管斌斌

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司，浙江 天臺 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，國坎3773線引至35kV橋II引線，35kV內(nèi)橋開關不能合環(huán)運行。經(jīng)2臺35kV變壓器降壓至10kV，分別引至10kVI、II母線，10kV母線通過母聯(lián)開關聯(lián)絡運行。所用電分別從10kVI、II母線經(jīng)2臺干式變壓器降壓成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變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用北京四方繼保自動化有限公司的CSC-2000綜合自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用完全的分層分布式結構設計，整個系統(tǒng)以變電站層與間隔層兩層設備結構構成，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構，就地監(jiān)控主站工程師站、遠動主站等相互獨立，任一損壞，不影響其他部分工作。間隔層設備按站內(nèi)一次設備分布式配置，除10kV間隔監(jiān)控與保護一體化外，其余監(jiān)控裝置按間隔布置，而保護完全獨立，維護與擴建極為方便。完全分層分布式系統(tǒng)，進一步提高了整個系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)具有很大的靈活性和可擴展性。單LON網(wǎng)CSC-2000變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡見圖1。

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

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

圖形系統(tǒng)采用功能強大的WIZCON圖形平臺，工具全面，定制靈活，可靠性極高，這種圖形編輯器可根據(jù)用戶的實際需要將每一個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，支持ActiveX控件，支持動畫顯示，可形象地顯示現(xiàn)場的設備狀態(tài)。

通信網(wǎng)絡上將LONWORKS現(xiàn)場總線技術應用于變電站自動化系統(tǒng)，解決了間隔間互聯(lián)的問題；且在國內(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。

2 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能

（1）保護設備全面支持四遙功能

保護設備適應變電站自動化系統(tǒng)的要求，全面支持遠方修改定值、遠方投退保護、遠方信號遙信等四遙功能。

（2）遠動信息直采直送

遠動與監(jiān)控系統(tǒng)共享間隔裝置采集信息，達到了分布式RTU技術要求標準。專用遠動主站從測控網(wǎng)絡上獲取所需信息直接遠傳至調(diào)度端，徹底解決了變電站自動化系統(tǒng)中“遠動直采直送”的技術問題。

（3）基于測控網(wǎng)絡的系統(tǒng)級綜合防誤閉鎖

應用站級防誤閉鎖與間隔層防誤相結合的防誤系統(tǒng)新方案，實現(xiàn)了防誤操作自動化，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，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

四方繼保自動化有限公司的CSC-2000綜合自動化系統(tǒng)采用CSM-100C監(jiān)控軟件，該軟件具有強大的數(shù)據(jù)采集和處理、事故報警、事件順序記錄及事故追憶功能、在線計算及制表、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包括電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、溫度。

①定時采集：按掃描周期定時采集數(shù)據(jù)并進行相應轉換、濾波、校驗及數(shù)據(jù)庫更新等，掃描周期滿足性能指標要求。

②越限報警：按設置的限值對模擬量進行死區(qū)判別和越限報警，信號包括報警條文、參數(shù)值及報警時間等內(nèi)容。限值包括上限、下限、上上限、下下限、上極限和下極限，可人工在線設置。

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

2）開關量的采集處理

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

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

②設備異常報警：當被監(jiān)測的設備狀態(tài)發(fā)生變化時，微機監(jiān)控系統(tǒng)可以及時反映在CRT上；對于報警信號，可以及時發(fā)出聲光報警并有畫面顯示，其報警信息還包括報警條文、事件性質(zhì)及報警時間。

③事件順序記錄：對斷路器位置信號、繼電保護動作信號等需要快速反應的開關量按其變位發(fā)生時間的先后順序進行事件順序記錄。

3）智能設備接口

智能設備接口是與站內(nèi)RTU電度表的數(shù)據(jù)通信，包括有功電度和無功電度。每一條電度量的比例系統(tǒng)和偏移量可人工設置。可通過計算公式對某電度進行計算。用戶可自行設定峰、谷、平時段對電量進行分時累計。

4）信號輸入方式

①模擬量的輸入：間隔層測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。其余電氣信號采用交流采樣，輸入CT、PT二次值，計算I、U、P、Q、f、cosΦ；對于要作合閘同期檢測的斷路器，采集同期電壓。交流采樣頻率為36點/周波，A/D變換14位。

②開關量的輸入：開關量信號以無源接點方式輸入。斷路器、隔離開關等要進行控制的設備，可取雙位置接點信號。開關量信號的電源電壓等級為DC110V。

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

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

（2）報警處理

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

1）事故報警

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

事故報警通過手動或者自動方式確認，每次確認一次報警，自動確認事件可調(diào)，報警一旦確認，聲音、閃爍立即停止，報警條文顏色消失。向遠方控制中心發(fā)送信息，報警信息保存。

