220 kV總降站監(jiān)控系統(tǒng)改造

陳其偉

自動(dòng)化

220 kV總降站監(jiān)控系統(tǒng)改造

陳其偉

（寶鋼集團(tuán)不銹鋼有限公司能源環(huán)保部，上海200431）

針對(duì)寶鋼不銹鋼220 kV總降站監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，提出了監(jiān)控系統(tǒng)改造的目標(biāo)，并分析了改造的可行性及存在的難點(diǎn)問題，制定相應(yīng)的解決方案，成功實(shí)現(xiàn)了該監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)改造，大大提高了該監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。

總降站；監(jiān)控系統(tǒng)；升級(jí)改造

1 前言

變電站監(jiān)控系統(tǒng)是以電子計(jì)算機(jī)為處理各類電氣設(shè)備信號(hào)及控制的基礎(chǔ)平臺(tái)，取代了常規(guī)變電站大量的中央控制屏柜，而且它以監(jiān)控系統(tǒng)為主、人工為輔的方式，對(duì)變電站內(nèi)日常操作、事故及異常信息進(jìn)行監(jiān)視、控制、信息處理，它的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行對(duì)變電站的安全可靠運(yùn)行尤為重要。本文介紹了寶鋼不銹鋼220 kV總降站監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，提出了監(jiān)控系統(tǒng)改造的目標(biāo)和原則，分析了改造的可行性及存在的難點(diǎn)問題，并制定相應(yīng)的解決方案，成功實(shí)現(xiàn)了該監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)改造，改造后大大提高了該監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。

2 改造前監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 電氣系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)

電氣系統(tǒng)一次主接線如圖1所示，220 kV進(jìn)線2回，220 kV聯(lián)絡(luò)線1回，220 kV分段2回，220 kV/35kV 120 MVA主變壓器4臺(tái)，35 kV饋線、分段、母聯(lián)及母線設(shè)備共計(jì)約40回。

2.2 改造前監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

改造前，該變電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用分層分布式雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為變電站層和間隔層兩層。變電站層包括主機(jī)和工作站、220 kV系統(tǒng)測(cè)控及通訊裝置等；間隔層主要由微機(jī)保護(hù)裝置、測(cè)控裝置及通訊裝置組成。220 kV進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)線、分段及主變的保護(hù)及測(cè)控裝置采用集中組屏方式，安裝于控制室。35 kV保護(hù)裝置按電氣間隔配置，安裝在現(xiàn)場(chǎng)二次小室柜門上。測(cè)控裝置以SEL系列保護(hù)裝置為主，測(cè)控裝置的EIA-485串口經(jīng)串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器DE-211以雙絞線接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

3 改造前存在的主要問題

3.1 通訊網(wǎng)關(guān)DE211存在的問題

3.1.1 DE211因運(yùn)行時(shí)間超過10年，近幾年故障率較高，主要表現(xiàn)為通訊中斷或通訊不穩(wěn)定。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1.2 DE211供電電源取自保護(hù)裝置SEL的串行通訊口（供電電壓為5 V），電壓本來就低，且隨著裝置投運(yùn)的時(shí)間變長，SEL裝置因電子元件老化導(dǎo)致提供的電源電壓會(huì)低于5 V，供電電壓低，電源的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致通訊不穩(wěn)定，這樣就會(huì)導(dǎo)致通訊故障，由于采用的是雙通道通訊模式，A網(wǎng)通道和B網(wǎng)通道切換較頻繁，極易導(dǎo)致通訊數(shù)據(jù)丟失。

3.1.3 DE211的通訊速率較慢、通訊能力較差，無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)及時(shí)性、通訊負(fù)荷較大等要求。

3.1.4 DE 211運(yùn)行時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，加速了設(shè)備的老化。

3.2 網(wǎng)絡(luò)其他設(shè)備存在的主要問題

隨著運(yùn)行時(shí)間的變長，交換機(jī)、主機(jī)、工作站等設(shè)備也存在不同程度的老化，主要表現(xiàn)為部份交換機(jī)損壞、部份計(jì)算機(jī)設(shè)備系統(tǒng)垃圾較多影響運(yùn)行速度且頻繁出現(xiàn)計(jì)算機(jī)死機(jī)現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差。

4 改造方案

4.1 改造方案

監(jiān)控系統(tǒng)改造是一項(xiàng)綜合性的大型工程，涉及到變電站內(nèi)大量設(shè)備，若規(guī)劃不合理將導(dǎo)致影響系統(tǒng)安全運(yùn)行、實(shí)施難度較大（或不具有可行性）等問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際情況和存在的問題，采取盡量利用原有設(shè)備、原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不做大的調(diào)整、后臺(tái)軟件及數(shù)據(jù)庫不做調(diào)整的原則，以有效減少施工和調(diào)試工作量，這樣實(shí)施的可行性較強(qiáng)，也便于控制改造帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，制定了如下改造方案。

