TranSyS变电站综合自动化系统的实际应用

2018-11-21张景久

科学与财富 2018年29期

张景久

摘要：本文介绍了TranSyS变电站综合自动化系统在中国海洋石油渤海有限公司东沽基地35kV变电站技术改造中的应用，阐述了以SEL微机保护装置， PMC-560监控装置为核心的单元模块组合、分层分布式系统的结构和性能，以及计算机数字信号处理技术和数字通信技术在TranSyS系统的应用。

关键词：变电站；综合自动化系统

一、变电站综合自动化系统概述

中国海洋石油渤海公司东沽基地35kⅤ变电站采用TranSyS变电站综合自动化系统实施监控、保护和测量。TranSyS系统采用单元模块组合、分层分布式系统结构，它以SEL微机保护装置和PMC监控装置为核心，系统结构简洁，层次清晰、功能全面、可靠性高。TranSyS系统应用计算机数字信号处理技术和数字通信技术，把变电站自动化安全可靠运行而相互有关联的各部分联结为一个整体，完成继电保护、正常测量、监控、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。提高了变电站运行自动化水平，运行人员可以实时观察整个供电系统运行情况，合理调配负荷，实现优化运行，还可以及时发现故障，迅速处理，减少停电时间，提高供电的可靠性。

二、系统结构及配置

1.单元模块组合，分层分布式管理的系统结构

系统结构如图1所示。

TranSyS系统采用现场控制机和远方监控主机分层分布的系统结构，且现场控制机权限优先。现场监控机、远方监控主机和通讯网络形成一个综合自动化系统，并通过一台高精度GPS同步时钟，进行全系统对时。

远控机为双机双网络结构（一主一备），以TCP/IP协议实现以太网通讯互联；根据电网运行方式的要求，对现场监控机进行数据采集、显示、储存、打印、各种闭环控制、开出操作票、开关动作等操作。任一系统或设备出现故障，不会影响整体系统的正常工作。

现场监控机主要由若干个SEL装置、PMC监控装置、SED-11装置组块组成。现场监控机分为：主变后备保护、主变差动保护、6kV母线分段保护、监控子站等组块。保护组块和监控组块分开配置，各个装置能独立于远方监控主机直接完成各种参数的采集和处理，检测开关状态；完成主变差动保护、主变后备保护、电流保护等功能。各装置提供RS-485接口，装置间以EIA-485总线方式通讯。各装置组块以RS-485方式通过CEIEC-1210B转换器进行RS-485/RS-232方式转换后，采用Modbus规约与Nport智能通信处理器连接，再通过CEIEC1280智能通讯控制器与远方监控机通信。系统采用T-GP2022电力系统同步时钟接收GPS卫星信号，输出时间为1us的1PPS脉冲，向自动化系统提供精确时间。

2.系统硬件配置

（1）主变差动保护组块

东沽35kⅤ变电站有两台主变，每台主变选用2台SEL-587装置组成一个双差动保护单元。SEL-587具有电流差动保护和两组完整的过电流保护功能；可测量高低压侧的电流、差动动作和制動量以及二次和五次谐波；利用制动元件具有双折线百分比率制动特性，设置二次和五次谐波闭锁功能来防止差动元件误动作，无制动差动元件可快速切除高值内部故障；配置Selogic控制方程，可自行设计跳闸方案。出口OUT1和OUT2分别控制高低压侧断路器跳闸，OUT3用于动作变压器联跳继电器，OUT4用于控制一个跳闸信号。利用装置上的RS-485接口进行通讯。

（2）主要后备保护组块

SEL-351A具有U、I、f检测，信号逻辑输出以及串口功能。装置采集主变的高压侧CT和低压侧PT二次电流和电压，将OUT1与35kV保护跳闸线圈连接，0UT2与6kV保护跳闸线圈连接，将信号通过串口输出，与各单元组块及远动控制机通讯。按实际需要应用SELogic控制方程的整定值跳闸，构成高压35kV侧电流和低压6kV侧电压复合电压闭锁过电流保护单元，实现如下保护功能：

