500kV双河变电站监控系统综合自动化改造设计.pdf

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1、第23卷2010年第5期0引言双河变电站位于湖北荆门，于1982投入正式运行。500 kV间隔4串，6条出线，220 kV出线间隔8条，该变电站在华中电网中起到了一个枢纽变电站的作用。经过多年运行，站内一、二次设备已严重老化，二次设备方面尤为严重，目前双河变电站控制和监视设备的缺陷和故障率增多，运行的安全及可靠性降低，这已成为制约双河变电站及早期投运变电站发展的瓶颈。近年来，随着通信、计算机技术的迅速发展，微机化、数字化的新型二次设备取代传统使用的分立式二次设备，集控制、保护、测量及远动等为一体功能的变电站综合自动化技术得到了广泛应用1。在软、硬件平台上不断的加以升级完善,使得变电站综合自动化

2、系统运行更加成熟、可靠，电网运行更加稳定。经实践证明，近几年来超高压输变电公司相应投产的500 kV孝感、斗笠、磁湖、樊城等综合自动化变电站起到减员增效的示范作用。为了保证主网的安全稳定运行，势必要求加快双河变电站等老站的综合自动化改造步伐。1改造前监控系统结构配置及存在的问题双河变电站二次部分采用的是常规的控制、保护、测量、远动等相互独立的模式，信息流向分散。DF1800主机系统的硬件由数据采集装置、前置机DF1710、SCADA(Superv isory Control and DataAcquisition)服务器组成。DF1700主机和后台构成DF1800自动化系统，后台由服务器、工作

3、站和打印机组成。DF1700主机采集从接口屏变送器和数显表送来的功率、电流、电压、电能等遥测量，从继电500 kV 双河变电站监控系统综合自动化改造设计汤弋，王汇，洪悦(湖北省超高压输变电公司，湖北 武汉430050)摘要：介绍了500kV双河变电站综合自动化改造设计的指导思想，提出了变电站综合自动化系统的具体功能要求。将原有的双河变东方监控系统改造为分层分布式结构,设计了自动化装置、继电保护设备的改造方案，以及在改造过程中如何可靠的与网省局调传输远动信号的解决方法。关键词：变电站综合自动化；分层分布式结构；设计实施；平滑过渡中图分类号：TM63;TM76文献标志码：B文章编号：1006-65

4、19(2010)05-0023-04TechnologicalRenovationDesignofIntegratedAutomationSystemFor500kVShuangheSubstationTANG Yi，WANG Hui，HONG Yue(Hubei EHV Transmission and Substation Company，Wuhan 430050,China)Abstract:Theguidelinesofcomprehensiveautomationrenovationdesignin500kVShuangheSubstationareintroduced,the co

5、ncrete functional requirements for comprehensive automation system of transformer substation are broughtforward and put into implementation.The former Dongfang monitoring system is changed to the layered structure.Introducedthe designofthetechnologicalrenovationoftheautomateddevicesandrelayprotectio

6、nequipmentsaswellashowtoexchangeremotesignalreliablywiththepowernetworkdispatchingcenterandthebureaupowerdispatchingcenterthroughthenetwork connectedwiththeopticalfiberbackbonenetwork.Key Words:comprehensive automation of transformer substation；layered structure；design implementation；smooth transiti

7、on收稿日期：2010 03 30作者简介：汤弋（1981-)，男，工程硕士，从事继电保护及自动化工作.华 中 电 力23-华 中 电 力2010年第5期第23卷保护装置送来的遥信量2，从主机采集的所有信息量传送到服务器进行处理，并打印各类报表及事件记录。服务器为一主一备，工作站主要用于运行人员监视负荷曲线、遥信变位、设备的运行情况等。系统的后台操作系统为UNIX系统，全站遥信、遥测量由DF1311、DF1310模块进行采集，各个模块经FDK-BUS(FDK网是烟台东方电子公司自行开发的一种针对变电站综合自动化监控系统通信用的嵌入式网络，其特点是高速、高对时精度、高可靠和低成本3)总线连接到D

