计算机监控系统在变电所典型设计中的应用.pdf

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1、计算机监控系统在变电所典型设计中的应用随着变电所自动化程度的提高，变电所由分散的，互不关联的单一功能的信息系统向综合的、信息共享的一体化的信息系统集成，也就是说电力综合自动化已经成为必然趋势。它将为电力系统的发展以及运行管理、运行经济性和可靠性产生巨大意义。其中计算机监控系统是它的核心部分。黑龙江省电力勘察设计研究院荣莉样方式，取消了传统的变送器，节省投资，各功能模块可采用分布式就地安装和集中组屏的方式，设备配置灵活，设计思想采用现代计算机技术为基础，思想先进，起点高，结合各厂家开发的变电站自动化系统软件，实现了对变电所全部设备的控制和监视，对变电所的自动化水平起到了良好的推进作用。下面从几个

2、方面介绍计算机监控系统在典型设计中的应用。变电所计算机监控系统是实现将计算机监控系统的设计原则S C A D A 系统、地理信息系统、电力高级(1)监控系统应选用技术先进、可靠，应用、抄表系统、用电营业管理系统、管有成熟运行经验和性价比高的产品。理信息系统、馈线自动化系统及通信系统(2)根据电网运行控制、管理的特点集成为一体化的信息系统，使整个系统自和实际需求，合理组织信息流向、优化系上而下紧密配合，协调运行，从而提高系统结构、设备配置，以确保系统的实时性统总体工作效率。能、可靠性和经济性。Y O-y O(K e y w o r d s目前全国各种电压等级的变电所非常(3)各子系统之间的硬、软

3、件接F I 应变皂站自动化。多，变电所的规模、配置等不尽相同，为符合国际标准、国家标准和电力行业标计算视监控系统。了使全国相同电压等级的变电所能够达到准，建立开放系统。：舆型发才。规模、设备等统一规范，在今后的变电所(4)密切跟踪技术的发展，充分考虑建设中节省人力物力，节约投资。国家电系统安全防护措施，满足变电所实时监控网公司在电力系统内开展了变电站典型设系统和电网实时数据网络的安全。计工作。本文在关于变电所典型设计中计(5)监控系统与继电保护信息管理系算机监控系统的应用进行了论述。统相对独立设置，二者通过串行接I q 或通我国目前已投运的有人值班变电所控过网络接1：3 经安全隔离设备互联。制

4、系统大多采用常规控制、变电站微机监(6)系统关键设备采用冗余结构配置，测系统、分布式R T U 监控式三种。满足变电所采用计算机控制方式对系统的目前采用的变电站微机监测系统方案高可靠性要求。是：变电站微机监测系统全面采用交流采(7)远动数据直接取自间隔层测控设$4 2I 嘭；与胡电力电气专刊2 0 0 7 年第2 期总第3 期计算机监控系统在变电所典型设计中的应用E l e c t r i cP O W e rA u t O m a t i O n备，以确保远动数据传输的实时性。与调度中心的信息传输采用网络通信与专线通信两种方式，互为备用。(8)间隔层测控装置采用集中组屏、分散安装方式，布置在

5、继电器室，以减少电缆用量。(9)计算机监控系统具有防误、闭锁功能，能完成全站防误操作闭锁。(1 0)全站配置一套公用的G P S 对时系统，主时钟源按双重化配置。(11)计算机监控系统具有与电力调度数据专网的接口，软硬件配置应支持联网的网络通信及以及通信规约的要求。(1 2)向调度端上传的保护、远动信息量按现有相关规程执行。(13)系统的网络安全应严格按照电力监管会2 0 0 4 年5 号令电力二次系统安全防护规定执行。计算机监控系统的监控范围结合变电站无人值班方式特点和目前计算机监控系统在变电所的应用，确定该系统的监控范围为：(1)全站的断路器、隔离开关及电动操作的接地开关。(2)主变压器的

6、分接头调节(有载调压变压器)及3 5(1 0)k V 无功补偿装置自动投切。(3)直流系统和U P S 系统。(4)通信设备及通信电源告警信号。(5)火灾报警系统。(6)所用变压器、直流系统、U P S 系统的重要馈线开关状态。(7)图像监视及安全警卫系统的报警信号。(8)消防水泵、排水泵等重要辅助设备运行状态信号。(9)变电所内重要房间的通风采暖等动力环境。操作控制方式变电所监控系统按无人值班要求，操作控制功能按集控中f l,(调度端)、站控层、间隔层、设备级的分层操作原则考虑。操作权限由集控中心(调度端)、站控层、间隔层、设备级顺序层层下放。原则上站控层、间隔层、设备层只作为后备操作或检修

