變電站自動化系統(tǒng)配置

變電站自動化系統(tǒng)配置

１引言電網(wǎng)中的各級變電站自動化系統(tǒng)的具體功能和要求主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用，變電站的電壓等級和規(guī)模，一次設(shè)備的狀況等。每個變電站自動化的功能隨系統(tǒng)運行經(jīng)驗、成本和性能的要求不同而變化，有人值守的變電站和無人值守的變電站在實現(xiàn)當(dāng)?shù)毓δ芎瓦h(yuǎn)方控制功能方面的要求是不一樣的，超高電壓等級變電站和高電壓等級的變電站由于其控制措施和對象不同導(dǎo)致變電站自動化配置的復(fù)雜性也不一樣，電網(wǎng)間樞紐變及聯(lián)絡(luò)變和終端變在采集的對象和數(shù)量上有較大的區(qū)別，改造變電站和新建變電站智能電子設(shè)備（IED）不同使得要處理信息量和方式不一樣，此外，受調(diào)度中心或集控中心與其通信手段和通信規(guī)約的制約在變電站自動化配置方面也有不同。應(yīng)用自動控制技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對變電站保護(hù)、監(jiān)視、控制、量測和通信以合適的形式集成、配置，進(jìn)行優(yōu)化組合，做到經(jīng)濟(jì)合理、壽命周期成本小、使用環(huán)境友好是變電站自動化技術(shù)和系統(tǒng)配置應(yīng)追求的目標(biāo)。２變電站自動化系統(tǒng)配置一般來說，變電站自動化技術(shù)是在三個層面上即設(shè)備級（過程層）、間隔級（單元層）、站級（站控層）的不斷發(fā)展和變化，而變電站自動化系統(tǒng)的配置與三個層面上的設(shè)備選型配置是密切相關(guān)的，換句話說，是與一次設(shè)備、二次設(shè)備智能化程度有關(guān)，也與有人值守或無人值班的運行管理模式有關(guān)。省網(wǎng)內(nèi)，有多種不同電壓等級的變電站。如省際間330KV及以上超高電壓等級的變電站，省網(wǎng)內(nèi)220KV及以上變電站，地區(qū)間110KV變電站和地區(qū)網(wǎng)內(nèi)35KV及以上變電站等。一個省網(wǎng)大致估算，省際間超高電壓等級的變電站占省網(wǎng)內(nèi)變電站總數(shù)的3%，省網(wǎng)內(nèi)220KV及以上變電站占省網(wǎng)內(nèi)變電站總數(shù)的11%，地區(qū)內(nèi)和地區(qū)之間110KV變電站占省網(wǎng)內(nèi)變電站總數(shù)的86%。目前無人值班站改造和建設(shè)主要在110KV等級的變電站進(jìn)行，超高電壓等級的變電站也經(jīng)開展變電站自動化系統(tǒng)的改造和建設(shè)。因此，我們面對較多的是大量改造的變電站，也就是說，一次設(shè)備和微機保護(hù)均不同程度的進(jìn)行了更換或新裝，但總體上智能化程度并不很高，這種情況面對飛速發(fā)展的信息技術(shù)以及自動化技術(shù)就存在矛盾，我們應(yīng)追求的目標(biāo)是變電站自動化系統(tǒng)配置的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，以及其與變電站一次設(shè)備和微機保護(hù)的協(xié)調(diào)性，如何優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成以及分布式配置，對于變電站自動化系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、保護(hù)等具有十分重要的作用和意義。無人值班運行管理、集控中心或調(diào)度中心實現(xiàn)遠(yuǎn)方操作和監(jiān)控是今后發(fā)展趨勢，高可靠性數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)以及通信規(guī)約的合理性都是必不可少的條件。針對我們進(jìn)行的變電站自動化改造和建設(shè)的實際，提出變電站自動化系統(tǒng)的配置原則：１35KV及以下的變電站●間隔級（單元層）采用保護(hù)、監(jiān)控和量測一體化裝置；35KV設(shè)備集中組屏，10KV設(shè)備分散安裝●間隔級配置主變主保護(hù)，后備保護(hù)，非電量保護(hù)，溫度測量；35KV線路保護(hù)測控，分段備自投；10KV線路保護(hù)測控，分段備自投，電容器測控，站用變保護(hù)測控；母線PT測控；小電流接地選線；間隔級操作閉鎖；綜合監(jiān)控等單元模塊●EIARS485總線，傳輸線采用雙絞線●站級配置主控單元和遠(yuǎn)方通信平臺●站內(nèi)系統(tǒng)通信協(xié)議采用IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)（嚴(yán)格按兼容范圍和通用分類服務(wù)協(xié)議編制）（國標(biāo)DL/T667-1999）●站間遠(yuǎn)傳通信協(xié)議采用IEC60870-5-101標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)DL/T634-1997）２110KV變電站（終端變）●間隔級（單元層）采用保護(hù)、監(jiān)控和量測一體化裝置，集中組屏●間隔級配置主變主保護(hù)，后備保護(hù)，非電量保護(hù)，溫度測量；110KV線路保護(hù)測控，備自投；35KV線路保護(hù)測控；10KV線路保護(hù)測控；電容器測控；站用變保護(hù)測控；母線PT測控；小電流接地選線；間隔級操作閉鎖；綜合監(jiān)控等單元模塊●EIARS485總線，傳輸線采用雙絞線●站級配置主控單元和遠(yuǎn)方通信平臺●站內(nèi)系統(tǒng)通信協(xié)議采用IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)（嚴(yán)格按兼容范圍和通用分類服務(wù)協(xié)議編制）（國標(biāo)DL/T667-1999）●站間遠(yuǎn)傳通信協(xié)議采用IEC60870-5-101標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)DL/T634-1997）３110KV變電站（樞紐變或聯(lián)絡(luò)變）●間隔級（單元層）采用采集、監(jiān)控（RTU）與保護(hù)相對獨立裝置，分布分層，集中組屏●間隔級配置主變主保護(hù)，后備保護(hù)，非電量保護(hù)，溫度測量；110KV線路保護(hù)測控，備自投；35KV線路保護(hù)測控；10KV線路保護(hù)測控；電容器測控；站用變保護(hù)測控；母線PT測控；小電流接地選線；間隔級操作閉鎖；綜合監(jiān)控等單元模塊●EIARS485總線，傳輸線采用雙絞線●站級配置站級操作員站（后臺機）、站級主控單元和遠(yuǎn)方通信平臺●站內(nèi)系統(tǒng)通信協(xié)議采用IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)（嚴(yán)格按兼容范圍和通用分類服務(wù)協(xié)議編制）（國標(biāo)DL/T667-1999）●站間遠(yuǎn)傳通信協(xié)議采用IEC60870-5-101標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)DL/T634-1997）4

