淺論變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)

1、旅大27-2/32-2油田是中海油第一座采用變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)的油田，采用的是PMCS2000變配電自動(dòng)化系統(tǒng)，利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將電站電網(wǎng)在線(xiàn)數(shù)據(jù)和離線(xiàn)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的區(qū)域自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變電站控制系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮到電站運(yùn)行現(xiàn)狀以及發(fā)展需求，采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，監(jiān)控、保護(hù)、通信網(wǎng)絡(luò)整體設(shè)計(jì)，在統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)以及開(kāi)放的架構(gòu)上分層實(shí)現(xiàn)站控、間隔自動(dòng)化。系統(tǒng)提供開(kāi)放接口，可以和其他自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有效集成。關(guān)鍵詞：系統(tǒng)設(shè)計(jì)，總體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能目 錄一、微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述3（一）系統(tǒng)規(guī)模3（二）監(jiān)控系統(tǒng)基本

2、結(jié)構(gòu)4（三）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5（四）通訊管理機(jī)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)5二、微機(jī)自動(dòng)化管理系統(tǒng)的主要功能6（一）通訊處理6（二）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、檢測(cè)7（三）順序記錄與故障錄波7（四）異常記錄處理7（五）開(kāi)關(guān)操作與安全管理7（六）歷史數(shù)據(jù)記錄8（七）屏幕顯示8（八）屏幕操作8三、平臺(tái)負(fù)荷卸載功能在系統(tǒng)中的應(yīng)用9（一）快速脫扣9（二）優(yōu)先脫扣9（三）大負(fù)荷起動(dòng)抑制9四、結(jié)束語(yǔ)10淺論變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)傳統(tǒng)的變配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要是由繼電器式保護(hù)屏，一對(duì)一強(qiáng)電控制屏等組成，通過(guò)斷路器、接觸器、熱繼電器、熔斷器、控制繼電器、互感器、各種電工儀表（電流表、電壓表、功率表等）及變送器組合成高低壓開(kāi)關(guān)控制柜，實(shí)現(xiàn)配電、控

3、制、保護(hù)、監(jiān)視等功能。這種傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)自動(dòng)化程度很低，一旦出現(xiàn)事故只能依靠跳閘保護(hù)或配電變壓器的熔斷器斷電或是人工拉閘，然后再靠人工查明故障點(diǎn)。運(yùn)行值班人員不能及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況，即使是一個(gè)小小的故障也容易導(dǎo)致一片區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間停電，并且設(shè)備的控制及維護(hù)只能通過(guò)運(yùn)行維護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)操作，對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及設(shè)備的維護(hù)無(wú)法滿(mǎn)足用電可靠性的要求。隨著現(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,高低壓配電系統(tǒng)的出線(xiàn)也越來(lái)越多,對(duì)供電的安全可靠性的要求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)的運(yùn)行管理維護(hù)模式越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代配電系統(tǒng)的要求,因此采用變配電自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸成為工業(yè)及樓宇變配電系統(tǒng)的一種趨勢(shì)，該系統(tǒng)具有很高的自動(dòng)化程度，將傳

4、統(tǒng)的繼電器保護(hù)改為數(shù)字式的微機(jī)保護(hù)、種類(lèi)繁多的電工儀表僅需要一臺(tái)智能監(jiān)控儀表就能完成各種監(jiān)控功能，并且利用現(xiàn)代通訊技術(shù)還可以設(shè)置遠(yuǎn)方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運(yùn)行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)也能了解設(shè)備運(yùn)行情況，極大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和安全性。一、 中海油旅大27-2/32-2平臺(tái)微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述(一) 系統(tǒng)規(guī)模旅大27-2/32-2油田3個(gè)平臺(tái)設(shè)1套微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。本系統(tǒng)安裝在PSP平臺(tái)主配電室內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)WHPA平臺(tái)、WHPB平臺(tái)和PSP平臺(tái)低壓進(jìn)線(xiàn)等回路的遙測(cè)、遙信。(二) 監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中海油旅大27-2平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)由主控層、通訊管理層兩大部分組成。主控層通過(guò)通信管理機(jī)接入現(xiàn)場(chǎng)間隔

