薛志國

（河南省電力公司安陽供電公司，河南 安陽 455000）

變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術措施。

洹安 500kV變電站是豫北第一座 500kV變電站，是華北、華中聯(lián)網(wǎng)的重要樞紐。它的建成改善了華中電網(wǎng)500kV主網(wǎng)結構，提高了500kV系統(tǒng)的供電可靠性。

1 系統(tǒng)結構及工作原理

洹安500kV變電站采用國電南瑞NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分層、分布式結構，并按一次設備電壓等級在現(xiàn)場分別以保護小室方式分散布置。系統(tǒng)分為兩層：站控層和間隔層。站控層與間隔層之間通過以太網(wǎng)相連。其系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示。

圖1 洹安500kV變電站綜合自動化系統(tǒng)結構示意圖

1.1 站控層系統(tǒng)

站控層由主/備機、2臺操作員工作站、1臺工程師工作站、1臺五防工作站、2套與四級調(diào)度中心通信的遠動工作站及1套GPS裝置等設備組成，全面提供變電站設備的狀態(tài)監(jiān)視、控制、信息記錄與分析等功能。操作員工作站是運行人員對設備進行監(jiān)視和控制的人機接口，主要完成圖形顯示、告警及事件發(fā)布，各種報表及曲線顯示、系統(tǒng)自診斷信息顯示、操作員權限管理、控制操作、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。工程師工作站負責全站的程序開發(fā)，系統(tǒng)診斷及維護，控制系統(tǒng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)庫和畫面的編輯及修改。微機五防工作站存有各設備的防誤閉鎖邏輯，具備操作票生成、編輯、存儲、檢索以及打印等功能。遠動工作站采用NSC200系列通信控制器，主要完成變電站與地調(diào)、省調(diào)、網(wǎng)調(diào)、國調(diào)遠動通信功能。GPS裝置可使所有與之相聯(lián)的間隔層測控和保護裝置都嚴格保持時鐘同步，以保證SOE事件的一致性和可靠性。站控層設備通過以太網(wǎng)與GPS通信，實現(xiàn)軟件對時。

1.2 間隔層系統(tǒng)

間隔層是繼電保護、測控裝置層，用于采集變電站現(xiàn)場設備的各種電氣量和狀態(tài)量，同時站控層通過間隔層實現(xiàn)對設備的遙控。各間隔相互獨立，僅通過通信網(wǎng)互連。洹安500kV變電站間隔層按電壓等級分別設置了2個500kV保護室、1個220kV保護室，1個主變保護室，對相關設備進行保護和測控。測控單元采用南瑞NSD500系列測控裝置，它既采集本間隔的實時信號，又可與本間隔內(nèi)的其他保護裝置通信，同時通過交換式雙以太網(wǎng)接口直接上網(wǎng)與站控層計算機系統(tǒng)相連，構成面向?qū)ο蟮姆植际阶冸娬居嬎銠C監(jiān)控系統(tǒng)。測控裝置除完成常規(guī)的數(shù)據(jù)采集外，還可實現(xiàn)記錄、監(jiān)視和控制功能，完成監(jiān)控系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)庫的生成和存儲。間隔層測控單元與其他保護裝置共享網(wǎng)絡通道，全站數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)全站控制操作的邏輯閉鎖。測控裝置與后臺系統(tǒng)之間的通信符合TCP/IP協(xié)議要求。

1.3 監(jiān)控系統(tǒng)與繼電保護及自動裝置的通訊

計算機監(jiān)控系統(tǒng)與繼電保護及自動裝置間通過繼電保護管理機接口。洹安500kV變電站保護信息管理子站由1面GNSM800保護信息管理柜和3面GNSI800保護信息接入柜組成。GNSM800保護信息管理柜放置在52保護室，該柜含有NSM800保護管理機和 NSI800保護信息接入裝置；GNSI800保護信息接入柜分別放置在 51保護室、21保護室及主變保護室，該柜含有NSI800保護信息接入裝置。NSI800裝置負責采集本保護室保護裝置信息；NSM800保護管理機負責收集本保護室和其他各保護室NSI800裝置采集的信息，并通過光纜連接至調(diào)度專網(wǎng)設備，將保護信息分別上傳至國調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)、河南省調(diào)，并通過光纜將信息送至控制室監(jiān)視終端。各保護室保護裝置通過以太網(wǎng)口或485接口接入NSI800裝置。計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過保護管理機與各裝置進行信息交換，對站內(nèi)所有保護、自動裝置進行實時查詢，實現(xiàn)裝置量側數(shù)據(jù)、開入信息、壓板狀態(tài)等信息的采集和整理，并能遠方復歸保護及自動裝置。當系統(tǒng)發(fā)生故障引起保護動作時，子站系統(tǒng)可及時采集保護事件信息，就地形成裝置動作報告并上傳主站。

2 系統(tǒng)功能

1）數(shù)據(jù)采集與處理

通過總控單元對變電站各種模擬量、開關量、電能量、保護信息等實時數(shù)據(jù)進行采集, 傳至監(jiān)控系統(tǒng)作實時處理，定時更新數(shù)據(jù)庫及顯示畫面，為系統(tǒng)實現(xiàn)其他功能提供必需的運行信息。

