智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉軍 朱克亮 李端超 徐寧 王震海

摘 要：?在電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)下，基礎(chǔ)建設(shè)與技術(shù)改造項(xiàng)目逐漸增多，智能變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)驗(yàn)收工作也越來(lái)越繁雜。在現(xiàn)代化電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大的形勢(shì)下，設(shè)備管理要求也隨之提高，監(jiān)控專業(yè)面臨著巨大挑戰(zhàn)。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)，并構(gòu)建基于智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)，在很大程度上提高了信息接入驗(yàn)收工作效率，使得變電站信息驗(yàn)收水平也明顯提升，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站信息接入驗(yàn)收的全程監(jiān)控，從而有效保障了智能變電站監(jiān)控信息的一體化自動(dòng)驗(yàn)收工作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：?智能變電站; 監(jiān)控信息; 一體化; 自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TP 311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Design and Implementation of Integrative Automatic Acceptance

System for Monitoring Information of Intelligent Substations

LIU Jun1， ZHU Keliang2， LI Ruichao1， XU Ning1， WANG Zhenhai2

（1. State Grid Anhui Electric Power Co. Ltd ， Hefei， Anhui 250022， China;

2. Construction Company，State Grid Anhui Electric Power Co. Ltd.， Hefei， Anhui 230000， China）

Abstract：

With the expansion of power system scale， the number of basic construction and technical transformation projects is increasing gradually， and the acceptance of intelligent substation automation system is becoming more and more complicated. With the expansion of modern power grid， the requirement of equipment management is raised， and the specialty of monitoring and control is faced with great challenges. On this basis， the intelligent substation monitoring system is analyzed in detail， and an integrated automatic acceptance system of monitoring information based on intelligent substation is constructed to improve the efficiency of information access acceptance to a great extent. The level of substation information acceptance is also obviously improved， which realizes the whole process monitoring of substation information access acceptance. Thus， the design effectively ensures the quality of intelligent substation monitoring information integration automatic acceptance.

Key words：

intelligent substation; monitoring information; integration; automatic acceptance system

0 引言

智能變電站一體化實(shí)際上就是促使變電站二次設(shè)備利用自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微機(jī)技術(shù)，基于功能重組與完善設(shè)計(jì)，形成計(jì)算機(jī)軟件與硬件設(shè)施設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)一體化、測(cè)量、運(yùn)行維護(hù)的操作管理系統(tǒng)。隨著電力規(guī)模逐漸擴(kuò)大，技術(shù)改造與基地建設(shè)項(xiàng)目也隨之增多，一體化自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)工作量也在不斷增加。其中，智能變電站的監(jiān)控信息是依據(jù)無(wú)人值守方式加以收集，其信息量與驗(yàn)收量非常大。而且智能變電站自動(dòng)化所對(duì)應(yīng)的是用戶終端項(xiàng)目，驗(yàn)收明確要求把運(yùn)行、協(xié)調(diào)、調(diào)度、計(jì)量等作為重要前提[1]。

1 智能變電站一體化自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 設(shè)計(jì)架構(gòu)

智能變電站一體化自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)具體，如圖1所示。

1.2 模塊架構(gòu)

智能變電站內(nèi)部數(shù)據(jù)信息的辨別功能主要是通過(guò)面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于模塊方式嵌入智能變電站信息一體化平臺(tái)，提供了智能化與圖形化運(yùn)作，利用設(shè)備對(duì)象局部集成體現(xiàn)方式，用戶基于點(diǎn)擊系統(tǒng)的輸變電設(shè)備對(duì)象，可以采用此設(shè)備集成信息將畫面全面展示出來(lái)，集成一次設(shè)備量測(cè)數(shù)據(jù)的具體信息，從而全面展現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)信息[2]。智能變電站數(shù)據(jù)信息辨別系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

2 智能變電站監(jiān)控信息一體化自動(dòng)驗(yàn)收體系支撐系統(tǒng)

智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動(dòng)驗(yàn)收體系把常規(guī)性驗(yàn)收工作轉(zhuǎn)換成三大驗(yàn)收系統(tǒng)，即主站端信息自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)、廠站端信息自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)、廠站端與主站端信息聯(lián)調(diào)系統(tǒng)。而自動(dòng)驗(yàn)收體系的支撐系統(tǒng)構(gòu)建多模塊，采取可視化策略，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了變電站現(xiàn)場(chǎng)與調(diào)度主站信息的全方位覆蓋，促使監(jiān)控信息驗(yàn)收得以全面管理控制[3]。支撐系統(tǒng)如圖3所示。

