35kV變電站的綜合自動(dòng)化改造
發(fā)布日期：2016-08-01 來源：《上海設(shè)備管理》
點(diǎn)擊數(shù)：24349
變電站的綜合自動(dòng)化裝置屬于電網(wǎng)的三次設(shè)備，主要用于采集各線路的電流、電壓、功率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)控電網(wǎng)各開關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，將這些數(shù)據(jù)通過通信設(shè)備、光纜傳給電網(wǎng)調(diào)控中心，并通過自動(dòng)化主站系統(tǒng)（上海長(zhǎng)興供電公司為DF8002型系統(tǒng)）前置機(jī)處理直接顯示在調(diào)度臺(tái)的顯示器和模擬屏上。調(diào)度員可以隨時(shí)看到這些運(yùn)行參數(shù)和全系統(tǒng)運(yùn)行方式、潮流圖等，還可以立刻“看到”開關(guān)等設(shè)備的事故跳閘情況。通過綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，調(diào)度可以有效地對(duì)管轄內(nèi)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控或直接對(duì)某些開關(guān)進(jìn)行投入和切除的操作。自動(dòng)化系統(tǒng)的采用，使電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最基本的 “三遙”（即遙測(cè)、遙信、遙控）及遙調(diào)的功能。
本文主要敘述了上海長(zhǎng)興地區(qū)對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的改造工程，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)全面、實(shí)時(shí)、可控的監(jiān)控，做到對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況“了如指掌”。
一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造前概況
改造前，變電站監(jiān)控模式由原來的保護(hù)柜、控制柜、中央信號(hào)柜和RTU（遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)終端）遠(yuǎn)動(dòng)裝置組成。變電站無調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，調(diào)度平臺(tái)依靠RTU實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，所有數(shù)據(jù)都以調(diào)度平臺(tái)為準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)沒有任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)信的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與實(shí)際的電網(wǎng)數(shù)據(jù)存在很大偏差，并且在變電站現(xiàn)場(chǎng)無法翻看之前的開關(guān)動(dòng)作情況或發(fā)信數(shù)據(jù)。2013 年，國(guó)網(wǎng)上海長(zhǎng)興供電公司（下稱長(zhǎng)興供電公司）新建了調(diào)度大樓，面臨整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)的搬遷、轉(zhuǎn)移工作，在調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)搬遷前，對(duì)整個(gè)三次系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，同時(shí)要將變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確無誤地和新調(diào)度系統(tǒng)連接，可謂給變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造帶來了又一新的難題。
二、變電站綜合自動(dòng)化改造工程范圍和規(guī)模
變電站綜合自動(dòng)化改造工程涉及長(zhǎng)興電網(wǎng)的各個(gè)變電站，按照規(guī)劃逐步覆蓋整個(gè)長(zhǎng)興電網(wǎng)，已有三個(gè)變電站改建為綜合自動(dòng)化變電站，兩個(gè)在建。以新民變電站為例，本次變電站綜合自動(dòng)化改造工程更換變電站站內(nèi)35kV分段充電保護(hù)一套、1號(hào)電容器保護(hù)一套、10kV饋線保護(hù)七套、35kV母差一套和全站自動(dòng)化系統(tǒng)一套，并且在站內(nèi)增加調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備一套。本次改造完成后，變電站內(nèi)能滿足三級(jí)控制： 調(diào)度中心遠(yuǎn)方控制、站內(nèi)SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）控制、后備手動(dòng)控制。控制優(yōu)先級(jí)可以選擇。
改建后35kV斷路器的就地控制設(shè)備安裝在控制室的保護(hù)測(cè)控屏上，10kV斷路器的就地控制設(shè)備安裝在各自的開關(guān)柜上，信號(hào)引至綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。后臺(tái)主機(jī)與站控單元安裝于控制室內(nèi)。測(cè)控、保護(hù)單元可按倉位劃分，分散布置于各個(gè)保護(hù)測(cè)控屏和開關(guān)柜內(nèi)。自動(dòng)化裝置內(nèi)配置UPS（不間斷供電系統(tǒng)）和全站時(shí)間同步系統(tǒng)。
三、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能和配置原則