8、F1700主处理器单元，主处理器再通过以太网向监控后台传送遥信、遥测数据；同时经调制解调器单元DF1740向中调、局调发送远动数据；对网调的远动数据则由上海惠安公司的GR90装置单独进行采集发送。五防系统采用珠海共创FY2004（带蓝牙）防误操作系统，分别经串口与监控系统主服务器连接，采集现场断路器、隔离开关、接地刀闸位置。全站GPS系统只有单个GPS装置通过串口向SCADA1、SCADA2两台服务器发送对时报文，而保护装置、故障录波器、采集模块等均未接入对时回路，全部使用自身的内部时钟。全站信息流向图如图1所示。图1信息流向图改造前使用的监控系统存在较多的问题，如：(1)安全性和可靠性不能达

9、到现代电力系统高安全、可靠性的要求，尤其是变电二次设备中的继电保护设备和安全自动装置、远动装置等；(2)供电质量缺乏科学的保证；(3)占地面积较大；(4)现行的DF1800监控系统不适应电力系统快速计算和实时控制的要求；(5)维护工作量大等4。2双河变电站监控系统综合自动化系统改造工程设计如此大规模、高难度、时间紧、任务重的500 kV变电站综合自动化系统改造扩建工程在湖北省尚属首次，特别是双河变综合自动化改造要兼顾新老监控系统改造的平滑过渡。在改造的初期先建立起新的综自化监控系统平台，随着站内设备的逐条间隔的综自化改造完成，逐条接入到新的监控系统之中。因此其改造的设计部分十分重要，对以后的变

10、电站综合自动化改造有着重要的实用价值。2.1系统结构设计2.1.1网络配置综合自动化系统网络结构应采用双光纤以太网连接，综合自动化监控系统采用UNIX操作系统。变电站继电保护设备与监控系统采用两种接口方式：一、各继电保护小室内的微机保护信息通过故障信息管理子站和监控系统进行通信，按照国家电网公司反事故措施的要求，不同原理、不同厂家的保护设备用于同一变电站是必然的，因此，统一接口和规范很有必要。二、通过电缆连接方式将一些重要的继电保护动作及安全自动化装置的动作信号及装置报警信号以硬接点的方式接入到监控系统的I/0测控单元。远动系统通过路由器以2Mbit/s速率接入电力系统实时数据网，与华中网调和

11、湖北省调的EMS进行数据通信，通信协议采用IEC 870-5-104规约。2.1.2硬件配置变电站综合自动化监控系统的硬件设备由站控层设备、间隔层设备及网络设备组成。站控层设备：包含后台计算机、远动通信装置、保护及故障信息管理子站、微机五防系统、GPS对时系统以及公用信息工作站等。后台计算机分为主机和操作员站功能。主机为站控层的数据收集、处理及存储的中心，管理和显示有关的运行信息，供变电站运行人员对变电站的运行情况进行监视和控制，间隔层设备工作方式的选择，实现各种工况下的操作闭锁逻辑等。操作员站提供变电站内自动化系统的人机界面，用于图形及报表的显示、事件记录及报警状态的显示和查询，设备状态和参

12、数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等。通过操作员站能够实现运行人员对全站设备的运行监视和操作控制等功能。保护及故障信息管理子站：500 kV双河变电站应配置保护及故障信息管理子站。其信息的采集、处理和发送不依赖于后台机。远动通信装置：500 kV双河变电站的远动装置24-第23卷2010年第5期应双机配置，采用互为热备用或双主机工作方式。计算机监控系统选用南京中德公司自主研发的NSC-300UX计算机监控系统。该系统采用分层分布式结构。综合了原来的操作屏、模拟屏、仪表屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能，新添加的间隔层五防功能，有效地防止了可能的对设备的误操作；LCD液晶显示器