330KV變電站●間隔級（單元層）采用采集、監(jiān)控與保護(hù)相對獨立裝置，分布分散式布局。

●間隔級配置主變主保護(hù)，后備保護(hù)，非電量保護(hù)，溫度測量；330KV線路保護(hù)測控；220KV線路保護(hù)測控；110KV線路保護(hù)測控；線路故障測距；電抗器保護(hù)測控；站用變保護(hù)測控；母線PT測控；間隔級操作閉鎖；綜合監(jiān)控等單元模塊

●間隔級、站級采用光纖連接器，光纖可以是玻璃光纖，也可以是塑料光纖

●站級配置站級操作員站（后臺機）、站級主控單元和遠(yuǎn)方通信平臺，時鐘同步GPS系統(tǒng)，文檔報表處理機

●站內(nèi)系統(tǒng)通信協(xié)議采用IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)（嚴(yán)格按兼容范圍和通用分類服務(wù)協(xié)議編制）（國標(biāo)DL/T667-1999）

●站間遠(yuǎn)傳通信協(xié)議采用IEC60870-5-101標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)DL/T634-1997）；當(dāng)調(diào)度主站與變電站連接到以太數(shù)據(jù)網(wǎng)時，通信協(xié)議采用IEC60870-5-104標(biāo)準(zhǔn)需要指出的是，無人值班變電站和有人值班變電站在變電站自動化系統(tǒng)配置中的最大區(qū)別在于站級后臺機功能配置的不同，對于無人值班站的變電站自動化系統(tǒng)，可以不配置后臺機，把統(tǒng)計、運行管理、報表、電壓無功控制以及某些應(yīng)用軟件等功能放在上一級集控中心或調(diào)度中心完成，無人值班變電站自動化系統(tǒng)接受遠(yuǎn)方（集控或調(diào)度中心）控制和站級就地控制操作，遠(yuǎn)方操作首先發(fā)遙控命令給站級主控單元，再由站級主控單元發(fā)給間隔級（單元層）裝置執(zhí)行。由此可見，遙控命令的信息流向為集控或調(diào)度中心→站級主控單元→間隔級（單元層）。調(diào)試、檢修時也可就地控制操作。３站級軟硬件平臺我們所要討論平臺是建立在保護(hù)、控制、測量等變電站設(shè)備仍然保留間隔內(nèi)各自相互獨立，各自采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的輸出功能，且通過統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)與站級相連，在站級建立一個統(tǒng)一的計算機系統(tǒng)，進(jìn)行各個功能協(xié)調(diào)的變電站自動化系統(tǒng)支撐平臺。目前的實際情況是這種變電站是我們面對的主要運行方式，由此需要我們重點注意和考慮。(1)站級硬件平臺在站級硬件工作平臺，按35KV、110KV、220KV及以上電壓等級的三種變電站自動化系統(tǒng)配置，亦即按三種不同電壓等級的變電站來配置。35KV變電站，屬配電網(wǎng)范圍，在間隔級是集測量、控制、保護(hù)于一體的綜合自動化系統(tǒng)，要采集信息和關(guān)心的對象有計量、繼電保護(hù)、小電流接地、有無功和電流測量等等，還有為配電自動化系統(tǒng)提供用電管理的地理信息GIS所需數(shù)據(jù)和營銷管理的信息等。因此，站級配置較強的通信處理并上傳的工作站就十分必要，如果是無人值班站，主控單元可冗余配置，后臺機（操作員站）可以不配，一般以PC工作站為主，間隔級與站級以EIARS485總線方式連接，配前置裝置，站級為以太網(wǎng)。