淺談變電站調(diào)度自動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：變電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化接入調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，即通過將現(xiàn)有調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的通信服務(wù)器前移至變電站端，并利用光纖通信網(wǎng)的以太網(wǎng)傳輸接口實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)信息的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。網(wǎng)絡(luò)化傳輸提高了遠(yuǎn)動(dòng)通道傳輸速率，增加了通道可靠性，且可方便地利用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試命令進(jìn)行通道的遠(yuǎn)程維護(hù)，對(duì)老站網(wǎng)絡(luò)化接入改造是一個(gè)很好的解決方案。

關(guān)鍵詞：調(diào)度自動(dòng)；變電站二次安全防護(hù)系統(tǒng)；遠(yuǎn)動(dòng)信息

1.調(diào)度自動(dòng)組成

調(diào)度自動(dòng)化：利用計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)、通信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化功能的綜合系統(tǒng)。主要功能構(gòu)成分為：1、電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA系統(tǒng)）：電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)和前提；2、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度、電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)與可靠行、發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)決策支持等；3、變電站綜合自動(dòng)化。

我覺得各產(chǎn)品一般含有SCADA、EMS（能量管理系統(tǒng)）、AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）、PAS（高級(jí)軟件應(yīng)用）、DTS（調(diào)度仿真）等。

2.調(diào)度管理

變電站由省電力調(diào)度通信中心和市地調(diào)雙重調(diào)度管理，遠(yuǎn)動(dòng)信息采用一發(fā)四收同時(shí)發(fā)往省中調(diào)、省備調(diào)和地調(diào)、地備調(diào)。

3.遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容

（一）遙信部分

1）線路（旁路）單元

監(jiān)控范圍：斷路器位置信號(hào)、隔離開關(guān)位置信號(hào)、手車開關(guān)位置信號(hào)、斷路器操作機(jī)構(gòu)異常信號(hào)、斷路器控制回路斷線信號(hào)、主保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、后備保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、

保護(hù)及重合閘異常信號(hào)、高頻保護(hù)通道故障信號(hào)、光纖保護(hù)通道故障信號(hào)、保護(hù)裝置異常信號(hào)、重合閘動(dòng)作信號(hào)、斷路器三相位置不一致、交流回路斷線信號(hào)、SF6氣壓低及SF6低壓閉鎖。

2）主變壓器單元

監(jiān)控范圍：各側(cè)斷路器位置信號(hào)、各側(cè)隔離開關(guān)位置信號(hào)（含中性點(diǎn)地刀）、有載調(diào)壓開關(guān)位置信號(hào)、各側(cè)斷路器操作機(jī)構(gòu)異常信號(hào)、冷卻系統(tǒng)異常信號(hào)、冷卻器全停信號(hào)、控制回路斷線信號(hào)、主變油位及壓力異常信號(hào)、消弧線圈異常信號(hào)、油及繞組溫度高信號(hào)、交流回路斷線信號(hào)、主保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

3）母線單元

監(jiān)控范圍：斷路器位置信號(hào)、隔離開關(guān)位置信號(hào)、母線保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、控制回路斷線信號(hào)、保護(hù)裝置異常信號(hào)、斷路器操作機(jī)構(gòu)異常信號(hào)、母線保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、交流回路斷線信號(hào)。

4）中央信號(hào)單元

監(jiān)控范圍：事故總信號(hào)、預(yù)告總信號(hào)、直流接地信號(hào)、直流系統(tǒng)異常信號(hào)、10千伏及35千伏系統(tǒng)接地信號(hào)、控制電源消失信號(hào)、PT二次回路異常信號(hào)（含電能表）、故障錄波器動(dòng)作信號(hào)、故障錄波器異常信號(hào)、低周減載裝置動(dòng)作信號(hào)、低周減載裝置異常信號(hào)、安穩(wěn)裝置異常信號(hào)、裝置動(dòng)作信號(hào)。

（二）遙測(cè)量部分

監(jiān)測(cè)范圍：220kV、110kV線路有功、無功、電流，10kV線路電流，220kV、110kV母線三相電壓，10kV母線線電壓Uab或相電壓Uan、Ubn、Ucn，分段、母聯(lián)電流，旁路有功、無功、電流，電容器三相電流、無功，主變各側(cè)有功、無功、電流，直流電壓，變壓器溫度，站用變低壓側(cè)三相電壓，電能量。

（三）遙控部分

控制范圍：高壓斷路器、主變中性點(diǎn)接地刀閘、各間隔隔離開關(guān)、收發(fā)訊信號(hào)復(fù)歸、接地信號(hào)復(fù)歸、220kV及110 kV隔離開關(guān)、故障錄波器復(fù)歸、無功補(bǔ)償裝置投切、保護(hù)和自動(dòng)裝置投切、遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值、變壓器分接開關(guān)（為備用調(diào)壓措施）、消弧線圈分接開關(guān)。