2）畫面生成及顯示

畫面顯示的內(nèi)容包括電氣接線圖、設備配置圖、運行工況圖、電壓棒圖、實時參數(shù)曲線圖、各種信息報告及運行報表等。

3）安全監(jiān)視

監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變溫度、頻率等量要不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，每個告警均有時間、告警信息及確認狀態(tài)。另外，還要監(jiān)視保護裝置是否失電，自控裝置是否正常等。

4）操作控制

運行人員經(jīng)鍵盤或鼠標在屏幕所顯示的畫面上對各可控設備進行分/合，投/退等控制操作，對各可調(diào)設備進行升/降等調(diào)節(jié)控制。系統(tǒng)軟件對閉鎖條件進行檢查，對不滿足閉鎖條件的控制，操作系統(tǒng)拒絕執(zhí)行，并在屏幕上顯示拒絕原因。 此外，還可在間隔層測控裝置上對設備進行就地控制功能。

5）順序事件記錄及事故追憶

順序事件記錄包括斷路器跳合閘記錄，保護及自動裝置的動作順序記錄，斷路器、隔離開關、接地開關、變壓器分接頭等操作順序記錄，模擬輸入信號超出正常范圍等。事故追憶范圍為事故前1min到事故后2min的所有相關模擬量值，根據(jù)不同的觸發(fā)條件可以選擇必要的模擬量進行記錄產(chǎn)生事件追憶表，以便事故分析。

除上述功能外還具有：運行管理、時鐘同步、防誤閉鎖、故障測距、系統(tǒng)自診斷與恢復以及與其他設備接口等功能。

3 存在問題及建議

綜合自動化系統(tǒng)是提高變電站安全、可靠、穩(wěn)定運行的一項重要技術措施。洹安500kV變電站綜合自動化系統(tǒng)在實際運行中總體是穩(wěn)定的，但也存在一些問題，以下就這些問題提出一些建議。

1）抗干擾能力有待加強

后臺監(jiān)控機經(jīng)常會上傳一些誤發(fā)的干擾信號，這嚴重干擾了運行人員的正常監(jiān)控和準確判斷，有時會造成一些重要信息被遺漏，給變電站安全運行帶來隱患。建議設計合理的線路布局和采用先進制造工藝，切斷各種電磁耦合的途徑，采取有效屏蔽隔離措施，從而避免造成誤發(fā)信號。

2）事故時告警信息不易查看

當事故情況發(fā)生時，告警信息連續(xù)不斷地發(fā)出，告警窗口信息條連續(xù)不停地滾動，使運行人員無法直觀明了地查看告警信息，導致運行人員不能迅速判斷故障類型，記錄相關信息，延誤事故處理時間。建議對所有模擬量和狀態(tài)量變位進行分類，并用不同顏色加以區(qū)分，當變電站發(fā)生異常及事故時，監(jiān)控系統(tǒng)將各個量分類顯示在不同的告警子窗口中，告警子窗口間可以相互進行切換，以便直觀清晰地查看各類告警信息。

3）運行可靠性有待提高

綜合自動化系統(tǒng)后臺監(jiān)控機在運行中會出現(xiàn)反應速度慢、死機等現(xiàn)象，有時不得不重啟監(jiān)控主機，給系統(tǒng)正常運行帶來安全隱患。主機CPU占用率過高、硬盤容量及系統(tǒng)網(wǎng)絡資源不足是導致監(jiān)控后臺機速度慢、死機的重要原因。建議后臺廠家定期升級監(jiān)控程序版本、更換高性能CPU及大容量硬盤，保證監(jiān)控主機可靠、穩(wěn)定運行。

4）網(wǎng)絡通信不暢

綜合自動化系統(tǒng)后臺監(jiān)控機有時會發(fā)生與某一微機保護裝置的網(wǎng)絡中斷，若在網(wǎng)絡中斷期間發(fā)生事故，監(jiān)控后臺機將接收不到故障信息，影響變電站安全穩(wěn)定運行。建議完善系統(tǒng)定時自檢、自診斷、自恢復處理功能，同時利用保護裝置定檢期間升級保護裝置版本，保持網(wǎng)絡暢通。

5）部分功能有待增加

目前綜合自動化系統(tǒng)的功能還不夠完善，例如直流系統(tǒng)僅將母線電壓上傳至后臺監(jiān)控機，電流、開關量及電池巡檢儀檢測到的蓄電池的相關數(shù)據(jù)僅傳輸至直流分屏，未上傳至后臺監(jiān)控機，運行人員無法在監(jiān)控后臺實時監(jiān)測直流系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)，給運行維護工作帶來不便。建議增加綜合自動化系統(tǒng)的功能，擴大監(jiān)控范圍。

4 結論

洹安 500kV變電站綜合自動化系統(tǒng)的成功投運，提高了變電運行管理現(xiàn)代化水平，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和提高供電可靠性具有重要意義。隨著變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的不斷提高和功能的不斷完善，其優(yōu)越性將進一步體現(xiàn)出來。變電站綜合自動化系統(tǒng)將在生產(chǎn)中得到更加廣泛的應用。

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