第一次事故報警發(fā)生階段，允許下一個報警信號輸入，第二次報警不覆蓋上一次報警的內(nèi)容，并且重復聲光報警。

報警裝置能在任何時間進行手動試驗，在試驗階段不發(fā)遠動信號。

2）預告報警

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

（3）事件順序記錄及事故追憶功能

當變電所的線路、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，引起保護及自動裝置動作，開關跳閘，產(chǎn)生事故總信號時，系統(tǒng)將把時間過程中各測點的動作順序，以毫秒級的分辨率正確記錄下來，進行顯示、打印和存儲，供事故分析、處理和查詢。每條信息有發(fā)生的時間、描述、動作狀態(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標發(fā)送至調(diào)度中心。

1）開關量控制操作和同期檢測

開關量控制操作對象包括：斷路器、隔離開關、變壓器分接頭。

2）操作步驟

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

3）同期檢測

對于要求做同期檢測的斷路器，合閘時具有單相檢同期功能。

（4）在線計算及制表

1）在線計算

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

2）報表

生成實時值表、正點值表、變電所負荷運行日志表（值班表）、點能量表、向上級調(diào)度匯報表、交接班記錄、事件順序記錄一覽表、報警記錄一覽表、微機保護配置定值一覽表、主要設備參數(shù)表、開關量、模擬量、電度量實時值匯報表、自診斷報告、用戶自定義的其他報表。

3）輸出方式

輸出方式包括：實時及定時顯示；召喚及定時打??；可在就地監(jiān)控主站上定義、修改、制作報表；報表按時間順序存儲，日報表可存儲18個月的數(shù)據(jù)，月報表和年報表可永久保存。

（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；實時曲線及趨勢曲線；歷史曲線；棒圖（電壓和負荷監(jiān)視）；報警圖（實時/歷史）；表格顯示（如設備運行參數(shù)表、各種報表等）；報告顯示；系統(tǒng)配置及運行工況圖；手控/程控/同期開關位置；二次保護配置圖，以及各套保護設備的投切情況，整定值等；直流系統(tǒng)圖、所用電系統(tǒng)圖；顯示時間和安全運行天數(shù)；值班員所需的多種技術文件。

2）輸出方式

圖形反映實時運行工況，圖形中包括電氣量實時值，設備運行狀態(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，可定義各種動態(tài)聯(lián)接、標注文字（漢字）等。在一個主站上制作的圖形可送往其他主站。電壓棒圖及曲線的時標刻度，采樣周期可由用戶選擇。每幅圖形均標注有時間。

（6）與其他系統(tǒng)和設備接口

1）與繼電保護設備的接口

繼電保護裝置內(nèi)部動作信號，按下列方式接入所內(nèi)計算機監(jiān)控系統(tǒng)：

對于微機保護裝置，采用數(shù)字通信方式接入計算機監(jiān)控系統(tǒng)，通過串行口連接，經(jīng)信息接口裝置規(guī)約轉換后上網(wǎng)。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)能收集微機保護的事件記錄及報警信息、查看和設定保護定值、投/退保護、對保護裝置校時。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)與其他廠家的微機保護通過保護管理機進行連接，建議采用RS485、IEC870-5-103規(guī)約。

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

2）與其他智能設備的接口

計算機監(jiān)控系統(tǒng)提供與直流、智能電度采集裝置等的接口，實現(xiàn)與它們之間的數(shù)據(jù)通訊。

（7）系統(tǒng)自診斷和自恢復

計算機監(jiān)控系統(tǒng)能在線診斷系統(tǒng)全部軟件和硬件的運行工況，當發(fā)現(xiàn)異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運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、測控單元、I/O采集單元等的故障；外部設備故障；電源故障；系統(tǒng)時鐘同步故障；網(wǎng)絡通信及接口設備故障；軟件運行異常和故障；與遠方調(diào)度中心數(shù)據(jù)通訊故障；遠動通道故障。

系統(tǒng)自恢復的內(nèi)容包括：當軟件運行異常時，自動恢復正常運行；當軟件發(fā)生死鎖時，自啟動并恢復正常運行；當系統(tǒng)發(fā)生軟、硬件故障時，備用設備能自動切換。

（8）維護功能

數(shù)據(jù)庫維護：本系統(tǒng)采用人-機交互方式對數(shù)據(jù)庫中的各個數(shù)據(jù)項進行修改和增刪?？尚薷牡膬?nèi)容有:各數(shù)據(jù)項的編號；各數(shù)據(jù)項的文字描述；對開關量的狀態(tài)描述；各輸入量報警處理的定義；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)；模擬量轉換的計算系數(shù)；開關量狀態(tài)正常、異常的定義；電能量計算的各種參數(shù)；輸出控制的各種參數(shù)；對多個開關量的邏輯運算定義等

（9）圖形畫面及報表在線處理

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

（10）計算機監(jiān)控系統(tǒng)的故障診斷

能對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的各個設備及網(wǎng)絡進行狀態(tài)檢查。通過在線自診斷確定故障發(fā)生的部位。檢查和診斷的結果可顯示與打印出來。

3 結論

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)具有配置簡單，故障率低等特點。通過光纖，將變電站監(jiān)控系統(tǒng)中主要設備的狀態(tài)接入桐柏電站的全廠監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)變電站的無人值守，實時監(jiān)控。