變電站綜合自動化監控係統在某物流園35kV變電站中應用

hth下载地址 陳聰

 摘 要：Acrel-1000變電站綜合自動化係統，是我司根據電力係統自動化及無人值守的要求，總結國內(nei) 外的研究和生產(chan) 的經驗，專(zhuan) 門研製出的新一代電力監控係統。本係統具有保護、遙測、遙信、遙脈、遙調、遙控功能，可實現無人或少人值守功能，為(wei) 監控係統的安全、經濟、可靠運行提供了全新的解決(jue) 方案。係統采用分層分布式結構，整個(ge) 監控係統在物理上分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 層：站控層和間隔層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為(wei) 光纖、網線、屏蔽雙絞線等。係統支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、等通信規約。

關(guan) 鍵詞：變電站綜合自動化係統；無人值守。

1.概述

該物流園變電站為(wei) 全戶內(nei) 兩(liang) 層布置。一樓西側(ce) 為(wei) 主變室。東(dong) 側(ce) 為(wei) 10kV配電裝置室，東(dong) 北側(ce) 為(wei) 二次設備室。二層東(dong) 側(ce) 為(wei) 35kV 配電裝置室，西北側(ce) 為(wei) 10kV電容器室。35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guan) 櫃，戶內(nei) 單列布置；10kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guan) 櫃，戶內(nei) 雙列布置。35kV供電係統采用雙母線分段係統，共有13麵高壓開關(guan) 櫃；10kV供電係統采用雙母線分段係統，共有21麵高壓開關(guan) 櫃；綜合自動機監控係統設置在電氣監控室。

根據用戶配電係統管理需求，需要對35kV開關(guan) 櫃、10kV開關(guan) 櫃、35kV/10kV主變、交直流係統等進行全方麵監控與(yu) 保護，及時發現故障故障，保證配電係統可靠運行。

結合用戶實際生產(chan) 工藝要求，為(wei) 實現本項目35kV變電站的全方麵監控與(yu) 管理，在35kV和10kV配電回路中配置AM5SE係列進線保護、主變保護及各種出線保護裝置；在總進線處配置APView500電能質量在線監測裝置。

在電氣監控室配置一套Acrel-1000變電站綜合自動化係統，通過通信管理機及網絡交換機實時采集微機保護裝置、電能質量等二次設備數據，實現整個(ge) 物流園區供配電係統的全方麵電力監控與(yu) 自動化管理。在電氣監控室配置一套整體(ti) 化電源係統，為(wei) 整個(ge) 變電站的斷路器、二次設備及監控主機等重要設備運行提供穩定可靠的電源。

圖1 物流園電氣監控中心圖

2.係統結構

變電站綜合自動化係統通過智能電力監控裝置、通訊網絡和計算機軟件，實現供配電係統在運行過程中的數據采集、運行監視、事故記錄和分析、繼電保護等，完成園區的安全供電、用電管理和運行管理。係統可分為(wei) 三層結構：即現場設備層、網絡通訊層和平台管理層。

現場設備層：包含微機保護、智能操控、多功能儀(yi) 表、計量表等設備，用於(yu) 采集站內(nei) 配電櫃內(nei) 電氣運行參數、開關(guan) 狀態、電氣接點溫度等數據，同時分別在35kV變電站和10kV變電所配置多套直流電源，保障現場設備良好的運行環境。

網絡通訊層：包含ANet-2E8S智能網關(guan) 。網關(guan) 主動采集現場設備層設備的數據，並可進行規約轉換，數據存儲(chu) ，分散10kV變電站通過數據采集箱（內(nei) 置智能網關(guan) ）采集數據通過光纖上傳(chuan) 至通信室變電站綜合自動化監控係統平台；同時網關(guan) 充當遠動通信裝置，將現場設備數據采集後通過交換機經縱向加密數據加密後上傳(chuan) 調度網。

平台管理層：l變電站綜合自動化監控係統平台、國網浙江杭州市蕭山區電力調度控製中心平台。

圖2 監控係統網絡結構圖

3.解決(jue) 方案

本項目35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guan) 櫃，本期及遠景進線2回，采用單母線分段，本期新上櫃中，有2台進線隔離櫃，2台計量櫃，2台進線開關(guan) 櫃，2台壓變櫃，2台主變進線開關(guan) 櫃，1台母線分段開關(guan) 櫃，1台母線分段隔離櫃。為(wei) 預留遠景可能的3#主變，在35kVⅡ段母線PT櫃與(yu) 2#主變櫃間空餘(yu) 一個(ge) 櫃位，日後可插入新櫃。開關(guan) 櫃具有可靠的“機械五防”功能，進線開關(guan) 與(yu) 進線隔離手車間設置電器連鎖。