5、層各種單元測(cè)控信息，實(shí)現(xiàn)變電站電氣系統(tǒng)SCADA功能?，F(xiàn)場(chǎng)間隔層系統(tǒng)設(shè)備采用在信息源點(diǎn)安裝，獨(dú)立完成對(duì)間隔層設(shè)備的保護(hù)、測(cè)量、控制以及通訊的功能。主控層通信管理主要由通訊管理機(jī)和雙機(jī)切換裝置構(gòu)成，通訊管理機(jī)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式接入了各種間隔設(shè)備，同時(shí)和主控層實(shí)現(xiàn)通信；通訊管理機(jī)也負(fù)責(zé)向其他自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在PSP平臺(tái)主開(kāi)關(guān)間， WHPA平臺(tái)，WHPB平臺(tái)的保護(hù)裝置組網(wǎng)通過(guò)光MODEM，以光纖方式接入PSP主平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。1. 主控層：一體化工作站、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成。1) 監(jiān)控主機(jī)配置：ADVANTECH一體化工作站AWS-8248V，參數(shù)為14槽,15"T

6、FT LCD，分辨率：1024 x 768。2) 軟件：監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件集中體現(xiàn)了現(xiàn)代SCADA技術(shù)的特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、模塊化設(shè)計(jì)、靈活的通訊及連接方式、高品質(zhì)的人機(jī)界面。3) 功能：對(duì)變電所正常運(yùn)行和事故情況下的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，把通訊管理層采集到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)通過(guò)人機(jī)界面（大屏幕彩色液晶顯示器）的方式顯示給用戶(hù)，同時(shí)發(fā)送命令給間隔層設(shè)備；具有定時(shí)自動(dòng)報(bào)表打印及越限和事故報(bào)警、時(shí)間順序記錄及故障錄波、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)分合操作、操作閉鎖等功能；并具備向各級(jí)調(diào)度和當(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息及要求的數(shù)據(jù)的能力；具有一些其他運(yùn)行管理功能。2. 通訊管理層：由通訊管理單元和I/O采集單元組成1) 控制核

7、心：本層是整個(gè)系統(tǒng)的通訊控制核心，它采用穩(wěn)定的工業(yè)計(jì)算機(jī)或嵌入式通訊管理機(jī)為核心，經(jīng)過(guò)眾多的通訊口把上下級(jí)設(shè)備聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，由此而形成和完成變電站層的控制功能；與監(jiān)控主機(jī)通訊把采集的信息輸入實(shí)現(xiàn)就地監(jiān)控功能；與智能測(cè)控裝置通訊實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能；與微機(jī)繼電保護(hù)通訊實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息采集功能；與對(duì)時(shí)裝置GPS通訊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。2) 通訊功能：本層利用其眾多通訊口和豐富的規(guī)約庫(kù)，實(shí)現(xiàn)與各種微機(jī)保護(hù)，測(cè)量?jī)x表的通訊。PLC軟件可以根據(jù)用戶(hù)不同的要求，利用各I/O點(diǎn)的輸入輸出信息，實(shí)現(xiàn)各種控制調(diào)節(jié)功能。(三) 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)支持多種網(wǎng)絡(luò)方式，有效地保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性；通信協(xié)

8、議采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，可方便地實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備互連；提供遠(yuǎn)動(dòng)通信功能，可以不同的規(guī)約向不同的調(diào)度或集控站轉(zhuǎn)發(fā)不同的信息報(bào)文；系統(tǒng)支持硬件對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，減少了GPS與設(shè)備之間的連線(xiàn)，方便可靠，對(duì)時(shí)準(zhǔn)確。(四) 通訊管理機(jī)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)高開(kāi)放性，可以方便擴(kuò)展采用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 下圖監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。二、 微機(jī)自動(dòng)化管理系統(tǒng)的主要功能微機(jī)自動(dòng)化管理系統(tǒng)的主要功能是對(duì)變電站正常運(yùn)行和事故情況下的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，大屏幕彩色顯示，定時(shí)自動(dòng)報(bào)表打印或召喚報(bào)表打印，越限和事故報(bào)警，事故推畫(huà)面、事件順序記錄與事故追憶，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，完成站內(nèi)自動(dòng)化控制功能，向調(diào)度傳送遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)與數(shù)據(jù)，接收調(diào)度遙控命令

