变电站综合自动化系统及监控自动化系统设计

2009-09-21王晓静焦恩喜

中小企业管理与科技·下旬刊 2009年6期

王晓静　焦恩喜

摘要：论述了变电站综合自动化系统及监控自动化系统设计问题、发展趋势和存在问题。

关键词：变电站自动化系统工程设计

0 引言

变电站综合自动化系统是一项比较成熟的技术，是在微机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。变电站综合自动化技术使变电站的设计和建设成本降低。近年来，我国所有220kV变电站采用了远方终端装置加上当地装置(当地功能)再配上测控单元、通信装置、UPS等屏柜组成监控自动化系统，国内综合自动化技术已经相当成熟。

1 设计原则

依照大型枢纽变电站综合自动化相关的设计规程。在变电站初步设计审定原则的基础上，考虑运行部门的实际需要，将变电站内当地监控功能、数据采集和处理(SCADA)、远动功能及数字保护信息结合为一个统一的整体，使二次回路简单明了，即可有人值守，亦可实现无人值守。目前，220kV变电站基本实现无人职守。

2 某220kV变电站综合自动化系统的设计举例

2.1 系统构成

2.1.1 系统选择及配置 ①设计推荐采用局部分散分布式产品，实现变电站的所有监视、控制操作功能、RTU 功能及与远方的各种通信功能。②采用双机系统，35kV 测控单元下放到开关柜，总线技术先进且有成熟的运行经验，并具有可扩性。操作可靠、简单、灵活、方便，系统运行稳定。③变电站内继电保护及安全自动化装置均独立设置，微机保护装置数字信息通过串行通信口和监控系统进行通信，其它保护及安全自动化装置的信号通过开关量采集进入监控系统，监控系统能够将继电保护及安全自动化装置的信息传输到调度端。

2.2 监控系统的主要功能及技术要求

2.2.1 数据采集对变电站的运行状态和参数自动实时或定时进行采集，并作必要的预处理。数据应同时满足调度和变电站内监控主站实时画面显示、制表、打印等功能要求。①状态量：包括所有断路器、隔离开关、接地刀、变压器分接头、主控制室空调等开关位置接点，继电保护及自动装置的开关量，断路器的各种故障及事故信号量。输入采用无源接点方式。输入回路应有光电隔离，光电隔离电压不小于2000V。②模拟量：包括各电压等级线路有功功率P，无功功率Q，电流I，母线电压U，220kV母线频率Hz，主变压器高压侧的功率因数COSφ，主变压器油温，主控制室室温，直流系统的电压U、电流I。交流采样，额定电流5A或1A。

2.2.2 电度计量采用RS485串行口，能分时计费，按峰、平、谷要求实现电量累计，累计量应能超过1个月。

2.2.3 控制操作包括所有电压等级断路器的跳、合操作和主变压器有载调压分接头升、降手动控制。控制操作在执行前，必须进行校核，确认后才能执行。装置故障应闭锁出口。控制输出继电器线径不小于0.09mm。控制输出采用无源接点方式，接点容量为DC220V，5A。正常控制输出在计算机上实现。同时在监控柜上设置就地/远方操作转换总开关，每台断路器设置紧急手动控制开关，可直接跳、合断路器，而不受计算机系统故障的影响。对操作员进行控制操作权限限制，操作人员应事先登录，并有密码及防止误操作措施。本系统能进行220kV母联断路器的同期操作。隔离开关操作应具备“五防”功能，“五防”与监控系统应能进行双向通讯。

2.4 隔离开关“五防”设备能实现强制运行人员按照既定的安全操作程序，对电气设备进行操作，避免电气设备的误操作，执行部颁的规范“五防”要求。①防止误拉合开关；②防止带负荷拉合隔离开关；③防止误入带电间隔；④防止带电挂地线(接地刀闸)；⑤防止带地线(接地刀闸)合闸。

设计要求能鉴别各个刀闸合、分位置和网门开、闭位置的性能，并在操作中不需逐一倒换钥匙，只需一把电脑钥匙，按照指定的程序，能在一个回路中完成多项操作。

2.5计算功能数据库中应有按现场要求的二次计算量：主变压器高压侧负荷率及日平均负荷、最高负荷(年、月、日、时)、最低负荷。220kV及110kV各线路所采集模拟量的平均值、最高值、最低值。(年、月、日)各母线电压最高、最低值(年、月、日、时、分)，月波动率及特定日期的电压合格率。电度量累计，失电时有保护措施，不丢失累计。(年、月、日)母线电压不合格累积时间及由此计算的电压合格率。电容器投切次数及可调率，变电所功率因数的合格率。有载调压装置调节次数累计和日最高调节次数记录及停运时间记录。实时数据可在线进行上下限值测点投退的修改，二次计算量的参数可由用户增加和修改。

2.6历史数据的记录与处理日志报表数据库存一年半历史。可方便的形成各种历史数据点，并可方便的实现历史数据的报表打印和显示修改功能。

2.7安全监视通过CRT对全所主设备、辅助设备的运行进行监视，并对各运行参数进行实时显示。系统定周期对模拟量检测，越限报警，并可记录和查阅。系统定周期对开关量状态进行检测。事件顺序纪录(SOE)点有变化立即报警。有报警信息可在CRT上以汉字显示，并在打印机上以汉字打印。事故音响报警功能。事故和预告报警音响应有区别，并有语音报警。系统具有定时、随机打印的功能。事件记录(数据修改、操作设备)存盘及打印。

2.8事件处理当发生事故、故障、状态变化、越限等事件时，综合自动化系统应自动作一系列处理，如推出简报、登录一览表、发出音响、推出画面、自动事故追忆、画面变色闪烁、数据变色等，预告信号应按登记区别处理。

2.9画面显示画面种类包括监控系统配置图、主接线图、棒状图、曲线图、操作显示、组态显示、报警及各种表格显示。①运行人员可方便的调出画面。②程序员可在CRT上修改和编辑画面。③趋势图可由用户在线定义所要显示模拟量、测点起始时间、采样周期。

2.10自诊断功能系统本身具有对软硬件的自诊断功能。发生局部故障时CRT上以汉字显示及在打印机上以汉字

打印。自恢复功能。

2.11运行人员操作记录系统记录运行人员所进行的操作项目和每次操作的精确时间。

2.12操作票功能根据实时状态信息来编制操作票，满足各种操作要求，并可人工修改。

2.13通信功能与省调及市调、县调的通讯要求如下：①与省中调调度自动化系统通讯采用制式、规约应统一。②与市调。县调调度自动化系统通讯采用部颁规约。③系统应能方便地开发出其它通信规约。④系统应具有将来实现数据网络通信(广域联网)的接口。⑤由市级调度应能实现远方遥控。

要求与用电部门的通讯接口，与变电所内微机保护装置、直流系统、小电流接地装置及全电子电度表采用串口通讯。微机保护、直流设备及接地选线装置的规约符合运行部门要求。

2.14 对时采用GPS卫星对时，能与变电站内所有微机装置实现软件对时。

2.15 电源监控系统应配备UPS不间断电源系统或者交直流切换器，站用电消失后保证供电时间不应小于1小时。

3 监控系统的主要技术指标

3.1 软件配置系统软件应提供开放式多任务的操作系统，多窗口的人机界面，友好的支持软件，数据库管理软件，有丰富运行经验的应用软件。