圖3 35kV開關(guan) 室一次係統圖

10kV配電裝置采用金屬鎧裝中置式開關(guan) 櫃，本期出線2回，采用單母線分段。本期新上9台開關(guan) 櫃，其中有1台主變進線開關(guan) 櫃，1台電容器櫃，2台站用變櫃，1台分段開關(guan) 櫃，1台分段隔離櫃，2台饋線櫃，1台母線PT櫃。櫃間母線橋1座，主變母線橋1座。其中10kVⅡ段待二期建設。

圖4 10kV開關(guan) 室一次係統圖

3.1.方案綜述

本次工程采用分層分布式綜合自動化係統。計算機監控係統采用hth下载地址電氣股份有限公司生產(chan) 的微機監控係統。本期配置：遠動主機屏1麵，公用測控屏1麵，電力調度數據網屏1麵，#1主變保護測控屏1麵，電能計量屏1麵，整體(ti) 化電源係統屏共7麵，上述綜合自動化屏在二次設備室內(nei) 集中布置。

35kV進線、母分及10kV饋線、電容器、母分按間隔配置保測整體(ti) 化裝置，35kV及10kV母設按間隔配置測控裝置，上述設備均就地布置相應間隔開關(guan) 櫃內(nei) 。各櫃內(nei) 安裝的保護、測控裝置的信息均通過103協議通過以太網通道上送至站控層。二次設備室內(nei) 設備GPS時鍾對時采用電B碼，35kV、10kV開關(guan) 室內(nei) 保護測控裝置采用網絡對時。

本工程配置站用變壓器2台（容量為(wei) 50kVA），其中1台作為(wei) 遠景備用；直流係統電壓為(wei) 110V，蓄電池（容量200Ah，54隻/2V）組屏2麵。整體(ti) 化電源係統共組屏7麵布置於(yu) 二次設備室，至監控後台的報文采用通信軟報文加硬接點方式。

全站N600有且僅(jin) 有一點接地，該接地點設在#1主變保護測控屏上。

本工程設電能計量屏（主變35kV、主變10kV側(ce) 各1隻電能表）1麵，35kV進線、10kV饋線、電容器間隔電能表均就地布置在各間隔開關(guan) 櫃。其中計量關(guan) 口設在35kV進線側(ce) 。站內(nei) 電能表數據通過電能采集裝置ERTU上傳(chuan) 調度中心。

3.2.功能需求
3.2.1.本地數據采集

變電站綜合自動化係統需采集設備數量共計34台，本地設備根據數據類型主要分為(wei) 遙測、遙信、電能三類數據。整體(ti) 係統功能需求：

1) 數據采集及處理：通過間隔層設備實時采集現場各種電參數、開關(guan) 量及溫度量、電能抄表值等；

2) 畫麵顯示：各回路的合、分狀態、變位信息、保護設備動作及複歸信息、直流係統及所用變係統的信息、各測量值的實時數據、各種告警等信息。

3) 記錄功能：具有電壓、電流、功率、電能以及事故、告警事件等各種曆史數據的存儲(chu) 功能，以供查詢、分析、打印。

4) 報警處理：用戶可以根據自己的需要分類篩選有關(guan) 報警，並將報警歸納於(yu) 不同的報警窗口。

5) 應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作；

6) 曲線分析功能：可以曲線形式展示實時數據庫和曆史數據庫中的模擬量、電度量數據，以便分析其當前運行狀態及有關(guan) 曆史趨勢；

7) 報表統計功能：通過報表，可以方便分析供電係統及各回路運行參數，形成運行日報、月報、電能統計日報、月報、年報。

3.2.2.電力安全防護需求

為(wei) 了加強該物流園配電工程電力監控係統安全防護，抵禦惡意代碼等對監控係統發起的惡意破壞和攻擊，以及其它非法操作，防止電力監控係統癱瘓和失控，和由此導致的變電站一次係統事故和其他事故，需製定電力安全防護方案。

