變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)助力企業(yè)提升電力系統(tǒng)整體運(yùn)行效率

時(shí)間：2024-12-26作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：93

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是指利用微機(jī)技術(shù)重新組合與優(yōu)化設(shè)計(jì)變電站二次設(shè)備的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的自動(dòng)監(jiān)視、控制、測(cè)量與協(xié)調(diào)的一種綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)。
一、概述

       電能作為人們生產(chǎn)生活的主要能源，如何讓電能、經(jīng)濟(jì)與穩(wěn)定地運(yùn)輸和使用可謂是十分的重要。 要想提升電力系統(tǒng)整體運(yùn)行效率，為用戶提供的電能，需要對(duì)其中的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行技術(shù)，不斷滿足日漸嚴(yán)峻的供電需求。變電站作為整個(gè)電力系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的部分，如何實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展是現(xiàn)如今較為重要的目標(biāo)任務(wù)之一。
監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)電力行業(yè)用戶的使用特點(diǎn)，結(jié)合工業(yè)控制、安防管理以及數(shù)字視頻等技術(shù)設(shè)計(jì)的一套綜合安保管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)利用電網(wǎng)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，集成了遙視系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、環(huán)境和動(dòng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多個(gè)功能子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站的監(jiān)控和管理。
二、系統(tǒng)架構(gòu)
       智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以使用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體而言，其三層主要指的是站控層、間隔層、過(guò)程層等設(shè)備，而兩網(wǎng)則主要指的是MMS網(wǎng)、SV/GOOSE網(wǎng)。典型220kV變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。實(shí)際工程中可結(jié)合具體情況對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如將MMS網(wǎng)、SV網(wǎng).GOOSE網(wǎng)以及IEEE1588對(duì)時(shí)網(wǎng)四網(wǎng)合一，在確保整個(gè)通信質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。


2.1設(shè)備
       智能變電站之中的監(jiān)控系統(tǒng)站控層包含的設(shè)備較多，像是監(jiān)控主機(jī)、操作員工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、綜合應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，站控層交換機(jī)等都屬于這一層的設(shè)備；間隔層設(shè)備主要包括智能繼電保護(hù)、智能測(cè)控、PMU、智能電度表、間隔層交換機(jī)等；過(guò)程層設(shè)備則包括合并單元、智能終端以及過(guò)程層交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在對(duì)智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可在不同電壓等級(jí)變電站設(shè)備配置原則的基礎(chǔ)上研究?jī)?yōu)化方案，例如，可以使用合并單元智能終端一體化裝置、智能保護(hù)測(cè)控一體化裝置等，同時(shí)再將PMU功能與測(cè)控功能有效地結(jié)合在一起，這樣就能真正讓交換機(jī)數(shù)量變少，同時(shí)還能有效減少智能變電站光纜數(shù)量，降低智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備投資。


3智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)功能與**技術(shù)

三、系統(tǒng)組成

變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：

信息系統(tǒng)：包括各種傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，用于采集變電站中各種設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，如電壓、電流、溫度、濕度、壓力等參數(shù)。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：用于將采集到的各種數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)阶冸娬颈O(jiān)控，并與其他設(shè)備進(jìn)行通信和交互，包括各種通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

監(jiān)控系統(tǒng)：是變電站監(jiān)控系統(tǒng)的部分，主要包括數(shù)據(jù)處理、控制和管理等模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站中各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)度。

控制系統(tǒng)：包括各種控制器、開(kāi)關(guān)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站中各種設(shè)備的自動(dòng)控制和調(diào)度，以保證變電站的和穩(wěn)定運(yùn)行。

人機(jī)界面系統(tǒng)：包括各種顯示屏、操作面板和人機(jī)界面軟件等，用于向操作人員展示變電站的運(yùn)行狀況和各種數(shù)據(jù)，以及實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)變電站的遠(yuǎn)程控制和調(diào)度。

電源系統(tǒng)：包括UPS電源、備用發(fā)電機(jī)組等設(shè)備，用于保證變電站監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，以防止停電等突發(fā)事件對(duì)系統(tǒng)的影響。

四、主要功能
       智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)若能得以實(shí)現(xiàn)，其主要功能就體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）全景數(shù)據(jù)采集功能。包括變電站穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)，一次、二次及輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。（2）運(yùn)行監(jiān)視功能。這一功能中主要包含了運(yùn)行監(jiān)視、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視等。（3）控制與操作功能，包含操作控制性機(jī)制、順序控制、防誤閉鎖、智能操作票、無(wú)功優(yōu)化控制等。（4）信息綜合分析與智能警示功能，包含智能告警，故障綜 合分析等。（5）運(yùn)行管理功能。這一項(xiàng)功能主要就表現(xiàn)在源端維護(hù)、權(quán)限管理、設(shè)備管理等方面。（6）輔助應(yīng)用功能，包含視頻、防護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、火災(zāi)報(bào)警等，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要設(shè)備操作前后的圖像確認(rèn)。
五、安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用介紹
5.1方案綜述
       Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。
       針對(duì)工程具體情況，設(shè)計(jì)方案具有高性，易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面，性能價(jià)格比優(yōu)越，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。
5.2應(yīng)用場(chǎng)所：
        適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級(jí)的用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)


5.4系統(tǒng)功能
5.4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)


      Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

5.4.2 報(bào)警處理

       監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)；預(yù)告報(bào)警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報(bào)警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報(bào)警立即發(fā)出音響報(bào)警（報(bào)警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報(bào)警條文，報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，歷史報(bào)警條文具備選擇查詢并打印的功能。
      事故報(bào)警通過(guò)手動(dòng)，每次確認(rèn)一次報(bào)警。報(bào)警一旦確認(rèn)，聲音、閃光即停止。次事故報(bào)警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報(bào)警信號(hào)進(jìn)入，即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。
2）對(duì)每一測(cè)量值（包括計(jì)算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警。
3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開(kāi)關(guān)拉閘到次數(shù)，推出報(bào)警信息，提示用戶檢修。
4）報(bào)警方式。
       報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報(bào)警器、語(yǔ)音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或報(bào)警信息。


5.4.3 調(diào)節(jié)與控制

       操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能，允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實(shí)施監(jiān)護(hù)，避免誤操作。
操作控制分為四級(jí)：
       一級(jí)控制，設(shè)備就地檢修控制。具有**級(jí)的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。
       二級(jí)控制，間隔層后備控制。其與*三級(jí)控制的切換在間隔層完成。
       三級(jí)控制，站控層控制。該級(jí)控制在操作員工作站上完成，具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。
       四級(jí)控制，遠(yuǎn)方控制，**級(jí)。
原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對(duì)任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。
納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機(jī)構(gòu)的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。
3）定時(shí)控制。操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設(shè)定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。


4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對(duì)直流為110V（220V）、，對(duì)交流為220V、。

5.4.4 用戶權(quán)限管理

       系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護(hù)員、值班員組等），在每個(gè)權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供的**。



6 系統(tǒng)硬件配置

7 應(yīng)用與發(fā)展
        變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域，特別是在高壓變電站的建設(shè)中，已逐漸實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班和遠(yuǎn)程監(jiān)控。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)也在不斷升級(jí)和完善，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將加注重系統(tǒng)的性、性和智能化水平。








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