4.遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備

變電站采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)信息由監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一采集和處理，信息通過遠(yuǎn)動(dòng)工作站與省中調(diào)、省備調(diào)、地調(diào)、地備調(diào)通信。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)互為熱備用的遠(yuǎn)動(dòng)工作站，采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和2M通道與省中調(diào)通信；采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與省備調(diào)通信；采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和2M通道與市地調(diào)通信。要求遠(yuǎn)動(dòng)工作站具備數(shù)據(jù)網(wǎng)接口2M數(shù)字接口和4線模擬接口。數(shù)據(jù)網(wǎng)及2M數(shù)據(jù)通道傳輸采用IEC60870-5-104規(guī)約，4線模擬通道傳輸采用IEC60870-5-101規(guī)約。

5.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通道的要求

主通道：變電站的調(diào)度自動(dòng)化、電能計(jì)費(fèi)信息以TCP/IP方式經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至省中調(diào)、省備調(diào)、和地調(diào)、地備調(diào)。

后備通道：變電站至省中調(diào)、地調(diào)各需要一路2M通道。

6.電能計(jì)費(fèi)

變電站裝設(shè)一臺(tái)電能表處理器（能接入96路電表），電表處理器將采集的電能表信息送往變電站監(jiān)控系統(tǒng)、省電力調(diào)度通信中心、地調(diào)電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)。要求變電站的電表處理器應(yīng)能以IEC60870-5-102（省版）規(guī)約與省電能計(jì)費(fèi)主系統(tǒng)和站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行可靠通信，信息通過數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和2M通道傳至省中調(diào)和地調(diào)電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，與監(jiān)控系統(tǒng)采用RS485口進(jìn)行通信。

7.變電站二次安全防護(hù)系統(tǒng)

變電站二次系統(tǒng)分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)，其中生產(chǎn)控制大區(qū)分為控制區(qū)（安全區(qū)I）和非控制區(qū)（安全區(qū) II），管理信息大區(qū)可根據(jù)需要?jiǎng)澐职踩珔^(qū)或安全網(wǎng)段。控制區(qū)的主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括電能量采集裝置、繼電保護(hù)裝置、故障錄波子站、無設(shè)置功能的保護(hù)管理子站等。

管理信息大區(qū)的主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

各安全區(qū)內(nèi)具有縱向、橫向數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)匯集接入各安全區(qū)的互聯(lián)交換機(jī)；各安全區(qū)的互聯(lián)交換機(jī)各自通過相應(yīng)安全強(qiáng)度的安全防護(hù)設(shè)備橫向連接不同的安全區(qū)域，縱向連接不同的廣域網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)《南方電網(wǎng)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)實(shí)施規(guī)范》，變電站二次系統(tǒng)安全部署防護(hù)方案采用二次系統(tǒng)安全區(qū)橫向及縱向互聯(lián)方案，方案示意圖如下：

數(shù)據(jù)通信機(jī)：用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)與其他相關(guān)系統(tǒng)之間的橫向及縱向數(shù)據(jù)通信。

控制區(qū)與非控制區(qū)的互聯(lián)交換機(jī)：用于各自區(qū)內(nèi)有橫、縱向數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的匯集接入、接入系統(tǒng)之間的訪問控制、安全區(qū)的橫向及縱向互聯(lián)。

橫向互聯(lián)硬件防火墻：部署在控制區(qū)與非控制區(qū)的網(wǎng)絡(luò)邊界上，用于控制區(qū)與非控制區(qū)網(wǎng)絡(luò)的邏輯隔離，實(shí)現(xiàn)控制區(qū)有關(guān)業(yè)務(wù)與其他區(qū)域相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的橫向數(shù)據(jù)通信。

正向隔離裝置：部署在非控制區(qū)與管理信息大區(qū)的網(wǎng)絡(luò)邊界，用于生產(chǎn)控制大區(qū)網(wǎng)絡(luò)與管理信息大區(qū)網(wǎng)絡(luò)的高強(qiáng)度隔離，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制大區(qū)有關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)以正向單向方式向管理信息大區(qū)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

控制區(qū)縱向加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)：部署在控制區(qū)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)時(shí)VPN之間，用于本地控制區(qū)與遠(yuǎn)端控制區(qū)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)或業(yè)務(wù)模塊之間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的身份人證、訪問控制和傳輸數(shù)據(jù)的加密與解密，保障系統(tǒng)鏈接的合法性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性及完整性。

非控制區(qū)縱向加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)（硬件防火墻）：部署在非控制區(qū)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)非實(shí)時(shí)VPN之間，用于本地非控制區(qū)與遠(yuǎn)端非控制區(qū)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)或業(yè)務(wù)模塊之間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的訪問控制。

根據(jù)以上方案，變電站應(yīng)在生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)部署：縱向加密認(rèn)證網(wǎng)關(guān)、縱向硬件防火墻、橫向互聯(lián)防火墻各1套以及互聯(lián)交換機(jī)2套，以上配置均以雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)配置。

8.結(jié)語

對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化，能夠使變電站調(diào)度人員準(zhǔn)確地了解電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，使電網(wǎng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，以取得最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)提供變電站現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行信息和故障線路，使調(diào)度人員能及時(shí)采取措施，縮短停電時(shí)間。

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