35kV坎顶变电站监控系统

管斌斌

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

0 前言

坎顶35kV变电站主接线方式为内桥接线，平坎3679线引至35kV桥I引线，国坎3773线引至35kV桥II引线，35kV内桥开关不能合环运行。经2台35kV变压器降压至10kV，分别引至10kVI、II母线，10kV母线通过母联开关联络运行。所用电分别从10kVI、II母线经2台干式变压器降压成400V，并有奥特迅公司生产的110V直流系统。

1 变电站监控系统的组成

坎顶35kV变电站计算机监控系统采用北京四方继保自动化有限公司的CSC-2000综合自动化系统，该系统采用完全的分层分布式结构设计，整个系统以变电站层与间隔层两层设备结构构成，功能齐全、配置灵活，具有极高的可靠性。变电站主站采用分布式平等结构，就地监控主站工程师站、远动主站等相互独立，任一损坏，不影响其他部分工作。间隔层设备按站内一次设备分布式配置，除10kV间隔监控与保护一体化外，其余监控装置按间隔布置，而保护完全独立，维护与扩建极为方便。完全分层分布式系统，进一步提高了整个系统的可靠性，使系统具有很大的灵活性和可扩展性。单LON网CSC-2000变电站自动化系统网络见图1。

图1 单LON网CSC-2000变电站自动化系统网格示意图

数据库系统采用通用的商用数据库，其接口只差微软公司的开放数据库连接接口（ODBC），允许系统存取各种常用的数据库系统文件，具有很好的开放性和可扩展性。

图形系统采用功能强大的WIZCON图形平台，工具全面，定制灵活，可靠性极高，这种图形编辑器可根据用户的实际需要将每一个画面分为不同的图层、不同平面，用户可控制各图层、平面显示。不同窗口可互相拷贝画面，并可放大。该图形编辑器带有丰富的电力系统图符库，支持ActiveX控件，支持动画显示，可形象地显示现场的设备状态。

通信网络上将LONWORKS现场总线技术应用于变电站自动化系统，解决了间隔间互联的问题；且在国内率先推出了基于嵌入式以太网的变电站内通信技术。

2 变电站监控系统的功能

（1）保护设备全面支持四遥功能

保护设备适应变电站自动化系统的要求，全面支持远方修改定值、远方投退保护、远方信号遥信等四遥功能。

（2）远动信息直采直送

远动与监控系统共享间隔装置采集信息，达到了分布式RTU技术要求标准。专用远动主站从测控网络上获取所需信息直接远传至调度端，彻底解决了变电站自动化系统中“远动直采直送”的技术问题。

（3）基于测控网络的系统级综合防误闭锁

应用站级防误闭锁与间隔层防误相结合的防误系统新方案，实现了防误操作自动化，解决了常规防误系统存在的调度端下发的遥控命令得不到防误闭锁控制；就地操作时，间隔层断路器控制单元不具备防误闭锁条件的难题。

3 变电站监控软件

四方继保自动化有限公司的CSC-2000综合自动化系统采用CSM-100C监控软件，该软件具有强大的数据采集和处理、事故报警、事件顺序记录及事故追忆功能、在线计算及制表、图形生成等功能。

（1）数据采集与处理

1）模拟量的采集处理

变电站中的各种模拟量信号包括电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数、温度。

①定时采集：按扫描周期定时采集数据并进行相应转换、滤波、校验及数据库更新等，扫描周期满足性能指标要求。

②越限报警：按设置的限值对模拟量进行死区判别和越限报警，信号包括报警条文、参数值及报警时间等内容。限值包括上限、下限、上上限、下下限、上极限和下极限，可人工在线设置。

③追忆记录:对要求追忆的模拟量，能追忆记录事故前3min至事故后6min的采集数据。

2）开关量的采集处理

变电站中的各种开关量信号包括位置及状态信号、事故信号、预告信号、中央信号、BCD码、公用信号。

①定时采集：按快速扫描方式周期采集输入量、并进行状态检查及数据库更新等，扫描周期满足性能指标要求。遥信量采用事件驱动方式，一有事件就进行处理。

②设备异常报警：当被监测的设备状态发生变化时，微机监控系统可以及时反映在CRT上；对于报警信号，可以及时发出声光报警并有画面显示，其报警信息还包括报警条文、事件性质及报警时间。

