變電所自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行論文

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摘要：變電所無(wú)人化監(jiān)控系統(tǒng)于1998年6月運(yùn)行以來(lái)到1999年9月，我們對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的運(yùn)行記錄和檢修記錄，對(duì)系統(tǒng)的主要運(yùn)行指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，我們認(rèn)為該系統(tǒng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)鍵詞：變電所無(wú)人化監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)

1石景山局變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的情況介紹

1.1監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)

1.2子系統(tǒng)功能

(1)信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)廠站端通過(guò)信息輸入設(shè)備將測(cè)量量、狀態(tài)量等采集處理后經(jīng)信息傳輸子系統(tǒng)發(fā)往主站端，并接受主站端發(fā)來(lái)的命令，作出響應(yīng)，通過(guò)命令執(zhí)行設(shè)備，執(zhí)行遙控、遙調(diào)命令。

(2)信息傳輸子系統(tǒng)：廠站端與主站端通常相距較遠(yuǎn)，采用通信技術(shù)，由通信機(jī)和信道組成的信息傳輸子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩端的信息交換。

(3)信息采集處理和控制子系統(tǒng)：主站端采集各廠站的信息，經(jīng)加工處理后通過(guò)人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)告知運(yùn)行人員，并接受運(yùn)行人員的命令。也可與上級(jí)調(diào)度部門(mén)交換信息，或給廠站下達(dá)命令，進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。

(4)人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)為運(yùn)行人員提供完整的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。人機(jī)聯(lián)系的手段可通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行管理。

1.3監(jiān)控系統(tǒng)中主要設(shè)備功能

(1)變電所設(shè)備：包括變壓器、開(kāi)關(guān)柜、中央信號(hào)盤(pán)、保護(hù)裝置、TV、TA、母線等，提供遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)信號(hào)的接點(diǎn)。

(2)變送器：將采集的電壓、電流和功率等被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成額定值為0～5V的直流模擬電壓或0～20mA的直流電流。

(3)VQC：電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，用軟件模塊的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)改變主變分接頭檔位和投切電容器組，以此達(dá)到改變所內(nèi)的電壓和無(wú)功。

(4)RTU：是一種智能的遠(yuǎn)方終端，將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和變電所的有關(guān)信息采集到主站監(jiān)控系統(tǒng)，再將集控站的各種控制調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)往變電所。

(5)MODEM：調(diào)制解調(diào)器，采用1200bit/s，四線全雙工異步傳輸方式，將RTU送來(lái)的串行二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，通過(guò)接口電路轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，再進(jìn)行相應(yīng)頻率的正弦波整定，經(jīng)數(shù)模變換和模擬低通濾波器放大后送往通信通道。采用SCI1801規(guī)約。

(6)通道：提供良好的數(shù)據(jù)流通渠道，有足夠的傳出能量，較低的衰耗，信道誤碼率≤10-5，信噪比≥17dB，抗干擾，不失真。

(7)前置機(jī)：工控PC機(jī)，可接收多個(gè)RTU信息，采用智能通信處理實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)通道的自動(dòng)切換。

(8)SCADA：是一個(gè)計(jì)算機(jī)工作站系統(tǒng)，對(duì)所管轄范圍內(nèi)的變電所電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，并進(jìn)行必要的控制。

1.4系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

(1)可靠性：監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性包括系統(tǒng)設(shè)備的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詢(xún)蓚€(gè)方面。

監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性是指它在規(guī)定的時(shí)間和條件下完成所要求功能的能力。一般用"平均故障間隔時(shí)間"和"可用率"來(lái)衡量。

可靠性級(jí)別MTBF(h)可用率級(jí)別A(%)

R1≥2000A1≥99.00

R2≥4000A2≥99.75

R3≥6000A3≥99.95

平均故障間隔時(shí)間(MTBF)是：設(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定壽命期限內(nèi)相臨兩次故障之間工作時(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均值。

可用率(A)是：設(shè)備或系統(tǒng)處于良好狀態(tài)的可使用時(shí)間所站的百分?jǐn)?shù)。

(2)準(zhǔn)確度：主站端所采集數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要滿(mǎn)足一定的準(zhǔn)確度要求，監(jiān)控系統(tǒng)中傳送的各種量值要經(jīng)過(guò)各種環(huán)節(jié)，難免引入誤差。這是對(duì)遙測(cè)量的要求。

(3)實(shí)時(shí)性：電力系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求，用容許的"總傳送時(shí)間"來(lái)表示。

總傳送時(shí)間是指從發(fā)送端的事件發(fā)生開(kāi)始，到接受端顯示出相應(yīng)的信息為止的總延時(shí)時(shí)間，包括發(fā)送站(如中間繼電器、電量變送器)和接受站相應(yīng)外圍輸出設(shè)備(如顯示器、信號(hào)燈)產(chǎn)生的延遲時(shí)間。