13、上的数字显示代替了常规指针式仪表，将运行人员监控操作直观、明了化；使用网络打印机打印报表替代了原来的人工抄表，以往在控制屏上进行的断路器分、合闸操作，被屏幕上的键盘鼠标操作所取代；常规的光字牌告警信号，被监控系统操作员站计算机LCD屏幕画面模拟光字牌闪烁和文字提示报警或语音报警所取代，即通过两台监控系统操作员站的LCD显示器，可以监视全站的设备实时运行情况和对站内各断路器、隔离开关设备进行遥控操作，不仅减轻了运行值班员的劳动强度，而且提高了设备测量的精度和管理的科学性。改造后的信息流向图如图2所示。图2改造后的信息流向图2.2遥信、遥测数据交换、远动功能、五防功能改造的平滑过渡设计2.2.1监

14、控系统平滑过渡改造的安全性设计原监控系统和新监控系统的控制及运行监视是相互独立的，原监控系统在双河变电站综合自动化改造全部完成之前仍然实现对尚未改造单元间隔的安全操作和运行监视，即老系统在单元间隔未完全改造完成之前仍属于运行设备。新系统则对新扩建间隔及已进行综合自动化改造的间隔实现安全控制与运行监视。对于相同设备的监视与控制只能有一套系统完成，实现了单点控制的要求。这样监控系统改造才能安全地实现。2.2.2监控系统改造的平滑过渡设计(1)设计方案由于两套监控系统初期是同时运行的，所以变电站运行值班员必需兼顾两套监控系统的运行。对于远动装置及保护装置通讯方面，保护装置通讯按间隔逐步改造并接入新监

15、控系统。远动装置通讯方式为新监控系统通过远动工作站和原监控系统通讯，将新监控系统的遥信，遥测量传送至原监控系统，再通过原监控系统通道方式送至调度。新系统应能与原系统共享远动信息，保证变电站的稳定运行。这样监控系统改造就能平滑过渡。(2)新设计与传统改造设计方案的优势分析通过上述过渡改造方案设计可以大大地减少维护人员和调度值班人员的工作量。在改造完成时远动设备和保护设备全部接入新系统后，将老监控系统退出运行，将新的监控系统远动数据通过原有的通道送至调度，与远方调度的通讯方式和通讯规约分别由网调、中调、局调来指定。整个综合自动化改造工程结束后，监控系统的远动转发顺序表与原有东方系统一致，网调、中调

16、、局调的数据库不用修改即可保证正常运行。而按照以往的改造方式，在改造初期，同时开辟两路远动通道，把一个变电站分成新、旧两个系统分别跟生产调度端通信，这样维护人员必须在调度端重新开辟一个模拟主站接收新子站的数据，对于调度值班人员来说，相当于增加了一个变电站的监控工作量。(3)改造中平滑过渡阶段问题分析及经验交流(a)四遥数据交换的问题新监控系统站控层采用的是NET 103协议，而原DF1800系统采用的是东方电子内部协议，在改造过程中新老监控系统需共享遥信、遥测及远动信号，故应设置通讯管理机进行协议之间的转换。在原东方电子DF1700主处理器单元通过在处理器上新配置串口3向中德的通讯管理机发送四

17、遥数据，经通讯管理机进行介质、协议转换后以双以太网方式接入站控层监控A、B网（2台DF1710主机装置上分别配置一个串口3，与串口扩展装置再连接至远动机进行规约转换后连接监控AB网），完成了现场四遥数据的采集。现场四遥数据采集示意图如图3所示。(b)新监控系统参数库的建立问题在综合自动化改造初期在新的中德监控系统中建立东方电子的接口参数库，使用上述的四遥数据交换方式，对应采集东方电子监控系统中的所有500 kV双河变电站监控系统综合自动化改造设计25-华 中 电 力2010年第5期第23卷四遥数据。对于改造过后的间隔单元在中德监控系统中建立相应的标准参数库，由间隔单元的测控系统来采集四遥数据，