2.1 主站端信息自動(dòng)驗(yàn)收

主站端信息自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)是以智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)為基礎(chǔ)的高級(jí)化應(yīng)用，其主要包含對(duì)廠站向上傳輸?shù)倪b信、遙測(cè)、遙控等相關(guān)信息進(jìn)行仿真模擬，基于計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)相關(guān)功能。首先，對(duì)比信息表，監(jiān)控人員在自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)中輸出標(biāo)準(zhǔn)化信息表，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息維護(hù)的規(guī)范性進(jìn)行詳細(xì)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)通知自動(dòng)化相關(guān)工作人員進(jìn)行修整。其次，聯(lián)調(diào)驗(yàn)收，及時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)功能，并接收上送信息，系統(tǒng)判斷信息上送的真實(shí)性與可靠性。再次，數(shù)據(jù)鏈接檢查，自動(dòng)上送遙信、遙測(cè)相關(guān)信息，監(jiān)控人員對(duì)數(shù)據(jù)信息和間隔對(duì)應(yīng)之間的一致性進(jìn)行全面檢查。主站端信息驗(yàn)收系統(tǒng)構(gòu)建遙信、遙測(cè)、遙控驗(yàn)收模型，并完善數(shù)據(jù)自動(dòng)化核對(duì)機(jī)制，驗(yàn)收的范圍中包含了主站端驗(yàn)收中的所有內(nèi)容，能夠恰當(dāng)修整遙信與遙測(cè)的參考數(shù)據(jù)信息，遙控操作序列表格，驗(yàn)收方式方法比較靈活。由監(jiān)控人員進(jìn)行系統(tǒng)操作，自動(dòng)化對(duì)比，及時(shí)生成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，而無(wú)法通過(guò)的信息，則集中化通知具體人員進(jìn)行科學(xué)處理，進(jìn)一步確定人工核對(duì)的必要性[4]。

2.2 廠站端信息自動(dòng)驗(yàn)收

廠站端信息自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)主要包含虛擬前置系統(tǒng)、虛擬廠站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置信息的進(jìn)一步校驗(yàn)，虛擬前置、操作人員工作站，一二次設(shè)備信號(hào)關(guān)聯(lián)性校驗(yàn)，告警信息自動(dòng)觸發(fā)上送等相關(guān)功能。范圍主要是智能變電站現(xiàn)場(chǎng)的一二次設(shè)備。首先，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置信息進(jìn)行一一核對(duì)?；谔摂M前置系統(tǒng)的監(jiān)控信息，獲取遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置內(nèi)部信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行一致性對(duì)比分析。其次，站端設(shè)備調(diào)試。檢修工作人員在既有現(xiàn)場(chǎng)裝置中，采取操作設(shè)備或短接拆接端子等模式，對(duì)告警信息進(jìn)行仿真并及時(shí)發(fā)出，并實(shí)時(shí)檢查操作人員工作站與虛擬前置系統(tǒng)的具體信息，確保兩者與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試信息相一致。再次，聯(lián)調(diào)驗(yàn)收。基于虛擬廠站系統(tǒng)，遵循信息表格的相關(guān)順序，上傳告警信息到主站驗(yàn)收系統(tǒng)中，對(duì)上送信息和接收信息的一致性進(jìn)行詳細(xì)判別[5]。

2.3 廠站端和主站端信息聯(lián)調(diào)

廠站端與主站端信息聯(lián)調(diào)應(yīng)滿足廠站端信息驗(yàn)收合格要求，一二次設(shè)備信息關(guān)聯(lián)校驗(yàn)合格要求，主站端信息驗(yàn)收合格要求，系統(tǒng)驗(yàn)收范圍主要包含遙信、遙測(cè)、遙控信息的相關(guān)內(nèi)容，主要由廠站端按照點(diǎn)號(hào)順序觸發(fā)告警信息，主站端一一核對(duì)，對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信的正常性與穩(wěn)定性進(jìn)行判別。首先，把主站前置、廠站遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置內(nèi)部的遙測(cè)、遙信、遙控及時(shí)復(fù)位，遙測(cè)初始狀態(tài)為零，而遙信初始狀態(tài)則為復(fù)歸，遙控初始狀態(tài)則是開關(guān)位于分位。其次，主站端啟動(dòng)自動(dòng)驗(yàn)收程序，智能變電站及時(shí)啟動(dòng)上送程序，監(jiān)控人員控制主站端，而檢修人員控制現(xiàn)場(chǎng)，在進(jìn)行操作之前，雙方需要通過(guò)電話進(jìn)行確認(rèn)。再次，主站自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)傳輸總命令，廠站自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)所接收的信息，然后及時(shí)啟動(dòng)程序。在發(fā)送總命令之后，主系統(tǒng)對(duì)遙信、遙測(cè)、遙控的初始狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)審核，再對(duì)上送信息和標(biāo)準(zhǔn)信息的一致性，以及模擬量、狀態(tài)量與設(shè)定規(guī)則的相符程度進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)。最后，生成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，其中包含驗(yàn)收失敗名稱與原因，監(jiān)控人員則是以相關(guān)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告作為重要依據(jù)，及時(shí)找到問(wèn)題的根源，具有針對(duì)性、合理性的詳細(xì)上報(bào)相關(guān)部門[6]。

3 智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 基本流程

智能變電站投入運(yùn)行前，應(yīng)嚴(yán)格調(diào)試驗(yàn)收，電網(wǎng)公司據(jù)此制定了多元化驗(yàn)收規(guī)則，涉獵工廠驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等各個(gè)部分。在工廠時(shí)，基于廠家進(jìn)行安裝，并測(cè)試軟件，繪制畫面，就是所謂的直接組網(wǎng)，如圖4所示。

