變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳洪勝

（廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東 惠州 516000）

概述

變電站的系統(tǒng)自動(dòng)化升級(jí)，不僅能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率和準(zhǔn)確性，還能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到數(shù)據(jù)的共享。所以，變電站系統(tǒng)的自動(dòng)化是提高電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的有效保障，下文中筆者將從設(shè)計(jì)原則 、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，結(jié)合某石化公司水廠污水降壓站的老站改造實(shí)例對(duì)該問題進(jìn)行淺析。

1 設(shè)計(jì)原則

由于變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)原有的系統(tǒng)控制和操作功能，還要對(duì)系統(tǒng)的自身運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，所以在設(shè)計(jì)上我們要遵循一系列原則，筆者在認(rèn)真分析了變電站的系統(tǒng)自動(dòng)化升級(jí)后，認(rèn)為設(shè)計(jì)原則主要包括以下幾種：

首先，要將變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)視為電力系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)來對(duì)待，在設(shè)計(jì)的過程中各項(xiàng)功能和操作都要圍繞服務(wù)調(diào)度中心和控制中心來進(jìn)行。

其次，要重視后臺(tái)管理和重要性，對(duì)于中級(jí)以上規(guī)模的變電站要實(shí)行雙重后臺(tái)設(shè)計(jì)。

再次，在對(duì)變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)操作方式的設(shè)計(jì)上，要采用實(shí)地操作和系統(tǒng)遙控相結(jié)合的方式，提高系統(tǒng)控制的靈活性。

其四，在系統(tǒng)各終端的接口設(shè)計(jì)上，應(yīng)該始終與標(biāo)準(zhǔn)國際要求相一致，以免因?yàn)樵O(shè)備型號(hào)的問題導(dǎo)致系統(tǒng)無法延展。

其五，在設(shè)計(jì)的過程中要始終將系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性放在第一位，盡可能的實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、控制一體化，但是各項(xiàng)功能之間又不至于互相干擾，引發(fā)運(yùn)行故障。

其六，要盡量提高自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度，使系統(tǒng)下載運(yùn)行過程中可以根據(jù)數(shù)據(jù)及時(shí)的做出各種反應(yīng)，在故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)切斷閉合開關(guān)。

其七，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，要將系統(tǒng)中的各個(gè)運(yùn)行元件并行串聯(lián)在線路中，以使其能夠互相制約。

最后，要采取相應(yīng)的措施避免電磁干擾導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行故障。一般情況下，安裝光纖通道可以更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)放電磁干擾的效果。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

上文中我們分析了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本原則，根據(jù)以上要求，筆者認(rèn)為合理的變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可以有以下幾種：

2.1 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

即在系統(tǒng)中選用兩臺(tái)主變壓器，每臺(tái)變壓器的容量均為35kV/6kV，然后連接至二次回路開關(guān)，并將高低壓分側(cè)并行。值得注意的是，采用這種并行方式，不宜選用聯(lián)絡(luò)開關(guān)。另外，每個(gè)回路分別配置配電室。

2.2 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的主要設(shè)計(jì)原理和方式是將分布分散式與集中式相結(jié)合。也就是在系統(tǒng)連接的過程中，將各個(gè)系統(tǒng)元件和設(shè)備按照重要程度和對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行影響分為三個(gè)層級(jí)，即設(shè)備層、單元層和變電站層。這是三個(gè)層級(jí)之間的運(yùn)行相互獨(dú)立，但是可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的具體需要進(jìn)行信息交流。一般情況下，變電站層支持的協(xié)議情況同設(shè)備層和單元層都不相同，所以后兩者在實(shí)踐中的密切度明顯較高。

在運(yùn)行的過程中，如果系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)成元件，尤其是智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交流需要經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換，那么將很大程度上降低了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)也會(huì)加重監(jiān)控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

為了解決支持不同通信規(guī)約的智能設(shè)備(IED)之間的兼容問題。在盡量少增加系統(tǒng)成本的前提下，增強(qiáng)系統(tǒng)的開放性和通用性。參照IEC提出的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在變電站層和間隔層之間增加通信管理層。SSC601通訊管理機(jī)主要用作現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)搜集測(cè)控裝置和直流屏等智能設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)四遙功能和管理這些測(cè)控節(jié)點(diǎn)，并向上提供多協(xié)議的應(yīng)用接口，同時(shí)負(fù)責(zé)第三方裝置的通信接入。

SSC601硬件平臺(tái)采取組件化設(shè)計(jì)原則，不同功能模組可按不同應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行定制。支持CAN網(wǎng)、485網(wǎng)和10M/100M工業(yè)以太網(wǎng)，并提供多個(gè)RS232和RS485接口，并具備485總線和CAN總線中繼能力。硬件組件設(shè)計(jì)時(shí)考慮降壓站的各種干擾和現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用特點(diǎn)，具有安全可靠，組網(wǎng)靈活、施工方便等特點(diǎn)。

SSC601應(yīng)用軟件包括常用上行至主站通信規(guī)約，如 IEC870-5-101，MODBUS，CDT DISA等，間隔層可以接入國內(nèi)主流廠商的保護(hù)測(cè)控設(shè)備。系統(tǒng)具有豐富的第三方裝置規(guī)約庫，如直流屏，電度表，小電流接地選線裝置等，可以現(xiàn)場(chǎng)重組，并具備自定義協(xié)議的裝置接入能力。

2.3 系統(tǒng)配置

2.3.1后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)2臺(tái)，互為備用。選用DELL主機(jī)（P4 3.4G/1G/160G/網(wǎng)卡）20寸液晶顯示器。

2.3.2 3COM網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)一臺(tái)（10/100M/16P）。

2.3.3 SSC601通訊管理機(jī)一臺(tái)，做為數(shù)據(jù)通訊的橋梁。

2.3.4打印機(jī)一臺(tái)，用來記錄運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)表和事故、異常報(bào)告。也用于軟件程序開發(fā)和進(jìn)行修改后的打印輸出。

2.3.5衛(wèi)星同步時(shí)鐘 1臺(tái)，用于主站、子站及保護(hù)設(shè)備的對(duì)時(shí)。

2.4 組屏方案

系統(tǒng)的組屏方案采用集中與分散相集合的原則。二臺(tái)主變壓器的保護(hù)組成一塊屏，通訊管理機(jī)、GPS以及以太網(wǎng)交換機(jī)集中組成一塊屏，35KVI、II段進(jìn)線電度表成計(jì)量屏，還包括直流屏安裝在控制室內(nèi)，使它處于比較好的工作環(huán)境，有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

所有6kV微機(jī)保護(hù)裝置分散安裝在開關(guān)柜上，減少大量的二次電纜的安裝，裝置僅通過通訊電纜與上層系統(tǒng)聯(lián)系，避免了大量信號(hào)、測(cè)量、控制、保護(hù)電纜接入主控室，不但節(jié)省了費(fèi)用，系統(tǒng)的可靠性還得到提高。

結(jié)語

綜上所述，變電站系統(tǒng)的自動(dòng)化是集成電路技術(shù)、微型機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的必然結(jié)果，如果能夠使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)更好的滿足變電站的運(yùn)行要求，能夠更加安全可靠的服務(wù)于調(diào)度中心的指令，是我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)。上文中筆者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該問題進(jìn)行了淺析，希望能夠?yàn)榇龠M(jìn)我國的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展盡綿薄之力。

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