18、在间隔改造完成前将新监控系统东方接口参数库中删除对应改造间隔的参数。这样可以保证在综合自动化改造过程中的任意阶段在新的监控系统中有全站所有的四遥数据。图3现场四遥数据采集示意图(c)注意在改造初期微机五防系统须接入新监控系统500 kV双河变电站采用珠海共创FY2004（带蓝牙）防误操作系统，分别经串口与老监控系统连接，采集现场断路器、隔离开关、地刀位置。因监控后台更换系统后采用了新的点表，故应更新五防机中的老点表，点表中反映断路器、隔离开关、地刀位置的点号与新监控系统点号一致，但原五防逻辑闭锁条件保持不变。五防机不再用串口与新监控连接，改由双以太网方式与监控网互连来采集站内遥信，当监控后台远

19、方操作时应经五防机允许后方能执行操作，对于未改造间隔须先在五防机上模拟操作后传入五防钥匙后，再到操作屏插入五防钥匙进行操作，实现了站控层的防误闭锁。(d)远动装置接入新监控系统的问题改造前双河站对中调、局调的远动数据由DF1740发送，而对网调的远动数据则由上海惠安公司的GR90独立负责采集传送。远动数据传送分散，不便维护，且DF1700、GR90等装置投入运行的时间长，运行稳定性差，而且备品备件不再生产，一旦硬件损坏势必影响远动数据的传送。新系统中远动机由双以太网方式与监控网连接,统一从新监控系统的监控网采集站内四遥量，再通过原有的通道送至调度同时向网调、中调、局调发送远动数据。由于监控系统

20、的远动转发顺序表设置与原有东方系统一致，网调、中调、局调的数据库不用修改即可保证正常运行。其中与网调、中调采用IEC-101、IEC-104电力数据网规约进行通讯，与局调采用部颁CDT同步规约进行通讯。2.3监控系统功能设计(1)设计增加工程师工作站老监控系统不设工程师工作站，运行人员只能在保护装置上调看保护定值。现设计增加工程师工作站后可直接在上面调保护定值。另外，维护人员还可以在工程师工作站上修改数据库、绘制图形等一系列的维护工作，并可不占用操作员工作站。工程师工作站通过双以太网方式连入监控网。(2)设计增加保护信息子站增加保护信息子站主要负责监视站内各保护装置的运行工况，并向调度端传送保

21、护动作信号，供专业人员分析故障。保护信息子站单独组网，不与监控系统共网。各保护小室内设置信息子站分屏，保护装置经485总线或使用以太网方式接入子站分屏，经光电转换后由光缆连接到站控层保护信息子站主屏，经防火墙隔离后接入电力数据网。(3)设计增加录波工作站设计增加录波工作站通过光缆与各保护小室故障录波器连接，集中管理全站录波器，可远方手动录波，调录波图等。录波工作站也为单独组网，不与监控系统、信息子站共网。(4)GPS卫星对时系统设计原先的GPS卫星对时系统只跟监控后台进行对时，而继电保护装置、测控装置、故障录波器等均未接入GPS对时系统，不能满足变电站综合自动化的设计要求。新的GPS卫星对时系

22、统由设立在保护小室的两台主时钟装置与其它保护小室的GPS分屏装置组成，GPS主、分屏采用光缆连接，双主机互为备用关系。全站保护、测控装置采用串口485使用B码对时，故障录波器采用硬接点分脉冲对时，远动机采用RC-232串口方式对时，而监控系统、保护子站则接收远动A机下发的对时报文进行对时，全站时间与GPS时间同步。3结论在监控后台系统搭建完成的基础上双河变电站线路间隔开始逐条进行综合自动化改造施工，施工过程中将更换老旧的继电保护设备，拆除原线路、主变间隔的接口屏，按照对象配置加装测控装置，以及所有隔离开关控制回路的改造。随着改造的进行，所有间隔接入新监控系统，东方系统全部退出运行，双河变综合自

