安科瑞 陳聰

摘要：當前，智能電網(wǎng)得到了良好發(fā)展，且應用覆蓋范圍日益擴大，電網(wǎng)建設的智能化水平得到了顯著(zhù)提高。在智能電網(wǎng)相應體系中，智能變電站占據著(zhù)關(guān)鍵性地位，對于智能電網(wǎng)的正常運行和良好發(fā)展具有至關(guān)重要的影響。文中簡(jiǎn)述了智能變電站綜合自動(dòng)化系統的概念，并結合相關(guān)案例，探究了智能變電站綜合自動(dòng)化系統的設計與應用，以期為智能變電站綜合自動(dòng)化系統的相關(guān)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能變電站；綜合自動(dòng)化系統；設計；應用

1智能變電站綜合自動(dòng)化系統概述

智能變電站綜合自動(dòng)化系統采用集成化的智能設備，此類(lèi)智能設備具有較強的先進(jìn)性和可靠性，且具有低碳環(huán)保的優(yōu)勢。智能變電站綜合自動(dòng)化系統要求全站信息實(shí)現數字化、通信平臺實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化，并要求實(shí)現標準化的信息共享。通過(guò)對智能變電站綜合自動(dòng)化系統進(jìn)行科學(xué)集成和優(yōu)化，能實(shí)現對系統運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視，并強化對系統的操作控制和運行管理，且能對相關(guān)信息進(jìn)行綜合分析，還具備智能告警等功能。

2案例概況

某110kV智能變電站具備兩臺主變，具有2×50 MVA的總容量，所設置的電壓等級分別110kV、35kV 以及10kV。其中，110kV接線(xiàn)采用單母分段方式，具有2回本期出線(xiàn)，并聯(lián)220kV某變電站；35kV接線(xiàn)采用單母分段方式，具有2回本期出線(xiàn)；10kV接線(xiàn)采用單母分段方式，具有4回本期出線(xiàn)，且對2組電容器進(jìn)行設置，具有2×4008 kvar的補償容量。

3 智能變電站綜合自動(dòng)化系統整體設計方案

3.1系統結構及功能

該系統采用分層分布式結構，將間隔作為單位，按照對象實(shí)施具體設計。系統選用網(wǎng)絡(luò )拓撲形式作為系統結構，以確保系統結構的可靠穩定。網(wǎng)絡(luò )終端為變電站系統，具有較強的獨立性，且能實(shí)現遠方控制。就功能邏輯而言，變電站相應的自動(dòng)化系統能實(shí)現對DL/T860相關(guān)規定的滿(mǎn)足。系統主要由以下各層構成。

1. 過(guò)程層。該層的主要構件包括智能終端、互感器以及合并單元，能實(shí)現對控制命令的執行，并實(shí)現對設備運行狀態(tài)的監測，且具備對運行電氣量進(jìn)行采集的功能。

2. 間隔層。該層主要包括如下子系統：網(wǎng)絡(luò )記錄分析、計量以及測量保護等，即使站控層以及網(wǎng)絡(luò )處于失效狀態(tài)，仍能實(shí)現對監控設備相關(guān)命令的執行。

3. 站控層。該層除主機外，還包括網(wǎng)絡(luò )打印機、操作員工作站等，能實(shí)現對人機聯(lián)系界面的清晰生成，并對過(guò)程層與間隔層各自的運行狀態(tài)進(jìn)行掌控，同時(shí)，其內部構建有系統完善的管理以及監控站，能時(shí)刻保持與遠方監控站以及調度的良好通信。

4. 基于設計具體需求，該系統主要具備如下功能：遙測量；遙信；遙控；遙調。

3.2硬件

3.2.1站控層設備

遠動(dòng)通信裝置，主要對調度端相應的接口以及規約轉換等問(wèn)題進(jìn)行解決，且通信接口數量充足，能與調度端實(shí)現良好通信；主機兼操作員工作站，能確保實(shí)現安全可靠的操作，并增強操作的便捷性和直觀(guān)性。站控層設備應具備主通道通信以及備通道通信的相應功能；配置相關(guān)裝置，實(shí)現故障錄波，并能實(shí)現通信記錄分析，對網(wǎng)絡(luò )通信狀態(tài)進(jìn)行監視，及時(shí)發(fā)現各類(lèi)故障及隱患并發(fā)出警報，預先對故障處理策略進(jìn)行科學(xué)擬定，實(shí)現對故障的快速排除；確保通信記錄具備良好的完整性；對保護裝置針對故障是否作出正確及時(shí)的應對反應進(jìn)行了解，若未能作出應對，應及時(shí)查找并解決相關(guān)隱患；通信在線(xiàn)監視終端應具備相關(guān)功能，實(shí)現的遠程維護和實(shí)時(shí)監視，實(shí)現對通信信息的完整記錄，且能對通信隱患及相關(guān)故障發(fā)生告警，并能對通信狀態(tài)實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監視。