7、操作手段。这三层的操作控制方式和监控范围可按实际要求和设备配置灵活应用。此外在强电二次回路还应具有备用操作手段。在监控系统运行正常的情况下，任何一层的操作、设备的运行状态和选择切换开关的状态都应处于计算机监控系统的监视之中。在任何一层的操作时，其他操作级均应处于被闭锁状态。系统出现故障(软硬件)时，应能立即发信号至集控站或调度端并闭锁远方控制。系统软件工作平台计算机监控系统站控层软件工作平台推荐采用U n i x 或W i n d o w s 操作系统。U n i x 操作系统的特点主要是系统成熟、稳定性好、不易受病毒感染，但软件编制繁杂，维护、修改较复杂；W i n d o w s 操作系统

8、特点是操作界面好，易于为用户接受，但其自身存在着较多的B U G，易受病毒攻击，其应用软件必须经过严格的稳定性、容错性检验，同时应具有较强的反病毒攻击的措施。计算机监控系统的功能计算机监控系统实现对变电站可靠、合理、完善的监控，并具备四遥的远动功能，具有与调度通信交换信息的能力。计算机监控系统具体功能要按(2 2 0 5 0 0 k V 变电所计算机监控系统设计技术规程(D L T 5 1 4 9 2 0 0 1)执行。1 站控层设备的主要功能(1)数据采集采用变电所实时数据，并对采集的数据进行检测，发现越限检查、变位检查、告警信号筛选、计算等处理。(2)安全监视定期对运行数据(包括现场采集数

9、据和计算数据)进行检测，发现越限立即报告。当开关及设备状态发生变化时立即报告，事故时自动推出标识有故障设备的画面并给出声光告警及文字提示；对于非事故时，画面上的开关及设备则只闪烁、改变颜色和给出文字提示。(3)画面显示包括主接线、棒状图、曲线图、各种表格及趋势曲线等。2 0 0 7 年4 月电力电气专刊嘭：与明I$4 3(4)报表及事件打印。(5)控制功能允许有权限操作人员对断路器等设备进行控制操作，控制操作采用”对象选择”返送校核”确认执行”的步骤来保证遥控操作的正确执行。(6)数据库存储系统应提供实时数据库和历史数据库数据存储、查询等功能。(7)安全保密功能进入系统人员必须具备操作者名称及

10、口令，并自动记录进入系统的人员、时间。(8)防误闭锁功能与间隔层设备配合形成双重防误闭锁机制。控制操作闭锁逻辑的检查分别由站控层系统主机和间隔层单元R T U 完成。控制操作时，系统应通过人机画面显示操作对象控制条件和检查校验情况。当后台系统故障，在间隔层进行操作时仍可确保控制输出符合操作条件。(9)远动通信通过常规远动通道和电力调度数据网(S P D n e t)与各级调度中心。1)计算机监控系统应能实现与变电所有关的全部远动功能，满足电网调度实时性、安全性和可靠性要求。尤其要满足无人值班变电所与各级调度及集控站中心的信息传输需要。2)远动通信设备应直接从间隔层测控单元获取调度需要的数据，实

11、现远动信息的直采直送。(1 0)设备故障诊断、系统维护对系统中的各台设备运行工况进行在线诊断，发现异常时及时显示和打印报警信息。当软件运行异常或软件发生死锁时，能自动恢复正常运行；对于采用冗余配置的设备，自动进行主备机故障切换。(11)与其他系统联网通信根据需要，系统可与故障录波及保护信息处理系统、电能计量系统和直流系统微机检测设备进行通信。(1 2)时钟同步全站设置一套时钟同步系统，该系统采用G P S 主时钟对时装置，始终同步系统采用时间同步信号扩展对时信号方式和数量，与满足站内监控、保护、录波、计量等设备需要的各种时间同步信号。(13)防误操作闭锁变电所应具有完备的防止电气误操作装置。如

12、果一次设备中的断路器、隔离开关等具有完备的电气闭锁功能，则可由电气闭$4 4l 嘭：每闻电力电气专刊2 0 0 7 年第2 期总第3 期锁和计算机监控系统实现防误闭锁功能，但应经运行管理单位安监部门认可。(1 4)远动通信规约新建变电所的监控系统宜采用远动设备及系统第5 1 0 1 部分：传输规约基本远动任务配套标准(D L T 6 3 4 51 0 1 2 0 0 2)以及远动设备及系统第5 1 0 4 部分：传输规约采用标准传输协议子集I E C 6 0 8 7 0 5 1 0 1 网络访问(D L T 6 3 4 5 1 0 4 2 0 0 2)作为远动通信规约，避免由于规约的开发而产生