23、动化改造顺利完成。500 kV双河变电站综合自动化系统改造后的南京中德NSC-300UX计算机监控系统，将原有的26-第23卷2010年第5期监控系统结构改为分层分布式结构，将变电站划分为站控层、网络层、间隔层，通过网络总线将数据采集、控制、微机保护等各子系统有机地连接了起来。综合了原来的操作屏、模拟屏、仪表屏和变送器柜、中央信号系统、远动装置等功能。新添加的测控装置具有间隔层五防功能，能有效地防止运行值班人员对设备的误操作；LCD显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表，将运行值班人员的监控操作明了化、直观化；使用网络打印机打印报表代替了原来的人工抄表，不仅减轻了运行值班人员的劳动强度，而且提

24、高了测量的精度和管理的科学性。参考文献：1杨立新.变电站综合自动化技术的现状及发展J.电气自动化,2006,28(5):13-15.2宋秀萍.DF1700分布式电站自动化系统的应用J.内蒙古电力技术，2002，20(3):49-52.3刘雪飞.关于改进天津白庙变电站站控层网络结构的研究J.电力系统保护与控制,2008，36(18):29-32.4聂广士.220千伏传统变电站综合自动化应用研究D.合肥工业大学硕士论文.2007.5吴祖升,李庆云.变电站综合自动化系统安全运行探讨J.湖北电力，2008，32(1):13-14.0概述目前，大部分火力发电厂脱硫系统采用石灰石-石 膏湿法脱硫 工艺，取

25、消 了气-气 换 热 器（GGH）装置，直接将净烟气（烟温5055）从烟囱排出，烟囱采用内衬防腐材料，形成“湿烟囱”排放的方案。无GGH装置的脱硫系统投产后，虽有效地解决了GGH的堵塞问题，但由于“湿烟囱”无烟气再热措施，排烟温度较低，吸收塔出口带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝形成液滴，烟气自烟囱口排出后不能有效的抬升、扩散到大气中，导致取消GGH装置后烟气不能迅速消散，特别是当地区温度、气压较低或在阴霾天气的时间段，烟气中携带的粉尘及液滴聚集在烟囱附近，落到地面形成“石膏雨”或酸雨，对电厂及周边环境产生污染，甚至腐蚀设备1-2。1“石膏雨”成因分析“石膏雨”包含了两层含义：“石膏”和“

26、雨”，“石湿法烟气脱硫系统中“石膏雨”问题的分析及对策程永新(中国电力工程顾问集团中南电力设计院，湖北 武汉430071)摘要：针对火力发电厂湿法脱硫工艺出现“石膏雨”现象进行了分析，并从FGD系统设计和运行等方面提出了解决问题的方法和建议，从而在很大程度上减少湿法脱硫“石膏雨”现象的发生。关键词：湿法烟气脱硫；“石膏雨”；湿烟囱中图分类号：TM621.8文献标志码：B文章编号：1006-6519(2010)05-0027-04AnalysisandCountermeasuretoGypsumRainProblemofWetFlueGasDesulfurizationSystemCHENG Y

27、ong-xin(Central Southern China Electric Power Design Institute of China Power Engineering Consulting Group,Wuhan 430071,China)Abstract:Focusing analysis on the phenomenon of gypsum rainof the thermal power plant wet desulphurizationprocess,and put forward the methods to solve the problems and suggestions from the FGD system design andoperation etc,thus greatly reducing wet desulfurization gypsum rain phenomenon.Key Words:wet flue gas desulfurization；gypsum rain；wet chimney收稿日期：2010 06 26作者简介：程永新（1981-)，男，湖北武汉人，硕士，工程师，从事火力发电厂布置及烟气脱硫设计工作.华 中 电 力!27-