變電站綜合自動化系統及監控自動化系統設計

摘要：論述了變電站綜合自動化系統及監控自動化系統設計問題、發展趨勢和存在問題。

關鍵詞：變電站自動化系統工程設計

0 引言

變電站綜合自動化系統是一項比較成熟的技術，是在微機技術和網絡通信技術的基礎上發展起來的。變電站綜合自動化技術使變電站的設計和建設成本降低。近年來，我國所有220kV變電站采用了遠方終端裝置加上當地裝置(當地功能)再配上測控單元、通信裝置、UPS等屏柜組成監控自動化系統，國內綜合自動化技術已經相當成熟。

1 設計原則

依照大型樞紐變電站綜合自動化相關的設計規程。在變電站初步設計審定原則的基礎上，考慮運行部門的實際需要，將變電站內當地監控功能、數據采集和處理(SCADA)、遠動功能及數字保護信息結合為一個統一的整體，使二次回路簡單明了，即可有人值守，亦可實現無人值守。目前，220kV變電站基本實現無人職守。

2 某220kV變電站綜合自動化系統的設計舉例

2.1 系統構成

2.1.1 系統選擇及配置 ①設計推薦采用局部分散分布式產品，實現變電站的所有監視、控制操作功能、RTU 功能及與遠方的各種通信功能。②采用雙機系統，35kV 測控單元下放到開關柜，總線技術先進且有成熟的運行經驗，并具有可擴性。操作可靠、簡單、靈活、方便，系統運行穩定。③變電站內繼電保護及安全自動化裝置均獨立設置，微機保護裝置數字信息通過串行通信口和監控系統進行通信，其它保護及安全自動化裝置的信號通過開關量采集進入監控系統，監控系統能夠將繼電保護及安全自動化裝置的信息傳輸到調度端。

2.2 監控系統的主要功能及技術要求

2.2.1 數據采集 對變電站的運行狀態和參數自動實時或定時進行采集，并作必要的預處理。數據應同時滿足調度和變電站內監控主站實時畫面顯示、制表、打印等功能要求。①狀態量：包括所有斷路器、隔離開關、接地刀、變壓器分接頭、主控制室空調等開關位置接點，繼電保護及自動裝置的開關量，斷路器的各種故障及事故信號量。輸入采用無源接點方式。輸入回路應有光電隔離，光電隔離電壓不小于2000V。②模擬量：包括各電壓等級線路有功功率P，無功功率Q， 電流I，母線電壓U，220kV母線頻率Hz，主變壓器高壓側的功率因數COSφ，主變壓器油溫，主控制室室溫，直流系統的電壓U、 電流I。交流采樣，額定電流5A或1A。

2.2.2 電度計量 采用RS485串行口，能分時計費，按峰、平、谷要求實現電量累計，累計量應能超過1個月。

2.2.3 控制操作 包括所有電壓等級斷路器的跳、合操作和主變壓器有載調壓分接頭升、降手動控制。控制操作在執行前，必須進行校核，確認后才能執行。裝置故障應閉鎖出口。控制輸出繼電器線徑不小于0.09mm。控制輸出采用無源接點方式，接點容量為DC220V，5A。正常控制輸出在計算機上實現。同時在監控柜上設置就地/遠方操作轉換總開關，每臺斷路器設置緊急手動控制開關，可直接跳、合斷路器，而不受計算機系統故障的影響。對操作員進行控制操作權限限制，操作人員應事先登錄，并有密碼及防止誤操作措施。本系統能進行220kV母聯斷路器的同期操作。隔離開關操作應具備“五防”功能，“五防”與監控系統應能進行雙向通訊。

2.4 隔離開關“五防”設備 能實現強制運行人員按照既定的安全操作程序，對電氣設備進行操作，避免電氣設備的誤操作，執行部頒的規范“五防”要求。①防止誤拉合開關；②防止帶負荷拉合隔離開關；③防止誤入帶電間隔；④防止帶電掛地線(接地刀閘)；⑤防止帶地線(接地刀閘)合閘。

