管斌斌

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

0 前言

坎頂35kV變電站主接線方式為內(nèi)橋接線，平坎3679線引至35kV橋I引線，國(guó)坎3773線引至35kV橋II引線，35kV內(nèi)橋開關(guān)不能合環(huán)運(yùn)行。經(jīng)2臺(tái)35kV變壓器降壓至10kV，分別引至10kVI、II母線，10kV母線通過母聯(lián)開關(guān)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。所用電分別從10kVI、II母線經(jīng)2臺(tái)干式變壓器降壓成400V，并有奧特迅公司生產(chǎn)的110V直流系統(tǒng)。

1 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的組成

坎頂35kV變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京四方繼保自動(dòng)化有限公司的CSC-2000綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用完全的分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)以變電站層與間隔層兩層設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)成，功能齊全、配置靈活，具有極高的可靠性。變電站主站采用分布式平等結(jié)構(gòu)，就地監(jiān)控主站工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)主站等相互獨(dú)立，任一損壞，不影響其他部分工作。間隔層設(shè)備按站內(nèi)一次設(shè)備分布式配置，除10kV間隔監(jiān)控與保護(hù)一體化外，其余監(jiān)控裝置按間隔布置，而保護(hù)完全獨(dú)立，維護(hù)與擴(kuò)建極為方便。完全分層分布式系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性。單LON網(wǎng)CSC-2000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)見圖1。

圖1 單LON網(wǎng)CSC-2000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)格示意圖

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用通用的商用數(shù)據(jù)庫(kù)，其接口只差微軟公司的開放數(shù)據(jù)庫(kù)連接接口（ODBC），允許系統(tǒng)存取各種常用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)文件，具有很好的開放性和可擴(kuò)展性。

圖形系統(tǒng)采用功能強(qiáng)大的WIZCON圖形平臺(tái)，工具全面，定制靈活，可靠性極高，這種圖形編輯器可根據(jù)用戶的實(shí)際需要將每一個(gè)畫面分為不同的圖層、不同平面，用戶可控制各圖層、平面顯示。不同窗口可互相拷貝畫面，并可放大。該圖形編輯器帶有豐富的電力系統(tǒng)圖符庫(kù)，支持ActiveX控件，支持動(dòng)畫顯示，可形象地顯示現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)。

通信網(wǎng)絡(luò)上將LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，解決了間隔間互聯(lián)的問題；且在國(guó)內(nèi)率先推出了基于嵌入式以太網(wǎng)的變電站內(nèi)通信技術(shù)。

2 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能

（1）保護(hù)設(shè)備全面支持四遙功能

保護(hù)設(shè)備適應(yīng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，全面支持遠(yuǎn)方修改定值、遠(yuǎn)方投退保護(hù)、遠(yuǎn)方信號(hào)遙信等四遙功能。

（2）遠(yuǎn)動(dòng)信息直采直送

遠(yuǎn)動(dòng)與監(jiān)控系統(tǒng)共享間隔裝置采集信息，達(dá)到了分布式RTU技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。專用遠(yuǎn)動(dòng)主站從測(cè)控網(wǎng)絡(luò)上獲取所需信息直接遠(yuǎn)傳至調(diào)度端，徹底解決了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中“遠(yuǎn)動(dòng)直采直送”的技術(shù)問題。

（3）基于測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)級(jí)綜合防誤閉鎖

應(yīng)用站級(jí)防誤閉鎖與間隔層防誤相結(jié)合的防誤系統(tǒng)新方案，實(shí)現(xiàn)了防誤操作自動(dòng)化，解決了常規(guī)防誤系統(tǒng)存在的調(diào)度端下發(fā)的遙控命令得不到防誤閉鎖控制；就地操作時(shí)，間隔層斷路器控制單元不具備防誤閉鎖條件的難題。

3 變電站監(jiān)控軟件

四方繼保自動(dòng)化有限公司的CSC-2000綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用CSM-100C監(jiān)控軟件，該軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和處理、事故報(bào)警、事件順序記錄及事故追憶功能、在線計(jì)算及制表、圖形生成等功能。

（1）數(shù)據(jù)采集與處理

1）模擬量的采集處理

變電站中的各種模擬量信號(hào)包括電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、溫度。

①定時(shí)采集：按掃描周期定時(shí)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換、濾波、校驗(yàn)及數(shù)據(jù)庫(kù)更新等，掃描周期滿足性能指標(biāo)要求。

②越限報(bào)警：按設(shè)置的限值對(duì)模擬量進(jìn)行死區(qū)判別和越限報(bào)警，信號(hào)包括報(bào)警條文、參數(shù)值及報(bào)警時(shí)間等內(nèi)容。限值包括上限、下限、上上限、下下限、上極限和下極限，可人工在線設(shè)置。