9、，以及其它一些運(yùn)行管理功能。(一) 通訊處理監(jiān)控系統(tǒng)首先處理各種不同規(guī)約的信息，發(fā)送和接收遙測(cè)、遙信、遙控、系統(tǒng)對(duì)時(shí)，配置信息的請(qǐng)求、應(yīng)答、報(bào)文，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按相同的數(shù)據(jù)格式存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，為系統(tǒng)其它模塊提供數(shù)據(jù)來(lái)源?；镜囊?guī)約包括部頒 CDT現(xiàn)約，部頒 SC1801規(guī)約和 DNP 3.0規(guī)約，MODBUS RTU規(guī)約等，同時(shí)預(yù)留規(guī)約接口，使用戶(hù)方便地?cái)U(kuò)充通訊規(guī)約。系統(tǒng)能夠同時(shí)處理8個(gè)CCU通道信息，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期小于3秒。(二) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作如下處理：1. 檢測(cè)數(shù)據(jù)的合理性。當(dāng)系統(tǒng)的收到的數(shù)據(jù)超出合理性范圍，對(duì)其進(jìn)行復(fù)位為某一合理值。2. 處理計(jì)算、統(tǒng)計(jì)。對(duì)各采

10、集量收集其最大、最小值及發(fā)生時(shí)間，統(tǒng)計(jì)電壓、頻率合格率，對(duì)電度量按峰、平、谷值累加，實(shí)現(xiàn)分時(shí)計(jì)量。(三) 順序記錄與故障錄波事件記錄包括名開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變位，保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)，控制操作及操作后狀態(tài)變化等。系統(tǒng)記錄事件發(fā)生的時(shí)刻、事件性質(zhì)和名稱(chēng)，顯示、打印在 CRT、打印機(jī)上，供用戶(hù)分析事故原因。故障錄波功能可以顯示、打印帶時(shí)標(biāo)的故障波形，供精確分析故障。(四) 異常記錄處理系統(tǒng)對(duì)測(cè)量實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警，越限報(bào)警死區(qū)處理，越限時(shí)間累計(jì)及超時(shí)報(bào)警。對(duì)開(kāi)關(guān)量狀態(tài)變位報(bào)警，非操作變位報(bào)警，報(bào)警恢復(fù)、確認(rèn)處理。報(bào)警以聲、光形式實(shí)現(xiàn)，并實(shí)時(shí)地顯示在屏幕上，存入歷史事項(xiàng)庫(kù)中，供操作員查詢(xún)。(五) 開(kāi)關(guān)操作與安全管理軟

11、件系統(tǒng)對(duì)不同的使用人員分級(jí)授權(quán)，操作人員只能進(jìn)行權(quán)限允許的操作。系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限，能涉及系統(tǒng)各個(gè)部分，并對(duì)使用者的權(quán)限進(jìn)行管理。獲得權(quán)限的人員可在監(jiān)控計(jì)算機(jī)或工作站上執(zhí)行遙控跳合閘操作，采用口令核對(duì)和操作返校確保操作準(zhǔn)確。(六) 歷史數(shù)據(jù)記錄測(cè)量量周期性地存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，為報(bào)表、曲線(xiàn)的生成提供數(shù)據(jù)源。同時(shí)記錄事件順序記錄和異常事項(xiàng)記錄及設(shè)備運(yùn)行檢修等，形成完整的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。(七) 屏幕顯示屏幕采用流行的Windows多文稿窗口界面，畫(huà)面可放大、縮小、打印。屏幕顯示的內(nèi)容有：1. 主接線(xiàn)圖：實(shí)時(shí)顯示斷路器、開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，在各主設(shè)備旁顯示電流、功率和電度值，母線(xiàn)電壓等測(cè)量值，顯示系統(tǒng)