①35kV侧复合电压闭锁过电流保护、延时动作于主变各侧开关跳闸；

②6kV侧复合电压闭锁过电流保护，设二段，每段两个时限，经延时作用于6kV分段和主变6kV侧；

③6kV侧过负荷保护，延时动作于信号；

④本体重瓦斯保护、调压重瓦斯保护及压力释放保护均通过SEL-351A出口，动作于信号或跳用。

（3）6kv母线分段保护组块

SEL-551A装置具有过电流保护功能和多达四次的重合闸功能，能测量各相电流及中性点电流，提供了两个可编程光电隔离的输入点和四个可编程输出点。该方案在6kV配出柜上各安装一台SEL-551A，对CT二次电流进行测量，将0UT1、0UT2与保护出口继电器线圈连接，根据需要应用Selogic控制方程整定值跳闸，实现6kV进线、母线分限时速断保护，延时动作于跳闸功能。还可储存顺序事件记录报告和事件报告等。

（4）监控测量组块

560PMC是针对电力系统设计的集三遥功能于一体的多功能电力监控智能装置，可直接入一回输电线路 PT二次侧三相电压、CT二次侧三相电流。具有1路零序电流输入、1路模拟量输入、12路开关量输入、3路继电器输出和1路串口。

我们的方案采用560PMC对变压器和线路实施监控。现场高压柜和集控柜共25块560PMC装置，通过RS-485/RS-232转换器与微机连在一起；微机上安装组态软件，构成一个功能完善、操作简单的电力监控系统。该系统采用三相交流采样技术，直接测量变压器的一、二次电流、温度；35kV、6kV进线，6kV各个出线U、I、f等参数；监视隔离开关、断路器位置状态。通过软件可设定U、I、f、谐波共10个普通越限控制输出和6个高速越限控制输出；自定义间隔记录U、I、P、Q信息；完成高速定时记录，准确记录暂动态过程中U、I、P、Q、f的变化趋势；具有故障录波、谐波分析、事故记录、远程通信等功能并与操作箱SED-11装置连接实现远控功能。

（5）系统通讯组块

单元监控装置PMC和保护装置SEL都采用双通讯口，以RS-485方式连接到CEIEC-1210B转换器上，采用MODBUS规约，与MoxaNportDE303智能通信处理器连接。远方监控机与现场监控机通过RS-232/RS-485转换器进行数据转换，完成相互通讯。两台远控机通过交换机采用RS-232方式，以TCP/IP协议实现通讯互联。

（6）远方监控机

主控室内配备2台工控机和一台打印机。两台工控机具有完全相同的功能和运行条件，双机完全独立，任何一台计算机均能担负全部监控功能，互为备用，在操作中只需通过操作员口令设置不同的操作级别体现差别。

远方监控机主要完成以下功能：实时采集现场设备的U、I、P、Q、cosφ、kWh、kvarh、f、谐波、温度量等数据；断路器、隔离开关状态、保护信号和接点状态；提供主接线图、趋势负荷曲线、电压柱图等显示：打印各回路负荷、电能日报表、月报表、事件、事故记录；分类记录报警事件的日期和时间、报警事件启动事故追忆；控制操作记录、保护动作记录、系统设置记录；显示和设定保护定值；设定运行参数；对断路器进行停送电操作；模拟操作和开展作票功能。

（7）为统一系统时间，使故障分辨率达到1ms，全系统配置一台T-GPS2022电力系统同步时钟，利用 GPS卫星发送的同步信号，向电力系统各个装置提供精确的同步时间信号。在本系统中主要应用在以下几个方面：

①为电网自动化装置提供时间标记；

②频率监视的标准时钟；

③相位测量的标准时钟；

④继电保护试验，检验线路纵联保护。

3.系统软件配置

本系统是基于Windows7操作平台，安装了PecStar2.0综合自动化组态软件，其功能主要有以下几个方面：

①多种硬件软件规约的数据采集功能；

②多种数据计算、统计功能；

③智能化图形用户界面；

④在线修改定值、节电容量动态扩充；

⑤灵活组态的自定义报表；