③追憶記錄:對(duì)要求追憶的模擬量，能追憶記錄事故前3min至事故后6min的采集數(shù)據(jù)。

2）開關(guān)量的采集處理

變電站中的各種開關(guān)量信號(hào)包括位置及狀態(tài)信號(hào)、事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)、中央信號(hào)、BCD碼、公用信號(hào)。

①定時(shí)采集：按快速掃描方式周期采集輸入量、并進(jìn)行狀態(tài)檢查及數(shù)據(jù)庫(kù)更新等，掃描周期滿足性能指標(biāo)要求。遙信量采用事件驅(qū)動(dòng)方式，一有事件就進(jìn)行處理。

②設(shè)備異常報(bào)警：當(dāng)被監(jiān)測(cè)的設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)反映在CRT上；對(duì)于報(bào)警信號(hào)，可以及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并有畫面顯示，其報(bào)警信息還包括報(bào)警條文、事件性質(zhì)及報(bào)警時(shí)間。

③事件順序記錄：對(duì)斷路器位置信號(hào)、繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等需要快速反應(yīng)的開關(guān)量按其變位發(fā)生時(shí)間的先后順序進(jìn)行事件順序記錄。

3）智能設(shè)備接口

智能設(shè)備接口是與站內(nèi)RTU電度表的數(shù)據(jù)通信，包括有功電度和無(wú)功電度。每一條電度量的比例系統(tǒng)和偏移量可人工設(shè)置?？赏ㄟ^計(jì)算公式對(duì)某電度進(jìn)行計(jì)算。用戶可自行設(shè)定峰、谷、平時(shí)段對(duì)電量進(jìn)行分時(shí)累計(jì)。

4）信號(hào)輸入方式

①模擬量的輸入：間隔層測(cè)控單元可以直接采集母線直流電壓，也可以采集4～20mA或0～5V的直流量。其余電氣信號(hào)采用交流采樣，輸入CT、PT二次值，計(jì)算I、U、P、Q、f、cosΦ；對(duì)于要作合閘同期檢測(cè)的斷路器，采集同期電壓。交流采樣頻率為36點(diǎn)/周波，A/D變換14位。

②開關(guān)量的輸入：開關(guān)量信號(hào)以無(wú)源接點(diǎn)方式輸入。斷路器、隔離開關(guān)等要進(jìn)行控制的設(shè)備，可取雙位置接點(diǎn)信號(hào)。開關(guān)量信號(hào)的電源電壓等級(jí)為DC110V。

③電能量的輸入：對(duì)于智能電度表可通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器，采用串口通信來(lái)采集。

④對(duì)于微機(jī)繼電保護(hù)裝置、直流系統(tǒng)等智能設(shè)備信號(hào)，通過信息接口裝置，采用串行通信方式接入監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于不能用通信方式傳遞的信號(hào)，可以采用硬布線方式接入。

（2）報(bào)警處理

報(bào)警處理分兩種方式，一種是事故報(bào)警，另一種是預(yù)告報(bào)警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘、保護(hù)裝置動(dòng)作或偷跳信號(hào)。后者包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限報(bào)警、計(jì)算機(jī)站控系統(tǒng)的各個(gè)部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。報(bào)警顯示具有模擬光字牌分類告警畫面和確認(rèn)功能。報(bào)警發(fā)生時(shí)，立即推出報(bào)警條文，伴以聲、光提示；對(duì)事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警其報(bào)警的聲音不同，且音量可調(diào)。報(bào)警發(fā)生、消除、確認(rèn)用不同顏色表示。報(bào)警點(diǎn)可人工退出/恢復(fù)，報(bào)警信息可分時(shí)、分類、分組管理。報(bào)警狀態(tài)及限值可人工設(shè)置，報(bào)警條文可人工屏蔽，有消除抖動(dòng)處理，避免誤報(bào)、多報(bào)。

1）事故報(bào)警

事故狀態(tài)發(fā)生時(shí)，公用事故報(bào)警器立即發(fā)出音響報(bào)警、CRT畫面上用顏色改變和閃爍表示該設(shè)備變位，同時(shí)顯示紅色報(bào)警條文，打印機(jī)可打印報(bào)警條文，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置向遠(yuǎn)方控制中心發(fā)送報(bào)警信息。

事故報(bào)警通過手動(dòng)或者自動(dòng)方式確認(rèn)，每次確認(rèn)一次報(bào)警，自動(dòng)確認(rèn)事件可調(diào)，報(bào)警一旦確認(rèn)，聲音、閃爍立即停止，報(bào)警條文顏色消失。向遠(yuǎn)方控制中心發(fā)送信息，報(bào)警信息保存。