自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由后臺(tái)主機(jī)、站控單元、測(cè)控單元和保護(hù)單元組成。自動(dòng)化系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)負(fù)責(zé)站控級(jí)的操作與監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參數(shù)的設(shè)置及修改、過程數(shù)據(jù)及事件記錄、自我監(jiān)視和檢測(cè)，開關(guān)閉鎖邏輯，輸出運(yùn)行報(bào)表，并提供用戶開發(fā)應(yīng)用軟件的平臺(tái)。站控單元對(duì)測(cè)控單元傳送的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，一般還包含通信單元，這是站內(nèi)及站外通信信息交換的樞紐，負(fù)責(zé)與各I/O 單元的通信，協(xié)調(diào)對(duì)調(diào)度端的通信，進(jìn)行時(shí)間同步等。由于測(cè)控單元和站控單元均具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，而且操作和控制功能主要由調(diào)度端實(shí)施，故后臺(tái)主機(jī)擬采用單機(jī)運(yùn)行方式，具體參數(shù)應(yīng)滿足內(nèi)存≥256 MB，時(shí)鐘頻率≥2.8 GHz，硬盤容量≥80GB，并配容量為2GB的光盤。
四、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次系統(tǒng)安全防護(hù)
上海電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)由兩級(jí)自治域組成，即由市調(diào)、備調(diào)、地調(diào)節(jié)點(diǎn)組成第一、二平面骨干網(wǎng)—由地調(diào)及所轄廠站組成地調(diào)接入網(wǎng)；由市調(diào)、備調(diào)、中心站和220kV及以上變電站組成市調(diào)接入網(wǎng)。
上海電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信電路組織的基本原則如下：（1）市調(diào)、備調(diào)、地調(diào)及中心站骨干節(jié)點(diǎn)之間采用155M SDH（同步數(shù)字體系）光電路互連；（2）各廠站與市調(diào)、備調(diào)、地調(diào)和中心站各骨干節(jié)點(diǎn)之間原則上采用N×2M電路互連，有條件的可采用155M鏈路互連。
根據(jù)《電網(wǎng)與電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》（即《安全防護(hù)規(guī)定》30號(hào)令）的有關(guān)精神，即根據(jù)國(guó)家電力安全分區(qū)的要求，一、二區(qū)數(shù)據(jù)（包括調(diào)度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、自動(dòng)化及繼保生產(chǎn)數(shù)據(jù)等）必須與三、四區(qū)的數(shù)據(jù)（包括辦公MIS信息、E-mail信息等）隔離分開，一、二區(qū)數(shù)據(jù)由調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)承載，35kV新民變電站目前未配置調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次系統(tǒng)安防設(shè)備，本期改造工程站內(nèi)需開列調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)接入路由器設(shè)備一套，二層交換機(jī)兩臺(tái)，縱向加密裝置一套。
五、調(diào)度通信系統(tǒng)
目前，上海電網(wǎng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)由光纖網(wǎng)絡(luò)、微波網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)組成，其中主干傳輸網(wǎng)的主要通信方式為光纖通信和數(shù)字微波，其中又以光纖通信為主。
“十一五”期間，通過上海電力光傳輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容工程、新調(diào)度大樓接入系統(tǒng)通信工程等項(xiàng)目，建成了上海電網(wǎng)MSTP網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為三級(jí)網(wǎng)和四級(jí)網(wǎng)，三級(jí)網(wǎng)采用骨干層和匯聚層分層結(jié)構(gòu)，覆蓋各級(jí)調(diào)度、500kV變電站、220kV變電站。骨干層選用STM-64的SDH設(shè)備，以MSTP作為大容量骨干平臺(tái)，承載傳輸速率為10Gbit/s的信號(hào)，由8個(gè)站點(diǎn)構(gòu)成。匯聚層選用STM-16的SDH設(shè)備，以MSTP作為匯聚層的平臺(tái)，承載傳輸速率為2.5 Gbit/s的信號(hào)，由45個(gè)站點(diǎn)構(gòu)成，為上海電網(wǎng)提供TDM和IP業(yè)務(wù)，是電力公司信息網(wǎng)的核心層。四級(jí)網(wǎng)采用區(qū)域骨干層和區(qū)域接入層，覆蓋各地調(diào)及地調(diào)所轄110kV、35kV變電站。區(qū)域骨干層選用STM-16的SDH設(shè)備，接入層全部選用STM-1的SDH設(shè)備，傳輸速率為155 Mb/s，并且在“十二五”通信規(guī)劃中，區(qū)域接入層將逐步改造成STM-16的SDH設(shè)備。
六、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果
1、實(shí)現(xiàn)多功能
