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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，
2、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 ADA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
3、、可靠性和 经济性。关键坷 e y w o ld 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、软件接 N,A 变电 直动化 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 监控系纺 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。：兵型发 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
4、统的应用进行了论述。统相对独立设置，二者通过 串行接 1：3 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 S4 2 I嘭 量 羽 电力电气专刊 2 0 0 7 年第 2 期 总第 3期 维普资讯 http:/ 计算机监控系统在变电所典型设计中的应用 ElectriC Power Automa
5、ti0n 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。(1 1)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。(1 3)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
6、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。、
7、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 能按集控中心(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
8、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Wi n d o ws 操作系统。Un 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；Wi n d o ws 操作系 统特点是操作界面好，易于为用户接受，但其 自身 存在着较多的 B UG，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
9、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 E g：h
10、电气专刊 量棚J$4 3 维普资讯 http:/ (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 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，
11、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 Dn 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
12、切换。(1 1)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。(1 3)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 4 l 磊娟 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
13、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 5 1 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 51 0 1 网络访 问)(D L T 6 3 4 5 1 0 4 2 o 0 2)作为远动通信规约，避 免 由于规 约的开发而产生的问题。(1 5)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
14、。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
15、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
16、重要设备提供电源。UP S系 维普资讯 http:/ 计算机监控系统在变电所典型设计中的应用 统 不 自带蓄 电池 组，直流 电源 由 站内2 2 0 V或 1 1 0 V 直 流 系 统提 供。工程设计时应根 据变 电站 的规模 和 UP S负荷，对 UP S容量进行确 定。2 间隔层设 备功能(1)交流采 样测量。Electric Power AOtomatiOn (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
17、 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
18、 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I O测控装置，2 2 0 k V及 1 1 0 k V的I O 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。圉 2 0 0 7年4月 电力电气专刊 嘭 Z 瘩稍 I$4 S 维普资讯 http:/