第一次事故報(bào)警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報(bào)警信號(hào)輸入，第二次報(bào)警不覆蓋上一次報(bào)警的內(nèi)容，并且重復(fù)聲光報(bào)警。

報(bào)警裝置能在任何時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)試驗(yàn)，在試驗(yàn)階段不發(fā)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)。

2）預(yù)告報(bào)警

預(yù)告報(bào)警發(fā)生時(shí)，其處理方式與事故報(bào)警處理相同外，只是音響和提示信息顏色區(qū)別于事故報(bào)警。

（3）事件順序記錄及事故追憶功能

當(dāng)變電所的線路、母線、主變發(fā)生短路或接地故障，主變、電容器、電抗器本體等出現(xiàn)故障，引起保護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作，開關(guān)跳閘，產(chǎn)生事故總信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將把時(shí)間過程中各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)作順序，以毫秒級(jí)的分辨率正確記錄下來(lái)，進(jìn)行顯示、打印和存儲(chǔ)，供事故分析、處理和查詢。每條信息有發(fā)生的時(shí)間、描述、動(dòng)作狀態(tài)。系統(tǒng)將保存一年的事件順序記錄條文。SOE分辨率≤2ms。事件記錄信息還帶時(shí)標(biāo)發(fā)送至調(diào)度中心。

1）開關(guān)量控制操作和同期檢測(cè)

開關(guān)量控制操作對(duì)象包括：斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭。

2）操作步驟

按“選擇-返校-執(zhí)行”順序進(jìn)行，每一操作確保操作的唯一性、合法性、安全性、正確性、完善性，操作過程及結(jié)果均保存。本系統(tǒng)支持單機(jī)單人遙控、單機(jī)雙人遙控和雙機(jī)雙人遙控，雙人雙機(jī)遙控時(shí)監(jiān)護(hù)人須不同機(jī)。對(duì)于帶重合閘裝置的斷路器，分閘時(shí)閉鎖重合閘，合閘后解除閉鎖，該功能通過斷路器輔助操作箱完成。計(jì)算機(jī)控制邏輯能使所選的繼電器保持足夠時(shí)間的狀態(tài)，以便命令可靠執(zhí)行，且保持的時(shí)間是可調(diào)的。

3）同期檢測(cè)

對(duì)于要求做同期檢測(cè)的斷路器，合閘時(shí)具有單相檢同期功能。

（4）在線計(jì)算及制表

1）在線計(jì)算

交流采樣后計(jì)算出電氣量一次值I、U、P、Q、f、cosΦ 以及Wh、Varh，并計(jì)算出日、月、年最大、最小值及出現(xiàn)的時(shí)間；電度累計(jì)值和分時(shí)段值（時(shí)段可任意設(shè)定）；日、月、年電壓合格率；功率總加，電能總加；變電所送入、送出負(fù)荷及電量平衡率；主變壓器的負(fù)荷率及損耗；斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)、停用時(shí)間、月及年運(yùn)行率等；變壓器的停用時(shí)間及次數(shù)；所用電率計(jì)算；安全運(yùn)行天數(shù)累計(jì)；供計(jì)算的值可以是采集量、人工輸入量或前次計(jì)算量，計(jì)算結(jié)果返送數(shù)據(jù)庫(kù)，并能方便調(diào)用。

2）報(bào)表

生成實(shí)時(shí)值表、正點(diǎn)值表、變電所負(fù)荷運(yùn)行日志表（值班表）、點(diǎn)能量表、向上級(jí)調(diào)度匯報(bào)表、交接班記錄、事件順序記錄一覽表、報(bào)警記錄一覽表、微機(jī)保護(hù)配置定值一覽表、主要設(shè)備參數(shù)表、開關(guān)量、模擬量、電度量實(shí)時(shí)值匯報(bào)表、自診斷報(bào)告、用戶自定義的其他報(bào)表。

3）輸出方式

輸出方式包括：實(shí)時(shí)及定時(shí)顯示；召喚及定時(shí)打??；可在就地監(jiān)控主站上定義、修改、制作報(bào)表；報(bào)表按時(shí)間順序存儲(chǔ)，日?qǐng)?bào)表可存儲(chǔ)18個(gè)月的數(shù)據(jù)，月報(bào)表和年報(bào)表可永久保存。

（5）圖形生成及顯示打印

1）顯示內(nèi)容

顯示內(nèi)容有：全所電氣主接線圖；分區(qū)及單元接線圖；光字牌圖；實(shí)時(shí)曲線及趨勢(shì)曲線；歷史曲線；棒圖（電壓和負(fù)荷監(jiān)視）；報(bào)警圖（實(shí)時(shí)/歷史）；表格顯示（如設(shè)備運(yùn)行參數(shù)表、各種報(bào)表等）；報(bào)告顯示；系統(tǒng)配置及運(yùn)行工況圖；手控/程控/同期開關(guān)位置；二次保護(hù)配置圖，以及各套保護(hù)設(shè)備的投切情況，整定值等；直流系統(tǒng)圖、所用電系統(tǒng)圖；顯示時(shí)間和安全運(yùn)行天數(shù)；值班員所需的多種技術(shù)文件。