新的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主系統(tǒng)為DF8003系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了具有基本的SCADA實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，兼有DTS（調(diào)度員仿真培訓(xùn)）、PAS（高級(jí)應(yīng)用軟件）、NA（網(wǎng)絡(luò)分析）等。DTS系統(tǒng)能利用SCADA系統(tǒng)中采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過教員機(jī)進(jìn)行設(shè)置來模擬事故場(chǎng)景，達(dá)到更真實(shí)、更有效的事故演練目的。PAS中則包括了諸如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、調(diào)度員潮流、短路電流計(jì)算、電網(wǎng)預(yù)警分析等實(shí)用且功能強(qiáng)大的軟件，這些高級(jí)應(yīng)用在很大程度上能解決調(diào)度員手工計(jì)算時(shí)碰到的人手不夠、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問題，這些操作均能讓計(jì)算機(jī)“代勞”，提高工作效率。
2、設(shè)備少，節(jié)省占地面積
變電站監(jiān)控模式由原來的保護(hù)柜、控制柜、中央信號(hào)柜和RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置改造為綜合自動(dòng)化變電站，改造后多重功能可通過一個(gè)綜合自動(dòng)化屏來實(shí)現(xiàn)，減少了變電站的占地空間。
3、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步傳輸
改造后，變電站內(nèi)所有信息都通過自動(dòng)化系統(tǒng)送至調(diào)度，現(xiàn)場(chǎng)后臺(tái)主機(jī)負(fù)責(zé)站控級(jí)操作與監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參數(shù)的設(shè)置修改、過程數(shù)據(jù)及事件記錄、自我監(jiān)視及檢測(cè)，開關(guān)閉鎖邏輯，輸出運(yùn)行報(bào)表。調(diào)度平臺(tái)以往時(shí)常出現(xiàn)的遙控開關(guān)變位延時(shí)、顯示的遙測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)有偏差、數(shù)據(jù)不齊全等問題都已解決。
4、變電站數(shù)據(jù)更精確
控制屏的電壓電流數(shù)據(jù)由原先的指針式估讀改成了數(shù)字式精確讀數(shù)，并且能夠詳細(xì)記錄保護(hù)動(dòng)作順序，使變電站內(nèi)能夠更準(zhǔn)確體現(xiàn)電網(wǎng)的一舉一動(dòng)。
5、調(diào)度數(shù)據(jù)更全面
35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)使調(diào)度新增了三方面數(shù)據(jù)：消防信號(hào)、安防系統(tǒng)、AVC（自動(dòng)電壓控制），使調(diào)度可以監(jiān)控到更為詳細(xì)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。
6、系統(tǒng)調(diào)試過程中掛標(biāo)牌識(shí)別
35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主站系統(tǒng)為DF8003系統(tǒng)，其所有設(shè)備均為雙網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行，有兩個(gè)系統(tǒng)互為冗余，避免當(dāng)其中任何一路發(fā)生意外時(shí)整個(gè)系統(tǒng)崩潰。設(shè)備與設(shè)備之間需要網(wǎng)線進(jìn)行連接交互，由于設(shè)備較多，僅網(wǎng)線就需150多根。在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)投運(yùn)前，由于需要和新建的調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行銜接，為了規(guī)范機(jī)房設(shè)備維護(hù)管理，明確每一根網(wǎng)線的走向、每一根電源線的標(biāo)示，調(diào)試安裝過程中用一天時(shí)間完成了掛牌標(biāo)簽的打印制作。這樣，在新系統(tǒng)投運(yùn)后帶來的問題能夠很快根據(jù)標(biāo)簽來識(shí)別。
七、結(jié)語
1、35kV變電站綜合自動(dòng)化改造工程是老舊變電站改造工程，通過變電站綜合自動(dòng)化改造，能夠做到變電站數(shù)據(jù)和調(diào)度室數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)與統(tǒng)一，使遙控更為準(zhǔn)確，并且能夠在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中存儲(chǔ)每一個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)，為了今后電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，能夠調(diào)用實(shí)時(shí)發(fā)信數(shù)據(jù)和曾經(jīng)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行分析，為事故信號(hào)判斷帶來便利。
2、35kV變電站綜合自動(dòng)化改造后，較原先的RTU系統(tǒng)減少了控制屏等設(shè)備，對(duì)于電網(wǎng)的監(jiān)控更為可靠，做到了測(cè)控合一。
3、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，使電網(wǎng)的運(yùn)行分析更為智能化，減少人工成本和分析數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。
4、上一代自動(dòng)化主站系統(tǒng)使長(zhǎng)興各變電站的無人值班成為現(xiàn)實(shí)，并實(shí)現(xiàn)了“三遙”的遠(yuǎn)動(dòng)傳輸。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，每一次自動(dòng)化系統(tǒng)的換代意味著技術(shù)的革新，讓電網(wǎng)變得更經(jīng)濟(jì)、更安全、更智能。
作者：包雯莉 上海交通大學(xué)、上海市電力公司長(zhǎng)興供電公司
陳海濤 上海市電力公司長(zhǎng)興供電公司
朱張濤 上海市電力公司長(zhǎng)興供電公司