3.2.2間隔層設備

間隔層主要包括以下設備：主變保護與測控裝置、智能終端、110kV線(xiàn)路以及相應的分段保護測控裝置；35kV線(xiàn)路以及相應的集分段保護、計量測控以及故錄等功能為一體的裝置；10kV線(xiàn)路以及相應的集電容器保護、計量測控以及故錄等功能為一體的裝置。

3.2.3過(guò)程層設備

過(guò)程層主要包括以下設備：主變三側合并單元、智能終端裝置；主變非電量保護以及本體智能終端裝置；主變中性點(diǎn)電流以及間隙電流并入主變110kV相應側合并單元；110kV各間隔合并單元以及智能終端裝置；110kV母線(xiàn)電壓互感器合并單元以及智能終端裝置。

3.3軟件

對于各類(lèi)異常狀況以及事故，監控系統能對之進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)，并發(fā)出警報，且能以事故呈現出的嚴重程度作為依據，對事故等級進(jìn)行科學(xué)設定。當發(fā)生事故時(shí)，監控系統相應的標志等會(huì )保持閃光狀態(tài)。當相關(guān)操作人員對之實(shí)施復位操作后，指示燈才會(huì )熄滅。監控系統還能對測點(diǎn)相應的限值以及越限值進(jìn)行設置。當發(fā)生預先情況時(shí)，即將警報發(fā)出，并對控制傳達相應的畫(huà)面。

3.3.1 系統模塊類(lèi)型

監控系統主要有以下各層構成：（1）應用層，該層主要包括系統監控服務(wù)、通信管理以及系統主控等模塊；（2）應用服務(wù)層，該層主要構件為應用服務(wù)器；（3）底層，該層主要包括歷史以及參數數據庫。

系統組態(tài)模塊，主要包括以下模塊。

1. 圖形監控模塊。該模塊能實(shí)現對變電站實(shí)際運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視，且能對之實(shí)施的控制操作。

2. 歷史報警模塊。該模塊可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是歷史報警模塊，能實(shí)現對歷史報警相關(guān)信息的查詢(xún)，并能實(shí)現對變電站相應的遙信變位以及各項事故的檢索查詢(xún)，并提供相關(guān)依據幫助事故排查分析 ；一類(lèi)是實(shí)時(shí)報警模塊，能實(shí)現對實(shí)時(shí)報警信息的準確描述。

3. 曲線(xiàn)瀏覽模塊。該模塊可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是歷史曲線(xiàn)模塊，能通過(guò)曲線(xiàn)形式對模擬量相應的歷史數據進(jìn)行瀏覽；一類(lèi)是實(shí)時(shí)曲線(xiàn)模塊，將對象作為實(shí)時(shí)曲線(xiàn)的基準，能實(shí)現對模擬量對象相應的實(shí)際運行值趨勢的瀏覽。

4. 報表瀏覽模塊。該模塊能實(shí)現對報表相關(guān)數據信息的瀏覽。

5. 事故追憶模塊。該模塊將事故發(fā)生前后的相關(guān)模擬量相應的數目及報警信息保存于歷史庫中，并能遵循設定時(shí)間相應的間隔實(shí)現對模擬量數據的采樣。

4安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統

4.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比優(yōu)*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，站控層網(wǎng)絡(luò )采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò )采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

4.2應用場(chǎng)所

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實(shí)時(shí)監測

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

4.4.2報警處理

監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。

事故報警通過(guò)手動(dòng)，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶(hù)序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3調節與控制

操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現場(chǎng)操作。

級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控制，遠方控制，優(yōu)先。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機構的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。

4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

4.4.4用戶(hù)權限管理

系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

5系統硬件配置

6結語(yǔ)

綜上所述，采用上述系統結構以及硬件、軟件對智能變電站綜合自動(dòng)化系統進(jìn)行設計，能保障變電站內各類(lèi)一次設備和二次設備實(shí)現安全穩定運行。同時(shí)，對智能變電站綜合自動(dòng)化系統采用模塊化設計，能實(shí)現對人力、資金的節約，并有助于增強系統運行的穩定性，實(shí)現安全可靠供電，且能強化對系統運行的監控。

參考文獻

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[2]孟濤.智能變電站綜合自動(dòng)化系統的設計與應用.

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