③事件顺序记录：对断路器位置信号、继电保护动作信号等需要快速反应的开关量按其变位发生时间的先后顺序进行事件顺序记录。

3）智能设备接口

智能设备接口是与站内RTU电度表的数据通信，包括有功电度和无功电度。每一条电度量的比例系统和偏移量可人工设置。可通过计算公式对某电度进行计算。用户可自行设定峰、谷、平时段对电量进行分时累计。

4）信号输入方式

①模拟量的输入：间隔层测控单元可以直接采集母线直流电压，也可以采集4～20mA或0～5V的直流量。其余电气信号采用交流采样，输入CT、PT二次值，计算I、U、P、Q、f、cosΦ；对于要作合闸同期检测的断路器，采集同期电压。交流采样频率为36点/周波，A/D变换14位。

②开关量的输入：开关量信号以无源接点方式输入。断路器、隔离开关等要进行控制的设备，可取双位置接点信号。开关量信号的电源电压等级为DC110V。

③电能量的输入：对于智能电度表可通过规约转换器，采用串口通信来采集。

④对于微机继电保护装置、直流系统等智能设备信号，通过信息接口装置，采用串行通信方式接入监控系统。对于不能用通信方式传递的信号，可以采用硬布线方式接入。

（2）报警处理

报警处理分两种方式，一种是事故报警，另一种是预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸、保护装置动作或偷跳信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限报警、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。报警显示具有模拟光字牌分类告警画面和确认功能。报警发生时，立即推出报警条文，伴以声、光提示；对事故报警和预告报警其报警的声音不同，且音量可调。报警发生、消除、确认用不同颜色表示。报警点可人工退出/恢复，报警信息可分时、分类、分组管理。报警状态及限值可人工设置，报警条文可人工屏蔽，有消除抖动处理，避免误报、多报。

1）事故报警

事故状态发生时，公用事故报警器立即发出音响报警、CRT画面上用颜色改变和闪烁表示该设备变位，同时显示红色报警条文，打印机可打印报警条文，数据转发装置向远方控制中心发送报警信息。

事故报警通过手动或者自动方式确认，每次确认一次报警，自动确认事件可调，报警一旦确认，声音、闪烁立即停止，报警条文颜色消失。向远方控制中心发送信息，报警信息保存。

第一次事故报警发生阶段，允许下一个报警信号输入，第二次报警不覆盖上一次报警的内容，并且重复声光报警。

报警装置能在任何时间进行手动试验，在试验阶段不发远动信号。

2）预告报警

预告报警发生时，其处理方式与事故报警处理相同外，只是音响和提示信息颜色区别于事故报警。

（3）事件顺序记录及事故追忆功能

当变电所的线路、母线、主变发生短路或接地故障，主变、电容器、电抗器本体等出现故障，引起保护及自动装置动作，开关跳闸，产生事故总信号时，系统将把时间过程中各测点的动作顺序，以毫秒级的分辨率正确记录下来，进行显示、打印和存储，供事故分析、处理和查询。每条信息有发生的时间、描述、动作状态。系统将保存一年的事件顺序记录条文。SOE分辨率≤2ms。事件记录信息还带时标发送至调度中心。

1）开关量控制操作和同期检测

开关量控制操作对象包括：断路器、隔离开关、变压器分接头。

2）操作步骤

按“选择-返校-执行”顺序进行，每一操作确保操作的唯一性、合法性、安全性、正确性、完善性，操作过程及结果均保存。本系统支持单机单人遥控、单机双人遥控和双机双人遥控，双人双机遥控时监护人须不同机。对于带重合闸装置的断路器，分闸时闭锁重合闸，合闸后解除闭锁，该功能通过断路器辅助操作箱完成。计算机控制逻辑能使所选的继电器保持足够时间的状态，以便命令可靠执行，且保持的时间是可调的。

3）同期检测

对于要求做同期检测的断路器，合闸时具有单相检同期功能。

（4）在线计算及制表

1）在线计算

交流采样后计算出电气量一次值I、U、P、Q、f、cosΦ 以及Wh、Varh，并计算出日、月、年最大、最小值及出现的时间；电度累计值和分时段值（时段可任意设定）；日、月、年电压合格率；功率总加，电能总加；变电所送入、送出负荷及电量平衡率；主变压器的负荷率及损耗；断路器的正常及事故跳闸次数、停用时间、月及年运行率等；变压器的停用时间及次数；所用电率计算；安全运行天数累计；供计算的值可以是采集量、人工输入量或前次计算量，计算结果返送数据库，并能方便调用。