4.1.1 將站內(nèi)通訊元件DE211更換成通訊網(wǎng)關(guān)UC原7110，UC原7110安裝在原DE211的位置，新增

開關(guān)電源裝置（DC110V/DC24V）給UC7110裝置供電，DC110V采取就近供給。

4.1.2 交換機(jī)、工作站、服務(wù)器，因在平時(shí)根據(jù)設(shè)備狀態(tài)已陸續(xù)予以更換，本次改造不作整體更換，采取對(duì)操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫進(jìn)行重裝以清除系統(tǒng)垃圾，后續(xù)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)予以局部更換。

4.1.3 網(wǎng)絡(luò)通訊電纜使用情況良好，本次改造不予更換。

4.1.4 本次改造按主設(shè)備逐回停電實(shí)施改造，各回路改造結(jié)束后對(duì)遙控、遙信功能進(jìn)行調(diào)試。

4.2 通訊網(wǎng)關(guān)UC-7110的簡要介紹

通訊網(wǎng)關(guān)主要有數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)兩大功能。本次改造方案選用的通訊網(wǎng)關(guān)UC-7110，其外觀及接口如圖3所示。

圖3 UC-7110接口圖

UC-7110是一款基于RISC架構(gòu)的工業(yè)級(jí)嵌入式計(jì)算機(jī)。它配備有1或2個(gè)RS-232/422/485串口和單或雙10/100Mbps以太網(wǎng)口，為用戶提供靈活多樣的通訊模式。該產(chǎn)品的處理器采用的是ARM9 RISC CPU。它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)提供了強(qiáng)大的計(jì)算引擎和通信功能的CPU，但沒有產(chǎn)生太多的熱量。用戶可以使用內(nèi)建8MB NORFlash ROM和16MB SDRAM存儲(chǔ)空間。此外，存儲(chǔ)空間還可以通過SD插槽擴(kuò)展。UC7110利用雙網(wǎng)口或者單網(wǎng)口可以搭建一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)換方面應(yīng)用的平臺(tái)，以及1或2個(gè)RS-232/422/485串口讓你串行連接各種設(shè)備。預(yù)置的Linux滋Clinux操作系統(tǒng)為軟件開發(fā)提供了一個(gè)開放式平臺(tái)。您可以將針對(duì)普通PC機(jī)編寫的程序通過GNU交叉編譯器輕松導(dǎo)入U(xiǎn)C-7110。操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和您自己的應(yīng)用程序均可存放在UC-7110的Flash存儲(chǔ)器當(dāng)中。RISC ARM9垣嵌入式Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，已經(jīng)成為國內(nèi)外設(shè)計(jì)可編程通訊網(wǎng)關(guān)的經(jīng)典組合。

5 結(jié)束語

改造后，設(shè)備可靠性明顯提高，運(yùn)行性能達(dá)到了預(yù)期效果。本次改造是在改造回路停電，其余主設(shè)備運(yùn)行的情況下進(jìn)行的。但如果設(shè)備不具備停電條件，只要做好與運(yùn)行設(shè)備的安全隔離措施，施工時(shí)只要保證不誤碰運(yùn)行裝置的接點(diǎn)、接線端子等，也可在主設(shè)備不停電的情況下逐回實(shí)施改造。改造后初期，通訊頻繁切換的現(xiàn)象沒有得到有效解決，后發(fā)現(xiàn)是因部份備用回路的保護(hù)、測(cè)控裝置未上電，造成其通訊通道不通，而導(dǎo)致A、B網(wǎng)絡(luò)頻繁切換，于是在后臺(tái)上將保護(hù)、測(cè)控裝置未上電的備用回路通道禁用，網(wǎng)絡(luò)頻繁切換問題得到有效解決。

[1]張明吉,董慧.基于Linux構(gòu)建電力自動(dòng)化設(shè)備通訊網(wǎng)關(guān)[J].科技風(fēng).2011年第20期.

[2]楊鳴.白猛.基于OPC技術(shù)的多規(guī)約通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].煤礦現(xiàn)代化.2010年第3期.

Upgrading of the Monitoring System of 220 kV General Step-down Transformer Substation

Chen Qiwei
(The Energy and Environment Protection Department of Baosteel Stainless Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200431,China)

The goal of the upgrading project for the monitoring system of the 220 kV general step-down transformer substation at Baosteel Stainless Steel was put forward aiming at the existing problems in operation of the system.The feasibility and difficult issues of the revamping project were also analyzed and relevant solutions drawn up.As a result the moni原toring system was successfully upgraded,significantly improving the stability and reliability of the system.

general step-down transformer substation;monitoring system;upgrading re原formation

TP311

B

1006-6764（2013）10-0057-03

2013-04-28

陳其偉（1976-），男，2001年畢業(yè)于重慶大學(xué)電廠動(dòng)力專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事電氣設(shè)備及自動(dòng)化管理工作。