不同電壓等級(jí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的創(chuàng)新方案

(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局，百色 537300)

0 引 言

基于以太網(wǎng)技術(shù)，共享信息平臺(tái)，數(shù)據(jù)獲取和信息分割、全站共享的一體化的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)NS2000，該系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用的功能，同時(shí)還支持調(diào)度中心一體化業(yè)務(wù)、系統(tǒng)集成化，最終滿足調(diào)度中心對(duì)變電站控制系統(tǒng)的各種功能的需求[1-2]。此外，該系統(tǒng)還可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置和定制，來滿足不同的功能及場景應(yīng)用需求，其中就包括自動(dòng)化綜合系統(tǒng)、智能輔助監(jiān)控綜合系統(tǒng)、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)防誤操作系統(tǒng)、GPS同步系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障信息告警系統(tǒng)、故障錄波裝置、安全穩(wěn)定監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程導(dǎo)航及圖形網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、中低壓保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)、功角測(cè)量系統(tǒng)等廠站自動(dòng)化系統(tǒng)[3-5]。為此本文中重點(diǎn)對(duì)NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)；NSV8000智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)/視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)；WFBX微機(jī)防誤操作系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的創(chuàng)新提供完整的解決方案。

1 方案特點(diǎn)

(1)幫助變電站運(yùn)行維護(hù)人員可靠地實(shí)施運(yùn)行、監(jiān)控、控制、操作、維護(hù)等操作，避免故障事件的發(fā)生，確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保電網(wǎng)可靠運(yùn)行。

(2)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和狀態(tài)控制。站內(nèi)各種數(shù)據(jù)的采集和處理，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行控制和分析，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)和管理[6]。

(3)非實(shí)時(shí)收集和處理運(yùn)行信息。包括電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、輔助系統(tǒng)監(jiān)測(cè)(包括變電站供電、安保、消防、環(huán)境監(jiān)測(cè)等)[7]。

(4)實(shí)現(xiàn)變電站的先進(jìn)應(yīng)用功能，包括電壓和無功自動(dòng)調(diào)節(jié)、計(jì)劃運(yùn)行和控制、保護(hù)信息管理、設(shè)備維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)、信息分析、綜合報(bào)警和輔助決策支持[8]。

(5)支持監(jiān)管整合和控制的業(yè)務(wù)需求。為主站提供實(shí)時(shí)和近實(shí)時(shí)的電網(wǎng)信息，并提供站內(nèi)全景數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程導(dǎo)航。

2 整體解決方案

2.1 NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)

NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)內(nèi)配置不同功能操作系統(tǒng)、測(cè)控和保護(hù)裝置、操作員站和工程師站、電腦主機(jī)和打印機(jī)、路由器和光纖、DPS同步裝置等硬件，此外還支持IEC 61850規(guī)范，其主要適用于不同電壓等級(jí)(10～1 000 kV)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。具有測(cè)量、控制、遠(yuǎn)程控制通信、智能通信、監(jiān)控、保護(hù)、測(cè)量和控制集成的基本功能，具有自動(dòng)電壓和無功控制、程序控制、遠(yuǎn)程導(dǎo)航和圖形報(bào)警等先進(jìn)應(yīng)用。

圖1 NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)構(gòu)造圖

(1)NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)軟件

NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)軟件的開發(fā)是基于傳統(tǒng)的NS3000的變電站監(jiān)控綜合系統(tǒng)的軟件平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)化、多應(yīng)用化、易裁剪、易組合，統(tǒng)一監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制設(shè)備、信息保障變電站、圖形化網(wǎng)絡(luò)關(guān)機(jī)及平臺(tái)上的輔助系統(tǒng)，分層設(shè)計(jì)，模塊化封裝和按需應(yīng)用配置，該軟件的設(shè)計(jì)可以為不同規(guī)模變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)提供不同功能需求。

(2)NSC330通信控制裝置

NSC330通信控制裝置是基于Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新和設(shè)計(jì)，在布置方式上主要內(nèi)嵌入式。在規(guī)范上也滿足IEC 61850協(xié)議。NSC330通信控制裝置主要作用就是支持多個(gè)進(jìn)程、不同線程任務(wù)的處理；支持通訊信息的采集和傳送。此外，還具有根據(jù)先后級(jí)順序的不同，支持不同的通信媒體和通信協(xié)議，所以可用于站內(nèi)與智能設(shè)備之間的通信，以及與調(diào)度中心、集控中心等的信息交互。

(3)NSD500測(cè)控裝置

NSD500測(cè)控裝置同時(shí)配置硬件和軟件構(gòu)造。其中所配置的軟硬件基于常規(guī)模塊化而設(shè)計(jì)且設(shè)計(jì)合理，這樣的配置和設(shè)計(jì)在檢修和維護(hù)方面都比較便捷。NSD500測(cè)控裝置主要作用是用于采集和控制電壓、電流、開關(guān)、隔離開關(guān)、設(shè)備狀態(tài)、溫度、直流等。該裝置還應(yīng)用于不同電壓等級(jí)的輸電線路、主變變壓器、母聯(lián)斷路器、鏈路母線等間隔的測(cè)控。

(4)NSR600RF保護(hù)測(cè)控裝置及安全自動(dòng)化裝置

NSR600RF保護(hù)測(cè)控裝置也是同時(shí)配置硬件和軟件構(gòu)造。本實(shí)用新型功耗低，性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)安裝方便，可采用集中組裝、分散安裝的方式。它適用于線路、母線、電容器、電抗器、主變壓器、自動(dòng)備用開關(guān)、廠用變壓器、發(fā)電機(jī)等的保護(hù)、測(cè)量和控制的綜合功能[9-10]。該裝置主要應(yīng)用于電壓等級(jí)在110 kV及以下的保護(hù)和不同電壓等級(jí)范圍的測(cè)控，也可應(yīng)用于電廠、交通、礦山、石化、冶金、港口、供水、環(huán)保等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

