不同电压等级变电站自动化系统的创新方案

(中国南方电网超高压输电公司百色局，百色 537300)

0 引 言

基于以太网技术，共享信息平台，数据获取和信息分割、全站共享的一体化的变电站实时监控系统NS2000，该系统具有实现系统内部各子系统高级应用的功能，同时还支持调度中心一体化业务、系统集成化，最终满足调度中心对变电站控制系统的各种功能的需求[1-2]。此外，该系统还可以根据业务需求进行配置和定制，来满足不同的功能及场景应用需求，其中就包括自动化综合系统、智能辅助监控综合系统、视频实时监控系统、微机防误操作系统、GPS同步系统、继电保护及故障信息告警系统、故障录波装置、安全稳定监控系统、远程导航及图形网关系统、中低压保护测控系统、功角测量系统等厂站自动化系统[3-5]。为此本文中重点对NS2000变电站自动化综合系统；NSV8000智能辅助综合监控系统/视频实时监控系统；WFBX微机防误操作系统进行了详细的阐述，为变电站自动化系统的创新提供完整的解决方案。

1 方案特点

(1)帮助变电站运行维护人员可靠地实施运行、监控、控制、操作、维护等操作，避免故障事件的发生，确保变电站安全稳定运行，确保电网可靠运行。

(2)实现实时监控和状态控制。站内各种数据的采集和处理，可以实现电网应用的实时运行监控、运行控制和分析，实现站内设备的运行监控、维护和管理[6]。

(3)非实时收集和处理运行信息。包括电能质量监测、一次设备状态监测、二次设备状态监测、辅助系统监测(包括变电站供电、安保、消防、环境监测等)[7]。

(4)实现变电站的先进应用功能，包括电压和无功自动调节、计划运行和控制、保护信息管理、设备维护、计划维护、信息分析、综合报警和辅助决策支持[8]。

(5)支持监管整合和控制的业务需求。为主站提供实时和近实时的电网信息，并提供站内全景数据的远程数据传输和远程导航。

2 整体解决方案

2.1 NS2000变电站自动化综合系统

NS2000变电站自动化综合系统内配置不同功能操作系统、测控和保护装置、操作员站和工程师站、电脑主机和打印机、路由器和光纤、DPS同步装置等硬件，此外还支持IEC 61850规范，其主要适用于不同电压等级(10～1 000 kV)的变电站自动化系统。具有测量、控制、远程控制通信、智能通信、监控、保护、测量和控制集成的基本功能，具有自动电压和无功控制、程序控制、远程导航和图形报警等先进应用。

图1 NS2000变电站自动化综合系统构造图

(1)NS2000变电站自动化综合系统软件

NS2000变电站自动化综合系统软件的开发是基于传统的NS3000的变电站监控综合系统的软件平台基础上进行改进和创新。NS2000变电站自动化综合系统软件能够实现平台化、多应用化、易裁剪、易组合，统一监控系统、远程控制设备、信息保障变电站、图形化网络关机及平台上的辅助系统，分层设计，模块化封装和按需应用配置，该软件的设计可以为不同规模变电站的自动化系统提供不同功能需求。

(2)NSC330通信控制装置

NSC330通信控制装置是基于Linux实时操作系统进行创新和设计，在布置方式上主要内嵌入式。在规范上也满足IEC 61850协议。NSC330通信控制装置主要作用就是支持多个进程、不同线程任务的处理；支持通讯信息的采集和传送。此外，还具有根据先后级顺序的不同，支持不同的通信媒体和通信协议，所以可用于站内与智能设备之间的通信，以及与调度中心、集控中心等的信息交互。

(3)NSD500测控装置

NSD500测控装置同时配置硬件和软件构造。其中所配置的软硬件基于常规模块化而设计且设计合理，这样的配置和设计在检修和维护方面都比较便捷。NSD500测控装置主要作用是用于采集和控制电压、电流、开关、隔离开关、设备状态、温度、直流等。该装置还应用于不同电压等级的输电线路、主变变压器、母联断路器、链路母线等间隔的测控。

(4)NSR600RF保护测控装置及安全自动化装置

NSR600RF保护测控装置也是同时配置硬件和软件构造。本实用新型功耗低，性能稳定，设计安装方便，可采用集中组装、分散安装的方式。它适用于线路、母线、电容器、电抗器、主变压器、自动备用开关、厂用变压器、发电机等的保护、测量和控制的综合功能[9-10]。该装置主要应用于电压等级在110 kV及以下的保护和不同电压等级范围的测控，也可应用于电厂、交通、矿山、石化、冶金、港口、供水、环保等工业自动化领域。

