淺談冶金礦山企業(yè)變電站集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

王凱 蘇際文 于代林

摘要：簡(jiǎn)要分析了冶金礦山企業(yè)變電站集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的必要性，詳細(xì)闡述了集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)要點(diǎn)。集控站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變電站的分層、分級(jí)管理，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：冶金礦山企業(yè);變電站;集控站;監(jiān)控系統(tǒng)

1 變電站集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的必要性

目前，鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司鞍山地區(qū)有18個(gè)66 kV變電站，分布于市區(qū)周邊，變電站分布具有點(diǎn)多、線(xiàn)長(zhǎng)、面廣的特點(diǎn)，依舊采用比較傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度方式，已不能滿(mǎn)足變電站實(shí)際運(yùn)行需要。近些年來(lái)，隨著電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息的不斷增多，采用高科技的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和手段對(duì)其進(jìn)行規(guī)范管理，成為電網(wǎng)綜合管理的迫切需要。而變電站集控站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，極大地提升了無(wú)人值守變電站的運(yùn)行管理和維護(hù)水平，并改善了電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了變電站的分層、分級(jí)管理，其產(chǎn)生的綜合效益十分明顯。

2 集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

我公司齊大山區(qū)域7座變電站位置分布相對(duì)比較集中，各站自動(dòng)化及信息采集系統(tǒng)比較完備，各站間通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本形成，已具備變電站集中控制條件。本期擬在該區(qū)域建設(shè)集控站，集控站設(shè)立于中心區(qū)域變電站中，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)其余6座變電站的遠(yuǎn)程操作、巡檢、值守。

集控站自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)主要分6個(gè)部分，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、變電站動(dòng)環(huán)綜合監(jiān)控系統(tǒng)、大屏拼接顯示系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，這6個(gè)部分有機(jī)統(tǒng)一，共同實(shí)現(xiàn)集控站自動(dòng)化系統(tǒng)功能應(yīng)用。

2.1? ? 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

集控站自動(dòng)化系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)理念，將電力監(jiān)控、視頻監(jiān)控、電能量管理、動(dòng)環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)一集中到集控系統(tǒng)中，通過(guò)分區(qū)隔離管理，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求，節(jié)省硬件設(shè)備，且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合。

集控站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

2.2? ? 實(shí)時(shí)監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)需要滿(mǎn)足以下要求：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)應(yīng)全部采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)及進(jìn)程之間可動(dòng)態(tài)遷移，充分發(fā)揮硬件資源的綜合利用潛力，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）系統(tǒng)內(nèi)部具備實(shí)時(shí)編輯監(jiān)視功能，可以自由設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)視畫(huà)面，監(jiān)控交互系統(tǒng)提供豐富、友好的人機(jī)交互界面，供下屬電網(wǎng)運(yùn)行管理人員對(duì)被監(jiān)控電網(wǎng)的狀況進(jìn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制。

（3）系統(tǒng)同時(shí)具備了數(shù)據(jù)采集、處理和分析功能，對(duì)下屬各變電站的遠(yuǎn)動(dòng)遙測(cè)、遙信、數(shù)字脈沖量、微機(jī)自動(dòng)保護(hù)、各種脈沖量記錄等相關(guān)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理。

（4）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控的功能。

（5）系統(tǒng)具備報(bào)表處理功能。

（6）系統(tǒng)具備信息管理功能。

（7）系統(tǒng)集成高可靠性的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，與受控站設(shè)備進(jìn)行可靠地通信，保障數(shù)據(jù)傳輸安全。

（8）系統(tǒng)具備故障錄波接入分析、小電流接地選線(xiàn)、電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)、操作票管理、GPS對(duì)時(shí)等功能。

2.3? ? 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

集控站建立集中管理式的變電站遙視系統(tǒng)，對(duì)無(wú)人值班變電站的環(huán)境狀況、設(shè)備運(yùn)行狀況等各類(lèi)情況加以監(jiān)視，保證企業(yè)生產(chǎn)安全。以IP方式登錄現(xiàn)有公司視頻監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)取各變電所的視頻監(jiān)控信息，同時(shí)系統(tǒng)滿(mǎn)足以下要求：

（1）人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)便，圖像清晰，基本無(wú)可視盲點(diǎn)，全天候使用，滿(mǎn)足遠(yuǎn)方設(shè)備巡視要求。

（2）可對(duì)受控站設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。在集控站監(jiān)控終端上，接收來(lái)自變電站的實(shí)時(shí)圖像。集控站設(shè)大屏幕顯示終端，可同時(shí)顯示多座受控站畫(huà)面，可對(duì)受控站的攝像機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)遙控云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、變焦聚焦等操作，具備人工切換和循環(huán)自動(dòng)切換兩種控制方式。

（3）系統(tǒng)具備便攜移動(dòng)式視頻探頭接入功能，可滿(mǎn)足遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)操作要求。

2.4? ? 電能量采集系統(tǒng)

集控站配置電量工作站，利用公司現(xiàn)有電能量系統(tǒng)遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)、處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、報(bào)表生成等功能，滿(mǎn)足管理需求。

2.5? ? 變電站動(dòng)環(huán)綜合監(jiān)控系統(tǒng)

