论变电站综合自动化系统及安装调试
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摘要：本文主要是作者结合具体工程实例，对500 kV顾路变电站综合自动化系统介绍了超高压变电站综合自动化系统的结构、原理、功能及对变电站自动化系统安装调试中的几点体会。
关键词：电力自动化 500 kV变电站
1. 顾路站自动化系统的结构原理
500 kV顾路变电站是一座大型城市枢纽变电站位于某镇主变压器规划为4000～6000 MVA500 kV出线规划为8回220kV出线规划为18回35 kV 无功补偿装置容量为4×60Mvar电抗和12×60Mvar电容全站采用就地分布式综合自动化监控系统。顾路站自动化系统采用2000SCADA变电站自动化监控系统和“间隔层测控装置与站控层直接采用双网络通信”方式。系统由站控层与间隔层组成采用双光纤以太网结构网络协议为TCP / IP。
1.1 站控层
站控层设置双主机、双运行工作站及1台网关实现冗余配置。操作系统采用UN IX网关G200配置了路由和MODEM可通过模拟通道以μ4F规约与华东总调通信以W ISP +规约与市调通信。也可以IEC870 - 5 - 104规约通过数字网与华东总调、市调通信。G200作为远动通讯单元支持多CPU主板并行处理并且双机热备、并列运行可实现无缝切换。G200还可通过D200 VME总线上插入网卡实现直接上网功能传送速率可达到10MB / s从而可靠地保证了实时性。RD - 800系统选用4台高级工作站分别为运行值班和主机工作站1台PC机为站长工作站。
1. 2 间隔层
间隔层由多个G25测控装置构成控制单元直接同后台机及G200主站通信管理机以网络方式交换数据直采直送保证调度主站和后台的实时性G25数据可以传到主站系统、远动主机、本间隔其他G25和跨电压等级的G25进行数据通信查看数据及维护。间隔层由4个继保小室、按电气单元组屏的G25 I/O 测控单元组成具有交流采样、防误闭锁、同期检测、手动操作和液晶显示等功能。
1.3 G200站主控装置和G25间隔层的通信
G25与G200 的接线方式为: 同一面屏中的G25用RS485 进行互连然后再用光缆接入到G200装置中G200再将所采间隔层信息分别送至主控层PowerComm 2000监控系统。主控装置与I/O单元之间直接联接即实现了数据的“直采直送”保证了系统的稳定可靠运行。
1.4 监控系统与继电保护及安全自动装置的通信
监控系统与微机型的继电保护、安全自动装置、故障录波装置、UPS交流不间断电源装置及直流监控系统通过继电保护管理机接口进行通信。
2. 500 kV顾路站综合自动化系统功能
2.1 实时数据采集功能
通过G25数据采集装置实时采集模拟量、数字量、脉冲量及温度等非电量信息对所采集的实时信息进行数字滤波、有效性检查工程值转换、信号接点抖动消除、刻度计算等加工。从而提供电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、电度量、温度等各种实时数据并经数据处理装置将数据传送至站内自动化系统和各级调度中心。
2.2 数据处理功能
(1) 状态量处理
状态量包括开关量、设备运行状态等信息。系统具有判断状态量是否变位并在状态量变位时启动事故报警或预告报警处理。系统具有事件顺序记录功能。
(2) 模拟量处理
每个模拟量在存入数据库之前将被转换为工程量。每个模拟量可以设置多个限值分别对应告警状态、事故状态或其他状态指示要求模拟量越限和复归时都会启动事故报警或预告报警处理功能。
(3) 计算功能
系统具有加、减、乘、除、积分、求平均值、求最大最小值和逻辑判断进行功率总加、电量分时累计等计算功能。
(4) 历史数据处理与统计功能
能利用历史数据库生成各种日、月、年报表、趋势曲线和用户自定义的各种不同时间间隔的累计、最大、最小、平均值等统计报表。
2.3 控制功能
(1) 变电站的监控系统控制