(5)ERS工业以太网交换机

EPS工业以太网交换机在硬软件构造采用内嵌入式设计。为了充分考虑了严格的网络通信要求和变电站工作环境，采用目前较先进电力宽带载波、智能内容识别等技术，使智能变电站通信系统更加可靠，有效防止DOS攻击，保证goose报文优先转发。该设备主要有点在于支持GPS网络时间同步协议(IEEE 1588ptp)，并可为智能电子化设备传输精确同步时间。

2.2 NSV8000智能辅助综合监控系统/视频实时监控系统

NSV8000智能辅助综合监控系统采用统一网络、统一规格，实现数据传输，以对象为设计目标，管理视频连接、消防、安保、巡检、温度、对一次设备进行照明和在线监测，实现从传统被动监测模式向主动监测模式的转变；全面管理设备资源，实现智能文档功能；以声、光、图、表、线等形式实现辅助决策系统“智能监控、智能判断、智能管理、智能验证”的目标，为电网智能运行提供技术支持[9]。

(1)NSV8000变电站智能辅助监控综合系统如2所示。

(2)主站NSV8000智能辅助综合监控系统如3所示。

2.3 WFBX微机防误操作系统

WFBX微机防误操作系统结合了计算机及网络通信技术、变电站自动化技术、防误操作技术、监测技术、控制技术等，防止变电站现场操作人员在现场操作过程中发生误操作，从而保证电力企业的安全运行。

图2 NSV8000变电站智能辅助综合监控系统配置图

图3 主站NSV8000智能辅助综合监控系统配置图

3 案例简述

自该方案推出以来，变电站自动化系统已在国内多个省、市、自治区以及国外得到广泛应用。经相关数据统计，现场应用变电站自动化综合系统9 000余套，其中电压等级在500、750 kV的变电站自动化综合系统就有500多套，电压等级在220、330 kV变电站自动化综合系统2 300多套。

其一，华北国家电网情景储能示范工程是国家“金太阳示范工程”，是目前最大的可再生能源项目，集风力发电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的能源储存和传输项目。该项目计划建设50万千瓦风电场、10万千瓦光伏发电厂和11万千瓦储能装置。建设总规模70万千瓦，总投资120亿元。华北电网国家风电储能示范工程采用南瑞集团提供的完整变电站自动化解决方案，包括：变电站综合监控系统、微机故障预防闭锁系统、视频监控系统、时钟同步系统、继电保护及故障信息系统、故障录波系统、中低压综合保护测控系统、工业以太网交换机EPS功角测量系统及其他厂站自动化系统。

其二，1 000 kV交流变电试验示范工程自山西东南至荆门，是国内第一个电压等级达兆伏特高压试验示范工程。其次，还在在山西省长治直辖市的1 000 kV特高压变电站采用NS2000自动化综合系统和WFBX微机防操作系统。

其三，青岛电力公司主站在设计上就选用NSV8000智能辅助监控综合系统。青岛电气公司下辖青岛市和五个县、区，其中130个变电站由青岛市直接管理，五个县、区共124个变电站。所有新建变电站均按智能辅助系统设计，已投入运行的变电站将逐步改造。青岛市调度中心的监管各变电站的智能辅助系统，并与青岛市调度自动化系统协调，实现青岛市状态监测系统的实时通信变电站和输电线路监控，其中系统必须按照大型集中控制模式进行设计。目标是将该系统构建成一个运营管理和维护平台，为调度中心和其他生产管理部门提供技术支持。

其四，EPS系列开关已成功应用于全国1 000多个项目。此外，还有1 000 kV山西东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程、变电站自动化系统、微机防故障闭锁系统及其二期扩建工程；四川成都超高压电网中央控制系统；福建福州、南平、三明、龙岩五大集中防控体系；甘肃330 kV永靖智能变电站等成功应用案例。

4 结束语

综上所述，文中通过对NS2000变电站自动化综合系统；NSV8000智能辅助监控综合系统/视频实时监控系统；WFBX微机防操作系统等功能进行详细概述，并应用于国内外多个变电站，经过应用实践表明：变电站自动化整体解决方案为变电站在运行监控、安全管控、运维、辅助决策和信息支持等方面都得到创新和改善，同时也能确保变电站的安全性和易维护性。