在無(wú)人值守變電站中，動(dòng)環(huán)綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為變電站一種重要的現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)、控制、管理平臺(tái)，以“數(shù)據(jù)共享、智能控制”為核心，對(duì)全站輔助設(shè)施設(shè)備、環(huán)境、安全防范、消防、水侵監(jiān)測(cè)、SF6監(jiān)測(cè)、門(mén)禁、空調(diào)、照明控制、風(fēng)機(jī)、智能空開(kāi)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制，同時(shí)可接入主變油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、GIS局放氣體監(jiān)測(cè)、電纜在線(xiàn)測(cè)溫、避雷器在線(xiàn)檢測(cè)已有或準(zhǔn)備建設(shè)的系統(tǒng)，在平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、處理、研判和應(yīng)用。系統(tǒng)具備與集控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能。

（1）集控系統(tǒng)與消防模塊報(bào)警聯(lián)動(dòng)。煙感探測(cè)器在檢測(cè)到煙霧告警后，火災(zāi)報(bào)警主機(jī)將數(shù)據(jù)送至動(dòng)環(huán)系統(tǒng)平臺(tái)，支持門(mén)禁緊急開(kāi)門(mén)聯(lián)動(dòng)提示和操作，方便火災(zāi)區(qū)域的人員逃生;聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟現(xiàn)場(chǎng)燈光照明，啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警;聯(lián)動(dòng)報(bào)警區(qū)域視頻預(yù)置位，彈出現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控預(yù)覽窗口;聯(lián)動(dòng)支持現(xiàn)場(chǎng)空調(diào)、風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟/關(guān)閉。

（2）安全防范報(bào)警聯(lián)動(dòng)。打開(kāi)報(bào)警防區(qū)對(duì)應(yīng)回路燈光照明;聯(lián)動(dòng)防區(qū)視頻預(yù)置位，彈出現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控預(yù)覽窗口，開(kāi)啟錄像。

（3）環(huán)境監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)。對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)，高溫時(shí)開(kāi)啟主控室空調(diào)、高壓室風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫，低溫時(shí)控制空調(diào)對(duì)主控室實(shí)現(xiàn)升溫，始終保持室內(nèi)適宜的溫度。

（4）門(mén)禁聯(lián)動(dòng)。變電站或主控制門(mén)禁啟動(dòng)時(shí)，聯(lián)動(dòng)照明子系統(tǒng)，點(diǎn)亮相關(guān)區(qū)域照明，聯(lián)動(dòng)視頻子系統(tǒng)使得探頭到達(dá)預(yù)置位。

集控站自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)整合各子系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)廣泛聯(lián)動(dòng)，提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，降低一線(xiàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益。

2.6? ? 大屏拼接顯示系統(tǒng)

大屏拼接顯示系統(tǒng)主要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站集控指揮系統(tǒng)中各類(lèi)型變電站信息和視頻圖像信息的實(shí)時(shí)綜合處理和顯示，形成一套功能完善、技術(shù)先進(jìn)的變電站信息顯示和管理控制系統(tǒng)，滿(mǎn)足變電站指揮、調(diào)度、監(jiān)控的各種功能需要，為變電站的監(jiān)控指揮和調(diào)度提供一個(gè)交互式的靈活系統(tǒng)，以便工作人員及時(shí)做出準(zhǔn)確判斷，進(jìn)行信息處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中控制目的。

拼接顯示系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了模塊化設(shè)計(jì)理念，不僅可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)的系統(tǒng)擴(kuò)容和優(yōu)化需求，更能幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)前期對(duì)設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)，有效地保障了對(duì)用戶(hù)的前期設(shè)備投入。拼接顯示系統(tǒng)充分考慮到系統(tǒng)前期設(shè)備的合理安裝、配置、操作方便等需求，提供了強(qiáng)大的拼接顯示系統(tǒng)管理功能，合理配置、及時(shí)調(diào)整了系統(tǒng)的負(fù)載、監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、正常運(yùn)行。

2.7? ? 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

集控站系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定，很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)是否安全可靠。結(jié)合變電站地理位置分布情況及現(xiàn)有光纜實(shí)際情況，充分利用原有光纜和新架設(shè)光纜，形成2個(gè)環(huán)形光網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性。集控站自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)如圖2所示。

2.8? ? 系統(tǒng)其他功能應(yīng)用

系統(tǒng)的WEB服務(wù)器主要用來(lái)瀏覽、查詢(xún)系統(tǒng)的畫(huà)面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)WEB服務(wù)器對(duì)外進(jìn)行信息發(fā)布，允許系統(tǒng)內(nèi)其他用戶(hù)通過(guò)WEB服務(wù)器，根據(jù)不同授權(quán)級(jí)別，瀏覽系統(tǒng)信息。

手機(jī)APP智能終端應(yīng)用。將智能手機(jī)APP軟件與調(diào)度網(wǎng)的監(jiān)控功能相結(jié)合，通過(guò)我公司的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，直接連接到終端業(yè)務(wù)發(fā)布服務(wù)器，為監(jiān)控系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)提供極大的便利，能有效提高監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控效果，從而保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的冶金礦山企業(yè)變電站集控站系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站的分層、分級(jí)管理和無(wú)人值守、集中監(jiān)控模式，有效發(fā)揮對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行、數(shù)據(jù)查詢(xún)、故障處理、生產(chǎn)指揮等的重要指導(dǎo)作用，在提升電網(wǎng)管理水平，保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面具有重要意義。

收稿日期：2020-08-03

作者簡(jiǎn)介：王凱（1977—），男，遼寧鞍山人，工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。