2）輸出方式

圖形反映實(shí)時(shí)運(yùn)行工況，圖形中包括電氣量實(shí)時(shí)值，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、潮流方向等。畫面上顯示的文字為中文。圖形和曲線可儲(chǔ)存及硬拷貝輸出，用戶可在線生成、制作、修改圖形，可定義各種動(dòng)態(tài)聯(lián)接、標(biāo)注文字（漢字）等。在一個(gè)主站上制作的圖形可送往其他主站。電壓棒圖及曲線的時(shí)標(biāo)刻度，采樣周期可由用戶選擇。每幅圖形均標(biāo)注有時(shí)間。

（6）與其他系統(tǒng)和設(shè)備接口

1）與繼電保護(hù)設(shè)備的接口

繼電保護(hù)裝置內(nèi)部動(dòng)作信號(hào)，按下列方式接入所內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：

對(duì)于微機(jī)保護(hù)裝置，采用數(shù)字通信方式接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過串行口連接，經(jīng)信息接口裝置規(guī)約轉(zhuǎn)換后上網(wǎng)。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能收集微機(jī)保護(hù)的事件記錄及報(bào)警信息、查看和設(shè)定保護(hù)定值、投/退保護(hù)、對(duì)保護(hù)裝置校時(shí)。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與其他廠家的微機(jī)保護(hù)通過保護(hù)管理機(jī)進(jìn)行連接，建議采用RS485、IEC870-5-103規(guī)約。

10kV部分分散安裝在開關(guān)柜上，通過網(wǎng)關(guān)CSN031接入監(jiān)控系統(tǒng)。

2）與其他智能設(shè)備的接口

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供與直流、智能電度采集裝置等的接口，實(shí)現(xiàn)與它們之間的數(shù)據(jù)通訊。

（7）系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能在線診斷系統(tǒng)全部軟件和硬件的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常及故障時(shí)能及時(shí)顯示和打印報(bào)警信息，并在運(yùn)行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。

系統(tǒng)自診斷的內(nèi)容包括：各工作站、測(cè)控單元、I/O采集單元等的故障；外部設(shè)備故障；電源故障；系統(tǒng)時(shí)鐘同步故障；網(wǎng)絡(luò)通信及接口設(shè)備故障；軟件運(yùn)行異常和故障；與遠(yuǎn)方調(diào)度中心數(shù)據(jù)通訊故障；遠(yuǎn)動(dòng)通道故障。

系統(tǒng)自恢復(fù)的內(nèi)容包括：當(dāng)軟件運(yùn)行異常時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行；當(dāng)軟件發(fā)生死鎖時(shí)，自啟動(dòng)并恢復(fù)正常運(yùn)行；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生軟、硬件故障時(shí)，備用設(shè)備能自動(dòng)切換。

（8）維護(hù)功能

數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)：本系統(tǒng)采用人-機(jī)交互方式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行修改和增刪。可修改的內(nèi)容有:各數(shù)據(jù)項(xiàng)的編號(hào)；各數(shù)據(jù)項(xiàng)的文字描述；對(duì)開關(guān)量的狀態(tài)描述；各輸入量報(bào)警處理的定義；模擬量的各種限值，包括上下限、上上限、下下限、上極限和下極限；模擬量的采集周期；模擬量越限處理的死區(qū)；模擬量轉(zhuǎn)換的計(jì)算系數(shù)；開關(guān)量狀態(tài)正常、異常的定義；電能量計(jì)算的各種參數(shù)；輸出控制的各種參數(shù)；對(duì)多個(gè)開關(guān)量的邏輯運(yùn)算定義等

（9）圖形畫面及報(bào)表在線處理

系統(tǒng)提供靈活方便的圖形畫面和報(bào)表的在線生成工具，具有在線生成、編輯、修改和定義圖形畫面與報(bào)表的功能。

（10）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的故障診斷

能對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)檢查。通過在線自診斷確定故障發(fā)生的部位。檢查和診斷的結(jié)果可顯示與打印出來(lái)。

3 結(jié)論

坎頂變電站作為桐柏抽水蓄能電站廠用電的備用電源，監(jiān)控系統(tǒng)具有配置簡(jiǎn)單，故障率低等特點(diǎn)。通過光纖，將變電站監(jiān)控系統(tǒng)中主要設(shè)備的狀態(tài)接入桐柏電站的全廠監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值守，實(shí)時(shí)監(jiān)控。