2）报表

生成实时值表、正点值表、变电所负荷运行日志表（值班表）、点能量表、向上级调度汇报表、交接班记录、事件顺序记录一览表、报警记录一览表、微机保护配置定值一览表、主要设备参数表、开关量、模拟量、电度量实时值汇报表、自诊断报告、用户自定义的其他报表。

3）输出方式

输出方式包括：实时及定时显示；召唤及定时打印；可在就地监控主站上定义、修改、制作报表；报表按时间顺序存储，日报表可存储18个月的数据，月报表和年报表可永久保存。

（5）图形生成及显示打印

1）显示内容

显示内容有：全所电气主接线图；分区及单元接线图；光字牌图；实时曲线及趋势曲线；历史曲线；棒图（电压和负荷监视）；报警图（实时/历史）；表格显示（如设备运行参数表、各种报表等）；报告显示；系统配置及运行工况图；手控/程控/同期开关位置；二次保护配置图，以及各套保护设备的投切情况，整定值等；直流系统图、所用电系统图；显示时间和安全运行天数；值班员所需的多种技术文件。

2）输出方式

图形反映实时运行工况，图形中包括电气量实时值，设备运行状态、潮流方向等。画面上显示的文字为中文。图形和曲线可储存及硬拷贝输出，用户可在线生成、制作、修改图形，可定义各种动态联接、标注文字（汉字）等。在一个主站上制作的图形可送往其他主站。电压棒图及曲线的时标刻度，采样周期可由用户选择。每幅图形均标注有时间。

（6）与其他系统和设备接口

1）与继电保护设备的接口

继电保护装置内部动作信号，按下列方式接入所内计算机监控系统：

对于微机保护装置，采用数字通信方式接入计算机监控系统，通过串行口连接，经信息接口装置规约转换后上网。

计算机监控系统能收集微机保护的事件记录及报警信息、查看和设定保护定值、投/退保护、对保护装置校时。

计算机监控系统与其他厂家的微机保护通过保护管理机进行连接，建议采用RS485、IEC870-5-103规约。

10kV部分分散安装在开关柜上，通过网关CSN031接入监控系统。

2）与其他智能设备的接口

计算机监控系统提供与直流、智能电度采集装置等的接口，实现与它们之间的数据通讯。

（7）系统自诊断和自恢复

计算机监控系统能在线诊断系统全部软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示。

系统自诊断的内容包括：各工作站、测控单元、I/O采集单元等的故障；外部设备故障；电源故障；系统时钟同步故障；网络通信及接口设备故障；软件运行异常和故障；与远方调度中心数据通讯故障；远动通道故障。

系统自恢复的内容包括：当软件运行异常时，自动恢复正常运行；当软件发生死锁时，自启动并恢复正常运行；当系统发生软、硬件故障时，备用设备能自动切换。

（8）维护功能

数据库维护：本系统采用人-机交互方式对数据库中的各个数据项进行修改和增删。可修改的内容有:各数据项的编号；各数据项的文字描述；对开关量的状态描述；各输入量报警处理的定义；模拟量的各种限值，包括上下限、上上限、下下限、上极限和下极限；模拟量的采集周期；模拟量越限处理的死区；模拟量转换的计算系数；开关量状态正常、异常的定义；电能量计算的各种参数；输出控制的各种参数；对多个开关量的逻辑运算定义等

（9）图形画面及报表在线处理

系统提供灵活方便的图形画面和报表的在线生成工具，具有在线生成、编辑、修改和定义图形画面与报表的功能。

（10）计算机监控系统的故障诊断

能对计算机监控系统的各个设备及网络进行状态检查。通过在线自诊断确定故障发生的部位。检查和诊断的结果可显示与打印出来。

3 结论

坎顶变电站作为桐柏抽水蓄能电站厂用电的备用电源，监控系统具有配置简单，故障率低等特点。通过光纤，将变电站监控系统中主要设备的状态接入桐柏电站的全厂监控系统中，实现变电站的无人值守，实时监控。