12、時(shí)鐘。2. 重要測(cè)量值的趨勢(shì)曲線(xiàn)圖、負(fù)荷曲線(xiàn)圖，電壓、電流、功率曲線(xiàn)及捧圖。3. 變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格。4. 事故報(bào)告信息。5. 控制操作過(guò)程記錄。6. 各類(lèi)日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表及運(yùn)行日志等。7. 保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)，整定值和參數(shù)等。8. 自動(dòng)化系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行工況圖。(八) 屏幕操作系統(tǒng)可形成各種形式的報(bào)表，用戶(hù)可在線(xiàn)進(jìn)行修改、編輯，并可定時(shí)、召喚打印。1. 日常報(bào)表，包括整點(diǎn)電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率等。2. 月報(bào)表，包括電度計(jì)量，保護(hù)、線(xiàn)路故障次數(shù)、月電壓及負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)分析等。三、 平臺(tái)負(fù)荷卸載功能在系統(tǒng)中的應(yīng)用油田卸載采用快速脫扣與優(yōu)先脫扣相結(jié)合的方式。(一) 快速脫扣：PSP平臺(tái)主電站共包括5臺(tái)主發(fā)

13、電機(jī)，其中原油發(fā)電機(jī)2臺(tái)、天然氣發(fā)電機(jī)3臺(tái)。每臺(tái)原油發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)功率為7760kW，每臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)功率為3100kW。正常生產(chǎn)工況下，由1臺(tái)原油發(fā)電機(jī)與3臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，負(fù)荷率約為83.85%。當(dāng)有發(fā)電機(jī)發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行快速脫扣程序。由于天然氣發(fā)電機(jī)主氣源平臺(tái)目前無(wú)法確定，兩個(gè)井口平臺(tái)（WHPA、WHPB）都具有快速脫扣選擇功能，可根據(jù)實(shí)際情況任意選擇。(二) 優(yōu)先脫扣：正常生產(chǎn)工況下，當(dāng)主發(fā)電機(jī)負(fù)荷率達(dá)到95%及以上時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行優(yōu)先脫扣程序。優(yōu)先脫扣共設(shè)計(jì)四級(jí)，第一級(jí)負(fù)荷卸載后，經(jīng)延時(shí)，若負(fù)荷率降低在95%以下或不再增加，則中止優(yōu)先脫扣程序，二級(jí)、三級(jí)類(lèi)似；否則，進(jìn)入

14、下一級(jí)負(fù)荷卸載。(三) 大負(fù)荷起動(dòng)抑制1. 大負(fù)荷起動(dòng)抑制的主要對(duì)象1) 注水泵（PSP-P-4101A/B/C/D、WHPB-P-4105A/B）2) 外輸泵（PSP-P-2003A/B）3) 海水提升泵（WHPA-P-4001A/B/C）經(jīng)與天然氣發(fā)電機(jī)廠家聯(lián)系，天然氣發(fā)電機(jī)負(fù)荷達(dá)到80以后，每次突增負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)發(fā)電機(jī)容量的5。2. 大負(fù)荷起動(dòng)抑制的原則1) 系統(tǒng)的負(fù)荷率達(dá)到80%以上時(shí)，對(duì)功率超過(guò)電網(wǎng)剩余功率25%的負(fù)荷進(jìn)行起動(dòng)抑制。2) 若僅有天然氣發(fā)電機(jī)在線(xiàn)運(yùn)行，負(fù)荷率達(dá)到60%以上時(shí)，對(duì)800kW電動(dòng)機(jī)（PSP-P-4101A/B、WHPB-P-4105A/B）進(jìn)行起動(dòng)抑制。大負(fù)荷起動(dòng)抑制功能主要通過(guò)安裝在PSP平臺(tái)內(nèi)的PMS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算各并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)的剩余功率和允許起動(dòng)