設計要求能鑒別各個刀閘合、分位置和網門開、閉位置的性能，并在操作中不需逐一倒換鑰匙，只需一把電腦鑰匙，按照指定的程序，能在一個回路中完成多項操作。

2.5計算功能數據庫中應有按現場要求的二次計算量：主變壓器高壓側負荷率及日平均負荷、最高負荷(年、月、日、時)、最低負荷。220kV及110kV各線路所采集模擬量的平均值、最高值、最低值。(年、月、日)各母線電壓最高、最低值(年、月、日、時、分)，月波動率及特定日期的電壓合格率。電度量累計，失電時有保護措施，不丟失累計。(年、月、日)母線電壓不合格累積時間及由此計算的電壓合格率。電容器投切次數及可調率，變電所功率因數的合格率。有載調壓裝置調節次數累計和日最高調節次數記錄及停運時間記錄。實時數據可在線進行上下限值測點投退的修改，二次計算量的參數可由用戶增加和修改。

2.6歷史數據的記錄與處理日志報表數據庫存一年半歷史。可方便的形成各種歷史數據點，并可方便的實現歷史數據的報表打印和顯示修改功能。

2.7安全監視通過CRT對全所主設備、輔助設備的運行進行監視，并對各運行參數進行實時顯示。系統定周期對模擬量檢測，越限報警，并可記錄和查閱。系統定周期對開關量狀態進行檢測。事件順序紀錄(SOE)點有變化立即報警。有報警信息可在CRT上以漢字顯示，并在打印機上以漢字打印。事故音響報警功能。事故和預告報警音響應有區別，并有語音報警。系統具有定時、隨機打印的功能。事件記錄(數據修改、操作設備)存盤及打印。

2.8事件處理當發生事故、故障、狀態變化、越限等事件時，綜合自動化系統應自動作一系列處理，如推出簡報、登錄一覽表、發出音響、推出畫面、自動事故追憶、畫面變色閃爍、數據變色等，預告信號應按登記區別處理。

2.9畫面顯示畫面種類包括監控系統配置圖、主接線圖、棒狀圖、曲線圖、操作顯示、組態顯示、報警及各種表格顯示。①運行人員可方便的調出畫面。②程序員可在CRT上修改和編輯畫面。③趨勢圖可由用戶在線定義所要顯示模擬量、測點起始時間、采樣周期。

2.10自診斷功能系統本身具有對軟硬件的自診斷功能。發生局部故障時CRT上以漢字顯示及在打印機上以漢字

打印。自恢復功能。

2.11運行人員操作記錄系統記錄運行人員所進行的操作項目和每次操作的精確時間。

2.12操作票功能根據實時狀態信息來編制操作票，滿足各種操作要求，并可人工修改。

2.13通信功能與省調及市調、縣調的通訊要求如下：①與省中調調度自動化系統通訊采用制式、規約應統一。②與市調。縣調調度自動化系統通訊采用部頒規約。③系統應能方便地開發出其它通信規約。④系統應具有將來實現數據網絡通信(廣域聯網)的接口。⑤由市級調度應能實現遠方遙控。

要求與用電部門的通訊接口，與變電所內微機保護裝置、直流系統、小電流接地裝置及全電子電度表采用串口通訊。微機保護、直流設備及接地選線裝置的規約符合運行部門要求。

2.14 對時 采用GPS衛星對時，能與變電站內所有微機裝置實現軟件對時。

2.15 電源 監控系統應配備UPS不間斷電源系統或者交直流切換器，站用電消失后保證供電時間不應小于1小時。

3 監控系統的主要技術指標

3.1 軟件配置 系統軟件應提供開放式多任務的操作系統，多窗口的人機界面，友好的支持軟件，數據庫管理軟件，有豐富運行經驗的應用軟件。

4 硬件配置

硬件配置應滿足系統功能和技術要求，留有適當備用，設備選用標準化的成熟產品，并便于配套、擴充、運行維護以及方便與其它自動化系統交換信息。

5 結束語

目前，國內變電站的綜合自動化技術已經相當成熟，隨著計算機監控技術的不斷發展，變電站綜合自動化系統的穩定性、可靠性、科技性不斷提高，為了適應科技的發展潮流，為了更好的實現變電站的自動化及數字化水平，數字化變電站是基于綜合自動化變電站基礎上的一個發展方向。

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