13、的问题。(15)与继电保护的信息交换1)监控系统与继电保护的信息交换。通过站控层的操作员工作站与保护管理机通信，对机电保护的状态信息、动作报告等信息实现检测和控制。据有保护装置的复归和投退、定值的查询等功能。本设计原则上采用两种方式实现监控系统与继电保护的信息交换：保护的跳闸信号以及重要的告警信号采用硬接点方式接入I O 测控装置。通过通信接口实现监控系统与保护装置之间的信息交换。2)保护、故障录波信息的上传。目前信笺的2 2 0 k V 变电所均设有继电保护故障信息处理子站系统，具体方案有以下两个：在监控系统站控层网络上配置一套继电保护及故障信息管理系统子站，按调度端的要求汇集有关保护和故障

14、录波信息，并以数据网方式上传至相关调度。子站系统独立于监控系统单独配置，但通过共用的保护信息管理机收集全站保护信息。实际上监控所需要实时的保护信息有限，而继电保护人员所关心的保护信息可通过保护故障信息子站上传至相关调度端。为保证计算机监控系统网络的可靠运行，在具体工程中，关于继电保护及故障信息管理系统子站与站内监控系统的连接方案及上传监控的保护信息量，由各地区根据生产调度的要求，进行筛选或进一步优化，且故障录波数据信息均不上传监控系统。(1 6)交流不停电电源U P S 系统变电所配置一套交流不停电电源系统，可采用主机冗余配置方式，或采用模块化N+I 冗余配置，每套容量5 7 5 k V A左

15、右。U P S 为变电所站内计算机监控系统、故障保护信息子站、电能计费系统、故障录波系统、火灾报警系统及通信设备等重要设备提供电源。U P S 系计算机监控系统在变电所典型设计中的应用E l e c t r i cP o w e rA U t o m a t i O n统不自带蓄电池组，直流电源由站内2 2 0 V 或11 0 V直流系统提供。工程设计时应根据变电站的规模和U P S 负荷，对U P S 容量进行确定。2 间隔层设备功能(1)交流采样测量。(2)直流模拟量数据采集。(3)开关量数据采集。(4)遥控及闭锁。执行控制中心或后台系统下发的控制命令，对断路器、隔离开关、电动接地开关等设

16、备进行分合遥控；此外，运行人员也可以在测控屏上进行控制操作。控制命令执行前，应对闭锁条件进行检验。(5)同期检测。在接收同期设备的控制命令后，自动判断同期条件，符合同期要求后自动合闸。超过一定时间(可由用户设定)后仍不符合条件，则自动取消该操作。(6)可编程自动控制，如无功设备自动投切控制。(7)电流和电压、有功和无功功率、频率、功率因数、有功和无功电能等运行参数测量计算。(8)电能质量数据监测。(9)不平衡负载监测。(1 0)G P S 对时。(1 1)I E D 接口，如与智能表、微机保护装置等I E D 设备通信。计算机监控系统的系统配置计算机监控系统采用分层分布式网络结构，可分为站控层

17、和间隔层，站控层设备之间宜采用双以太网通信，间隔层设备通过网络接口与站控层通信(见下图)。其配置原则如下：(1)站控层设备配置的原则按照功能分散配图双以太网组态示意图置、资源共享、避免设备重复设置的原则，满足无人值班的要求，站控层设备及功能应适当简化。站控层硬件设备主要由一台主机兼操作员站和两台远动工作站组成。站控层数据以及主接线图等按变电站远景规模设置参数，便于以后扩建工程的实施。(2)间隔层设备的配置原则间隔层设备按各期工程规模配置U O 测控装置，2 2 0 k V 及1 1 0 k V 的I 0测控装置集中布置于继电室，3 5(1 0)k VI O 测控装置分散布置于开关柜上。I O 测控单元宜按断路器回路配置，其原则是测控单元可随一次设备电气间隔的检修而退出运行。I O 测控单元屏上应配备操作面板，用于对断路器进行控制。I O 测控单元应为模块结构的成熟可靠产品。间隔层各种设备和器件应达到I E C 6 0 2 5 5 2 2 2 0 0 0 抗电磁干扰标准。结束语综上所述，变电所计算机监控系统设备的配置可以按照变电所的电压等级、规模等进行配置，功能满足上述要求。采用计算机监控系统是今后发展的趋势，可节省投资，提高效益，保证电力系统运行的经济性。囵2 0 0 7 年4 月电力电气专刊嘭：暑诩8 4 5