模擬量的總傳送時(shí)間一般為3～10s。

遙信量的總傳送時(shí)間一般為小于3s。

遙控和遙調(diào)命令的總傳送時(shí)間一般不允許大于4s。

2系統(tǒng)運(yùn)行分析

變電所無(wú)人化監(jiān)控系統(tǒng)于1998年6月運(yùn)行以來(lái)到1999年9月，我們對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的運(yùn)行記錄和檢修記錄，對(duì)系統(tǒng)的主要運(yùn)行指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，我們認(rèn)為該系統(tǒng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，

根據(jù)檢修記錄分析，可以看出系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，主要問(wèn)題有兩個(gè)：一個(gè)是通信通道，比較薄弱，遇到干擾、雷擊、設(shè)備事故、外力破壞等，都會(huì)影響通信的正常運(yùn)行。另一個(gè)是SCADA機(jī)和MMI機(jī)，這主要是機(jī)器中安裝的軟件不兼容造成的。我們分別對(duì)兩個(gè)主要問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。

調(diào)制解調(diào)器的失電問(wèn)題，根據(jù)設(shè)計(jì)廠站端調(diào)制解調(diào)器是由變電所所內(nèi)變交流供電，當(dāng)站內(nèi)進(jìn)行正常倒閘操作時(shí)，所內(nèi)變會(huì)暫時(shí)失電，引起通信中斷。解決的辦法：把調(diào)制解調(diào)器換成交直流兩用型，由單電源供電改成一路直流一路交流供電，就不會(huì)出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。

電纜故障，由于雷擊、干擾或外力破壞，經(jīng)常造成通信電纜中斷，直接影響數(shù)據(jù)傳輸。解決的辦法：在有條件的站將普通電纜通信改成光纖通信，不具備光纖通信的建備用通道。為了防止雷擊，在通信裝置上增加了線路連接器等防雷裝置，提高了通信設(shè)備可靠性。

對(duì)原來(lái)的APS2000系統(tǒng)進(jìn)行了版本升級(jí)，加強(qiáng)了兼容性和判別功能，解決了兩臺(tái)SCADA爭(zhēng)搶主機(jī)的現(xiàn)象，也解決了SCADA機(jī)和MMI機(jī)之間的配合。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的運(yùn)行和改進(jìn)，趨于穩(wěn)定，故障率明顯的減少，但作為一個(gè)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，還應(yīng)該更完善。

3系統(tǒng)的完善

(1)增加遙視警戒消防功能：

遙視應(yīng)具備在集控中心能看到變電所的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景，而且還必須具備警戒甚至必要時(shí)能啟動(dòng)安全設(shè)施的功能。只有這樣，我們才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)人值班。

(2)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)引入信息管理系統(tǒng)：

目前這項(xiàng)技術(shù)正在進(jìn)行試運(yùn)行。它實(shí)現(xiàn)的主要方法是：將實(shí)施信息打包，做成多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，然后做接口，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成管理信息系統(tǒng)能夠讀出的數(shù)據(jù)，完成轉(zhuǎn)換功能。這里不再詳細(xì)論述。

(3)利用拓?fù)浼夹g(shù)增加監(jiān)視系統(tǒng)的模擬功能：

在一個(gè)實(shí)體對(duì)象內(nèi)部，存儲(chǔ)了其全部坐標(biāo)信息(通過(guò)點(diǎn)坐標(biāo))和構(gòu)成結(jié)構(gòu)(通過(guò)點(diǎn)集和部分的排列順序和特性說(shuō)明)，這也就完成了對(duì)其自身的拓?fù)淠Ｐ偷慕ⅰ？臻g點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系建立方法有兩種：一種是通過(guò)人為分析手工建立拓?fù)潢P(guān)系；另一種則是通過(guò)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立。

作為現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體可以抽象為空間的數(shù)學(xué)模型，即空間的點(diǎn)、線和面，經(jīng)過(guò)抽象后的空間數(shù)學(xué)模型，就可以通過(guò)拓?fù)滠浖詣?dòng)建立該模型中的空間點(diǎn)、線和面之間的關(guān)系。作為電網(wǎng)系統(tǒng)可以按空間模型進(jìn)行抽象，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)中的空間拓?fù)浼夹g(shù)結(jié)合電網(wǎng)自動(dòng)SCADA系統(tǒng)中的斷路器狀態(tài)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一起，對(duì)電網(wǎng)的操作進(jìn)行模擬仿真，從而在系統(tǒng)的實(shí)際操作之前通過(guò)計(jì)算機(jī)電網(wǎng)模擬系統(tǒng)先對(duì)操作的步驟和結(jié)果進(jìn)行模擬，核實(shí)操作無(wú)誤后再對(duì)實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行操作，避免誤操作，降低事故的發(fā)生率，從而提高整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠性。

(4)利用HFC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息通信：

目前北京有線電視網(wǎng)絡(luò)已形成規(guī)模。我們可以利用有線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)變電所信息通信，解決通道信道質(zhì)量問(wèn)題，而且可以節(jié)省大量資金，不用鋪設(shè)專(zhuān)用光纖網(wǎng)。目前我局正在進(jìn)行這方面的試驗(yàn)，已經(jīng)初見(jiàn)成效。