110KV變電站，可以分為無人站、有人站，屬高壓輸電網(wǎng)范圍，間隔級是測量、監(jiān)控與保護(hù)相對獨立的配置，110KV終端站可以是一體化配置。站級對無人站不配后臺機，對有人站或集控站配置后臺機（操作員工作站），主控單元、通信處理工作站，集控站可加裝GPS系統(tǒng)。根據(jù)變電站的重要性可單機或冗余配置，一般以PC機為主，間隔級與站級以EIARS485總線方式連接，配前置裝置，站級以太網(wǎng)。220KV及以上變電站，屬超高壓輸電網(wǎng)范圍，間隔級是測量、監(jiān)控與保護(hù)相對獨立的分布分散式配置，站級配置后臺機（操作員工作站），主控單元、通信處理工作站，GPS時鐘系統(tǒng)，文檔報表處理機。后臺機（操作員工作站），主控單元、通信處理工作站冗余配置，一般采用工程工作站，間隔級與站級采用光纖以太網(wǎng)。(2)站級軟件平臺

站級軟件有系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。對于系統(tǒng)軟件主要是UNIX和WINDOWSNT兩種，選用時，可根據(jù)運行經(jīng)驗、系統(tǒng)防病毒措施、監(jiān)控軟件的成熟程度等來確定。支持軟件包括數(shù)據(jù)庫、圖形編輯、網(wǎng)絡(luò)通信控制等，圖庫一體化的數(shù)據(jù)庫管理和維護(hù)應(yīng)該首選，網(wǎng)絡(luò)通信方面站級與間隔級通信以及站級與遠(yuǎn)方外部通信應(yīng)按國標(biāo)或國際標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)。應(yīng)用軟件的選用較為復(fù)雜，由于受變電站在電網(wǎng)中的地位；一次設(shè)備的智能化程度和操作的可靠性；無人值班或有人值班；集控或調(diào)度中心運行管理模式等等的限制，做出統(tǒng)一要求較為困難。但應(yīng)用軟件應(yīng)是模塊化的，初期選用應(yīng)不影響后期的平滑連接，應(yīng)用程序API接口應(yīng)滿足日后發(fā)展的需要，特別是應(yīng)注重從調(diào)度端的角度來滿足調(diào)度系統(tǒng)和集控對變電站運行監(jiān)視和控制管理的需要。

配置要求

工作站類型

系統(tǒng)軟件

支持軟件

應(yīng)用軟件

PC系列工作站W(wǎng)INDOWSNT1.SQLSERVER7.02.圖庫一體化建模3.實時數(shù)據(jù)庫C/S體系結(jié)構(gòu)、支持SQL語言、支持ODBC連接標(biāo)準(zhǔn)4.具備應(yīng)用軟件API接口5.支持多種規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)通信1.繼電保護(hù)功能2.量測功能3.站級設(shè)備控制及閉鎖4.設(shè)備監(jiān)視和報警5.數(shù)據(jù)處理6.操作票生成7.遠(yuǎn)方診斷

RISC工作站（ALPHA、HP、SUN）WINDOWSNT（或UINX）

1.ORACLE或SYBASE2.圖庫一體化建模3.實時數(shù)據(jù)庫C/S體系結(jié)構(gòu)4.具備應(yīng)用軟件API接口5.支持多種規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)通信1.繼電保護(hù)功能2.量測功能