該物流園配電工程內(nei) 配置變電站監控係統、調度數據網係統、電能量采集裝置。

變電站監控係統

本站變電站監控係統采用係統組態軟件Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統，配置一台監控後台主機兼操作員站。主要實現變電站的數據采集、監視和控製功能，以監測控製計算機為(wei) 主體(ti) ，加上檢測裝置、執行機構與(yu) 被監測控製的對象（生產(chan) 過程）共同構成的整體(ti) 。在這個(ge) 係統中，計算機直接參與(yu) 被監控對象的檢測、監督和控製，采用IEC104規約、端口號2404，並實時與(yu) 地調自動化主站係統進行數據傳(chuan) 輸。裝置操作係統采用64位WINDOWS 7旗艦版，數據庫版本為(wei) SQL Server 2008R2。

電能量采集裝置

本站配備了一套華雲(yun) 信息生產(chan) 的型號為(wei) ERTU3000C電量采集終端。電量采集終端是一種用於(yu) 采集、存儲(chu) 和轉送電站關(guan) 口表采集和生成的計量計費信息的裝置，配置2個(ge) 以太網口，電源供電方式為(wei) ：交直流220V。裝置通過與(yu) 電度表通信，收集電度表采集和生成的計量計費信息。采集器通過調度數據網非實時業(ye) 務與(yu) 計量計費主係統通信，地調接入網上傳(chuan) 通信端口為(wei) 1020，上報所采集和生成的的計量計費信息。

項目二次係統及生產(chan) 廠商、操作係統具體(ti) 版本號等情況如下：

表1 監控係統或設備列表

表2 網絡及安全防護係統和設備列表

3.2.3.主機與(yu) 網絡設備加固

該物流園配電工程現場應用的監控服務器係統組態軟件Acrel-1000，以及網絡邊界處的通信網關(guan) 機ANet-2E4SM等，使用Windows的安全加固操作係統，已關(guan) 閉非必要的網絡服務，具體(ti) 內(nei) 容如下：

(1) 確定生產(chan) 控製大區計算機設備各網卡的IP地址正確配置

(2) 關(guan) 閉非必要的網絡服務

(3) 禁止網絡非法外聯；

(4) USB口、光驅用封條貼住，禁止USB、光驅移動介質接入

(5) 強化口令密碼，刪除默認多餘(yu) 賬戶，不同的賬戶對應不同的權限設置

(6) 禁止在計算機上安裝與(yu) 運行監控係統無關(guan) 的軟件。

現場網絡設備如交換機、工控機、通信管理裝置，對網口實行MAC地址綁定，實現專(zhuan) 口專(zhuan) 用，對於(yu) 多餘(yu) 網口進行關(guan) 閉並用防塵塞封堵端口貼上“端口禁用標誌”。

該物流園配電工程項目監控係統安全分區及邊界防護如下圖所示：

圖5 監控係統安全分區及邊界防護圖

3.3.配置設備清單

表1 我司提供方案設備列表

3.4.現場應用圖

圖6 35kV開關(guan) 櫃圖

圖7 10kV開關(guan) 櫃圖

圖8 35kV變壓器圖

圖9 通信室現場圖

4.係統功能
4.1.實時監測

Acrel-1000變電站綜合自動化係統人機界麵友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。其中，10kV配電係統中監測的開關(guan) 量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲(chu) 能狀態信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。

圖10 實時監測主界麵圖

4.2.電能質量分析

提供電能質量檢測儀(yi) 所采集數據，如電壓有效值，偏差率，諧波畸變率，電流有效值，分相功率，總功率等信息。

圖11 電參量查詢界麵圖

4.3.運行報表

能查詢各回路或設備相應時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖12 電參量運行統計報表界麵圖

4.4.網絡拓撲圖

係統支持實時監視接入係統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界麵上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖13 站內(nei) 設備係統網絡拓撲圖

4.5.曲線查詢

在曲線查詢界麵可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等曲線。

圖14 曲線查詢界麵圖

5.結語

變電站綜合自動化係統在變電站的作用越來越顯著，對實現電網調度自動化和運維管理現代化，提高電網的安全和可靠運行水平起到了很大的作用，因此各個(ge) 地區電網中的變電站要進一步加強綜合自動化係統水平，提高運維人員的技能，保證電網安全穩定運行。