(5)ERS工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)

EPS工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在硬軟件構(gòu)造采用內(nèi)嵌入式設(shè)計(jì)。為了充分考慮了嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)通信要求和變電站工作環(huán)境，采用目前較先進(jìn)電力寬帶載波、智能內(nèi)容識(shí)別等技術(shù)，使智能變電站通信系統(tǒng)更加可靠，有效防止DOS攻擊，保證goose報(bào)文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。該設(shè)備主要有點(diǎn)在于支持GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議(IEEE 1588ptp)，并可為智能電子化設(shè)備傳輸精確同步時(shí)間。

2.2 NSV8000智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)/視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

NSV8000智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一規(guī)格，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，以對(duì)象為設(shè)計(jì)目標(biāo)，管理視頻連接、消防、安保、巡檢、溫度、對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行照明和在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)被動(dòng)監(jiān)測(cè)模式向主動(dòng)監(jiān)測(cè)模式的轉(zhuǎn)變；全面管理設(shè)備資源，實(shí)現(xiàn)智能文檔功能；以聲、光、圖、表、線等形式實(shí)現(xiàn)輔助決策系統(tǒng)“智能監(jiān)控、智能判斷、智能管理、智能驗(yàn)證”的目標(biāo)，為電網(wǎng)智能運(yùn)行提供技術(shù)支持[9]。

(1)NSV8000變電站智能輔助監(jiān)控綜合系統(tǒng)如2所示。

(2)主站NSV8000智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)如3所示。

2.3 WFBX微機(jī)防誤操作系統(tǒng)

WFBX微機(jī)防誤操作系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、變電站自動(dòng)化技術(shù)、防誤操作技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)等，防止變電站現(xiàn)場操作人員在現(xiàn)場操作過程中發(fā)生誤操作，從而保證電力企業(yè)的安全運(yùn)行。

圖2 NSV8000變電站智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)配置圖

圖3 主站NSV8000智能輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)配置圖

3 案例簡述

自該方案推出以來，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已在國內(nèi)多個(gè)省、市、自治區(qū)以及國外得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場應(yīng)用變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)9 000余套，其中電壓等級(jí)在500、750 kV的變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)就有500多套，電壓等級(jí)在220、330 kV變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)2 300多套。

其一，華北國家電網(wǎng)情景儲(chǔ)能示范工程是國家“金太陽示范工程”，是目前最大的可再生能源項(xiàng)目，集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及輸電工程四位一體的能源儲(chǔ)存和傳輸項(xiàng)目。該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)50萬千瓦風(fēng)電場、10萬千瓦光伏發(fā)電廠和11萬千瓦儲(chǔ)能裝置。建設(shè)總規(guī)模70萬千瓦，總投資120億元。華北電網(wǎng)國家風(fēng)電儲(chǔ)能示范工程采用南瑞集團(tuán)提供的完整變電站自動(dòng)化解決方案，包括：變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)故障預(yù)防閉鎖系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、時(shí)鐘同步系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、中低壓綜合保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)EPS功角測(cè)量系統(tǒng)及其他廠站自動(dòng)化系統(tǒng)。

其二，1 000 kV交流變電試驗(yàn)示范工程自山西東南至荊門，是國內(nèi)第一個(gè)電壓等級(jí)達(dá)兆伏特高壓試驗(yàn)示范工程。其次，還在在山西省長治直轄市的1 000 kV特高壓變電站采用NS2000自動(dòng)化綜合系統(tǒng)和WFBX微機(jī)防操作系統(tǒng)。

其三，青島電力公司主站在設(shè)計(jì)上就選用NSV8000智能輔助監(jiān)控綜合系統(tǒng)。青島電氣公司下轄青島市和五個(gè)縣、區(qū)，其中130個(gè)變電站由青島市直接管理，五個(gè)縣、區(qū)共124個(gè)變電站。所有新建變電站均按智能輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)，已投入運(yùn)行的變電站將逐步改造。青島市調(diào)度中心的監(jiān)管各變電站的智能輔助系統(tǒng)，并與青島市調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)青島市狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信變電站和輸電線路監(jiān)控，其中系統(tǒng)必須按照大型集中控制模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。目標(biāo)是將該系統(tǒng)構(gòu)建成一個(gè)運(yùn)營管理和維護(hù)平臺(tái)，為調(diào)度中心和其他生產(chǎn)管理部門提供技術(shù)支持。

其四，EPS系列開關(guān)已成功應(yīng)用于全國1 000多個(gè)項(xiàng)目。此外，還有1 000 kV山西東南-南陽-荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、微機(jī)防故障閉鎖系統(tǒng)及其二期擴(kuò)建工程；四川成都超高壓電網(wǎng)中央控制系統(tǒng)；福建福州、南平、三明、龍巖五大集中防控體系；甘肅330 kV永靖智能變電站等成功應(yīng)用案例。

4 結(jié)束語

綜上所述，文中通過對(duì)NS2000變電站自動(dòng)化綜合系統(tǒng)；NSV8000智能輔助監(jiān)控綜合系統(tǒng)/視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)；WFBX微機(jī)防操作系統(tǒng)等功能進(jìn)行詳細(xì)概述，并應(yīng)用于國內(nèi)外多個(gè)變電站，經(jīng)過應(yīng)用實(shí)踐表明：變電站自動(dòng)化整體解決方案為變電站在運(yùn)行監(jiān)控、安全管控、運(yùn)維、輔助決策和信息支持等方面都得到創(chuàng)新和改善，同時(shí)也能確保變電站的安全性和易維護(hù)性。