3.2 準(zhǔn)備條件

監(jiān)控信息在一體化自動(dòng)驗(yàn)收前，必須全面完成二次施工，安裝完成屏柜設(shè)備，并配置常規(guī)儀器，完善設(shè)計(jì)圖紙與設(shè)備的具體說(shuō)明書。

3.3 設(shè)備檢查

在調(diào)試前，詳細(xì)檢查系統(tǒng)與設(shè)備，確保后續(xù)調(diào)試工作能夠有序進(jìn)行，有效控制回歸實(shí)驗(yàn)率和缺陷率。大多數(shù)施工現(xiàn)場(chǎng)都存在一邊調(diào)試，一邊施工的狀況，因此，基于實(shí)際情況，少數(shù)項(xiàng)目根本難以實(shí)現(xiàn)，但是卻可以保障調(diào)試電氣間隔通過(guò)詳細(xì)檢查的方式得以實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置檢查工序卡，確保設(shè)備的完整性[7]。

3.4 SCD文件自動(dòng)化集成

傳統(tǒng)SCD配置方式在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐過(guò)程中，依舊存在一些問(wèn)題，即人工制作極易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且信息鏈越來(lái)越多，數(shù)據(jù)信息接收與發(fā)送等環(huán)節(jié)出現(xiàn)各種問(wèn)題。在構(gòu)建全信息回路圖后，利用數(shù)據(jù)信息與設(shè)備廠家能力描述文件自動(dòng)化集成SCD文件，并將描述信息補(bǔ)充完整，然后驗(yàn)證驗(yàn)收過(guò)程中的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問(wèn)題，不需自行驗(yàn)證SCD文件[8]。SCD文件自動(dòng)生成，如圖5所示。

3.5 間隔層設(shè)備驗(yàn)收

一體化監(jiān)控系統(tǒng)的間隔層裝置在整個(gè)智能變電站中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，在接收高速報(bào)文后，基于低速M(fèi)MS報(bào)文模式將其及時(shí)上送到監(jiān)控系統(tǒng)。全信息回路圖中所包含的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯部分是裝置說(shuō)明書，即通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行輸入模擬，并實(shí)時(shí)觀測(cè)輸出結(jié)果，便可以對(duì)間隔層設(shè)備進(jìn)行全方位監(jiān)控。在實(shí)踐過(guò)程中，組網(wǎng)測(cè)試設(shè)備接入拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)分析儀器是一樣的[9]。間隔層設(shè)備自動(dòng)組網(wǎng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

3.6 快速定位傳輸故障

以全信息回路為基礎(chǔ)，試驗(yàn)的初始位置和各階段信息上送位置與基本邏輯處理相符。因此，利用同步時(shí)鐘及時(shí)啟動(dòng)，可以基于網(wǎng)絡(luò)分析儀或?qū)I(yè)工具所應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)報(bào)文，并與期望進(jìn)行比較分析，從而推送上送并及時(shí)定位故障點(diǎn)。故障快速定位設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖7所示。

3.7 創(chuàng)建全信息回路圖

全信息回路圖主要是基于統(tǒng)一信息所構(gòu)建邏輯和物理信息的電子化圖紙。其構(gòu)成如圖8所示。

基于信息化技術(shù)，全信息回路圖可以促使圖紙資料和專業(yè)軟件融合為一體，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行分層展現(xiàn)，與SCD文件之間實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，從而自動(dòng)化配置、調(diào)試、驗(yàn)證[10]。

4 總結(jié)

總之，智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動(dòng)驗(yàn)收基于實(shí)踐檢測(cè)得出結(jié)果，驗(yàn)收效果較好，具備較高的推廣價(jià)值，目前需要針對(duì)其中所存在問(wèn)題進(jìn)行深入討論，合理制定有效的應(yīng)對(duì)策略。首先，主站信息表的格式，監(jiān)控員工對(duì)信息表進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，其中最為頻繁的是遙信信息表，其導(dǎo)入主站系統(tǒng)或虛擬總控裝置內(nèi)部，應(yīng)根據(jù)點(diǎn)號(hào)、遙信名稱、告警類型、間隔ID、電壓等級(jí)等相關(guān)順序進(jìn)行合理安排。其次，虛擬廠站，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施設(shè)備的信息觸發(fā)條件不完善，和自動(dòng)化驗(yàn)收程序之間缺乏關(guān)聯(lián)性，在驗(yàn)收時(shí)，可以選擇跳過(guò)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)展示，以報(bào)文解析為基礎(chǔ)的智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動(dòng)調(diào)試系統(tǒng)，可以精確聯(lián)調(diào)遙信與遙測(cè)的變化值，有效提高自動(dòng)化驗(yàn)收相關(guān)員工工作效率，緩解員工的工作壓力，保證驗(yàn)收的可靠性與準(zhǔn)確性，驗(yàn)收結(jié)果則可以基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化表格詳細(xì)查詢，其使用價(jià)值十分突出。

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（收稿日期： 2019.06.10）