的投切,另外也可考虑用户的特殊要求,能自动识别整个变电站的运行工况,能根据用户定义的时区范围自动切换工作定值区,自动判断并调节分接头,自动判断外部条件实现对所有电容器组的有效投切,实现对变电站的母线电压和功率因数的综合调节。2.2.6动开口操作票五防工作站的主要功能是对遥控命令进行防误闭锁检查,自动开出操作票,确保遥控命令的正确性。此外,五防工作站通常还提供编码/电磁锁具,确保手动操作的正确性。五防工作站通常由用户单独采购,具体信息请参见相关产品的文档。2.27主、副2主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主、主间隔层设备一般包括测控装置、保护及其他智能电子装置。在间隔内,110kV及以上电压等级的继电保护和测控装置是相对独立的,在110kV以下电压等级采用保护、测量、控制三合一装置,但在设计中尽量保持保护和测控功能分开。2.3工业网网结构变电站层可采用10M/100M工业以太网作为主干网,可采用单网或双网结构,间隔层采用工业现场总线或工业以太网。通信网络可根据需要冗余配置(双网结构),热备用方式运行,以提高可靠性。2.3.1电以太网及光纤以太网系统采用工业现场总线网络时,通信电缆采用屏蔽双绞线。采用工业以太网时,支持10M/100M电以太网和光纤以太网。如需光纤连接站端和间隔层,通过光纤收发器完成。变电站层网络设备包括集线器、通讯网关CSE系列和电缆/光缆。集线器、电缆/光缆和光电/电光转换设备可以采用通用的工业器材。2.3.2内部通讯系统支持基于工业现场总线和工业以太网CSCL2000内部通讯协议、ModBus、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104等国际标准协议。满足与其他系统互操作性和接口。3综合自动系统的网络图3.1监控计算机接口变电站中保护装置为Lonworks通讯,上位机为Lonworks通讯,监控计算机需配置Lonworks卡(ISA接口),CSE201转发远动(2路RS232口支持CDT/101/DNP等规约;1路以太网支持104规约),如图1所示。3.2远动装置cse201变电站中保护装置为Lonworks通讯,上位机为以太网通讯,CSE101转发当地监控,CSE201转发远动(2路RS232口支持CDT/101/DNP等规约;1路以太网支持104规约),如图2所示。由于一台CSE901只能运行一种程序,因此有几种需要接入的设备就要有几台CSE901。3.3cse201转发远动变电站中保护装置为Lonworks通讯,上位机为以太网通讯,CSE101转发当地监控,CSE201转发远动(2路RS232口支持CDT/101/DNP等规约),如图3所示。此种方式远动不支持以太网104规约。此种方式试用于装置数量较多,CSE101的数量大于等于2台,有助于减少CSE201的数量。3.4cse113-dnp变电站中保护装置为Lonworks通讯,上位机为以太网通讯,CSE101转发当地监控,CSE600转发远动(12路RS232口支持CDT/101/DNP等规约;3路以太网支持104规约),如图4所示。3.5cse统一转发远动变电站中保护装置为Lonworks通讯,上位机为以太网通讯,CSE101转发当地监控,CSE600转发远动(12路RS232口支持CDT/101/DNP等规约;3路以太网支持104规约),如图5所示。此种方式CSE600不但转发远动,还负责接入第三方设备。如新站选用的是Lonworks装置,可以采用此种配置,用CSE600代替CSE901.3.6cse400转发远动变电站中保护装置为Lonworks通讯,上位机为以太网通讯,CSE101转发当地监控,CSE600转发远动(12路RS232口支持CDT/101/DNP等规约;3路以太网支持104规约),如图6所示。此种方式通过增加1台CSE600实现接入于转出分离,适用远动要求较高的电力系统用户。3.7cse统一远动变电站中保护装置为单以太网通讯,上位机为以太网通讯,一台CSE600转发(12路RS232口支持CDT/MODBUS/103等规约;3路以太网支持103规约),一台CSE600远动(12路RS232口支持CDT/101/DNP等规约;3路以太网支持104规约),如图7所示。就地安装的交换机根据需求配置,选用原则应考虑DC220V(110V)供电,工业级,抗干扰强。3.8cse400转发远动变电站中保护装置为单以太网通讯,上位机为以太网通讯,CSE600转发远动(12路RS232口支持CDT/101/DNP/MODBUS/103等规约;3路以太网支持104/103规约),如图8所示。3.9三个系统的网络图变电站调度系统采用光纤进行通讯,如图9所示。3.10ct/mspts/1k规制变电站中保护装置为双以太网通讯,上位机为以太网通讯,一台CSE600转发(12路RS232口支持CDT/MODBU