操作人员从监控画面上选择遥控对象。当选择和检查通过后输入遥控对象的线路编号、操作和监护人员密码只有当所有内容均正确无误时系统提示进入遥控过程的下一步操作。监控系统将预置命令送至G200 /G25。当G200 /G25将命令校验后返送监控系统和预置校验反馈正确后系统将遥控执行操作或撤销操作。将操作命令经G200 /G25进行闭锁及同期检查满足条件后下发给遥控执行机构输出执行。在监控画面上显示遥控对象在遥控后的位置：合闸或分闸。系统将遥控操作内容、时间、结果及姓名保存到数据库中同时可打印出来。
(2) 调度中心远方控制
调度中心远方控制命令通过数据处理和通信装置对其操作范围内的设备操作控制。
(3) 就地手动控制
当计算机监控系统站控层停运或故障时间隔层能独立于站控层控制。站控层和间隔层的控制不得同时进行在软件有相应的闭锁配置并设有远方/就地切换开关以禁止间隔层的操作。
2.4 同期检测功能
同期检测功能包含在系统每个控制单元G25中每条母线的电压以及线路电压都被固定接入到间隔单元中。当同期断路器两侧的电压、相位角与频率差值保持在整定范围之内时同期检测功能就处于允许合闸状态;当其主站遥控命令下达时I/O单元同时进行同期、闭锁条件、远方就地控制状态等条件来判定。
2.5 操作闭锁功能
凡间隔层内部的闭锁尽量在间隔层的I/O单元内实现;而间隔层之间的闭锁通过间隔层I/O装置的平衡传输方式实现。操作闭锁可以由用户利用G200和G25的可编程功能根据现场实时状态及运行方式进行定义、修改。无论是调度中心站内后台计算机系统遥控以及当地G25单元的就地控制都具有相同的闭锁保证了变电站的安全可靠运行。应用G200 /G25的软闭锁方式实现了多层控制闭锁的技术要求大大节省资金并且使得变电站设计简化。
2.6 双机切换功能
在正常情况下2台主计算机和2台数据处理及通信装置均同时工作互为备用。2台数据处理及通信装置可进行手动/自动切换软硬件的冗余结构将确保数据可靠程序安全且不影响系统的实时性。
2.7 通信功能
PowerComm 2000监控系统采用单/双以太网通信系统内部能自动判断网络的运行情况选择工作状态良好的网络进行数据网的传输确保500kV变电站监控系统的安全可靠的运行。与远方调度通信通常采用模拟通道考虑到远程通信的可靠主备通信口和主备通道之间具有手动/自动切换功能且每个通信通道都配置了先进可靠的防雷保护器。站主装置G200采用X. 25标准接口规程通过广域网路由器与网调、市调等各级数据网进行实时数据交换。与远方调度中心交换的实时信息有:遥测量、遥信量及用户可自行定义需要的数据集。
2. 8 监控系统画面显示功能
PowerComm 2000监控系统具有电网拓扑识别功能实现带电设备的颜色标识。所有静态和动态画面存储在画面数据库内。具有图元编辑图形制作功能并且对画面的生成和修改能够通过网络广播方式给其他工作站。用户可以根据需要能够灵活的生成新的表格在表格中可以定义实时数据、计算数据、模拟显示、统计并打印输出。
2. 9 报警处理功能
事故报警：包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。预告报警：包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限、监控系统的软、硬件的状态异常等。
2.10 操作功能
状态显示：了解系统的总体状态查阅画面和报表并发送打印命令。操作权限：设置不同的操作权限和口令以防止非法操作和误操作。数据输入：可在线输入数据修改报表和编辑画面及参数。操作记录:操作记录存储各种操作信息且可以打印输出操作记录。
3. 对变电站自动化系统安装调试的体会
微机型保护的优点之一是一旦硬件确定下来软件修改非常方便功能的增加也很容易。但软件的随意修改会造成软件管理的混乱甚至造成软件本身的潜在缺陷。为便于调试和运行维护建议装置应配置大屏幕、高亮度液晶显示板及后台机接口用于综合管理。这样正常时可显示装置所接电气量的实时数据和相位关系并根据需要显示各种其它信息；装置异常或动作后能显示自检报告或动作信息能自动或手动翻页而循环显示。加强培训调试人员使其全面了解装置性能和操作方法从而完成系统安装调试前的准备、资料及基础数据的收集工作。
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