【正文】 變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 研究現(xiàn)狀變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。如今變電站綜合自動化已成為熱門話題，研究單位和產(chǎn)品也越來越多，國內(nèi)具有代表性的公司和產(chǎn)品有：北京四方公司的CSC 2000系列綜合自動化系統(tǒng)，南京南瑞集團(tuán)公司的BSJ2200計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司的RCS一9000系列綜合自動化系統(tǒng)，國電南自PS 6000系列綜合自動化系統(tǒng)、武漢國測GCSIA變電站綜合自動化系統(tǒng)、許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動化系統(tǒng)。國外具有代表性的公司和產(chǎn)品有：瑞典ABB的MicroSCADA自動化系統(tǒng)等?，F(xiàn)在的變電站自動化系統(tǒng)將站內(nèi)間隔層設(shè)備（包括微機(jī)繼電保護(hù)及自動裝置、測控、直流系統(tǒng)等）以互聯(lián)的方式與主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與處理，從而構(gòu)成一種服務(wù)于電網(wǎng)安全與監(jiān)測控制，全分散、全數(shù)字化和可操作的自動控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)站控層用的軟件工具是瑞典ABB公司開發(fā)的用于變電站自動化系統(tǒng)的MicroSCADA和COM500，COM500作為前置機(jī)，它是整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的核心，MicroSCADA用于后臺監(jiān)控；間隔層測控裝置用的主要是芬蘭ABB公司生產(chǎn)的是REF54_系列和瑞典ABB公司生產(chǎn)的REC561等自動化產(chǎn)品，遠(yuǎn)動裝置用的是浙江創(chuàng)維自動化工程有限公司自主研發(fā)CWCOM200。 研究內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)題目：220kV臨海變電所綜合自動化系統(tǒng) 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）定制整個系統(tǒng)信息表；（2）系統(tǒng)自動化部分的數(shù)據(jù)庫配置；（3）設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；（4）確定合理的設(shè)計(jì)方案，確定整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；（5）220kV變電所綜合自動化系統(tǒng)一次接線圖的設(shè)計(jì)；（6）選擇前置機(jī)，后臺，遠(yuǎn)動機(jī)和測控和保護(hù)裝置等設(shè)備的型號；（7）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1份。第二章 系統(tǒng)概述海拔高度： ≤1000m相對濕度： ≤95％（相對濕度為95％時，環(huán)境溫度25℃，設(shè)備內(nèi)應(yīng)無結(jié)露。）大氣壓力： 80~110kPa最高環(huán)境溫度：＋50℃最低環(huán)境溫度：－15℃最大日溫差： 20℃抗地震能力： 水平加速度： 垂直加速度： 裝置安裝于無屏蔽機(jī)房交流電壓： 220V177。20%直流電壓： 220V DC(20%～+15%，直流電源紋波系數(shù)小于5%)頻率： 50Hz177。額定交流電壓： 220V額定直流電壓： 220V DC額定頻率： 50HzCT二次側(cè)額定電流： 5APT二次側(cè)額定電壓： 100V、100/V所用電母線電壓輸入： 0~450V變送器輸出： 4~20mA計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不設(shè)置單獨(dú)的接地網(wǎng)，接地線與變電所主接地網(wǎng)連接。變電所主接地網(wǎng)的工頻接地電阻≤1Ω。環(huán)境溫度在－5℃～＋45℃時，裝置應(yīng)能滿足規(guī)范書所規(guī)定的精度，環(huán)境溫度在－15℃～＋50℃時，裝置應(yīng)能正確工作，不誤動不拒動。、一次回路操作、開關(guān)場故障及其它強(qiáng)電干擾作用下，在二次回路操作干擾下，所有設(shè)備均不應(yīng)誤動作，并應(yīng)該能在靜電、高頻、強(qiáng)磁場干擾的環(huán)境中工作，而不降低精度和處理能力?？紤]的措施由賣方確定，如光電隔離、高共模抑制比、接地和屏蔽等，賣方應(yīng)提供這些技術(shù)的詳細(xì)說明，并應(yīng)遵守IEC255221～I(xiàn)EC6100042～5標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的下列試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：耐沖擊電壓試驗(yàn)：5kV，；絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)：2kV/50Hz，1min；高頻干擾試驗(yàn)：Ⅲ級；快速瞬變干擾：Ⅲ級；輻射電磁場：Ⅲ級；靜電：Ⅲ級。 單元測控裝置電源采用220V DC，各裝置應(yīng)具有直流快速小開關(guān)保護(hù)，并與裝置安裝在同一面柜上。應(yīng)對監(jiān)控屏上的整個直流回路進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)在該直流回路中任何一處發(fā)生斷線或短路故障時，都應(yīng)發(fā)告警信號。直流電源電壓在80～115％額定值范圍內(nèi)變化，直流電源波紋系數(shù)≤5％時，裝置應(yīng)正確工作。拉合直流電源以及插拔熔絲發(fā)生重復(fù)擊穿火花時，裝置不應(yīng)誤動作。直流電源回路出現(xiàn)各種異常情況（如短路、斷線、接地等）時裝置不應(yīng)誤動作。各裝置的邏輯回路應(yīng)由獨(dú)立的直流/直流變換器供電，在直流電源電壓緩慢上升或電壓上升到80%時，裝置的直流變換電源應(yīng)能可靠自起動。％～120％額定值范圍內(nèi)，諧波含量不大于5％時，設(shè)備應(yīng)能正常工作。，均不應(yīng)影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行工作；站級控制層發(fā)生故障而停運(yùn)時，不能影響間隔級控制層設(shè)備的正常運(yùn)行工作。裝置中任一元件損壞時，裝置不應(yīng)誤動作。 概述計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分散分層分布式系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為二層：站級監(jiān)控層和間隔級監(jiān)控層，間隔級監(jiān)控層將采集和處理后的數(shù)據(jù)信號，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸炯壉O(jiān)控層。各單元測控裝置相互獨(dú)立，互不影響，功能上不依賴于站控計(jì)算機(jī)。站級監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)采用10M/100M自適應(yīng)的雙重化以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按分布式開放系統(tǒng)配置。網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)：室外部分采用鎧裝光纜，室內(nèi)部分采用軟光纜。系統(tǒng)軟硬件產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的冗余配置。220kV臨海變監(jiān)控系統(tǒng)改造規(guī)模為：兩臺主變，3個電壓等級。220kV部分為五條線路、兩段母設(shè)、及母聯(lián)、旁路間隔測控， 110kV部分為六條線路、兩段母設(shè)、及母聯(lián)、旁路間隔測控及兩個接地變的測控，主變部分為三側(cè)及本體測控，35kV部分的母設(shè)及母聯(lián)都采用REF系列裝置。其余的35kV部分為南瑞RCS系列保護(hù)測控裝置的通信接入改造。所有的間隔設(shè)備已投入運(yùn)行。我們的監(jiān)控系統(tǒng)完成全站的測控，監(jiān)視和綜合保護(hù)功能。該系統(tǒng)是采用我們公司220kV變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的典型方案，間隔層由LON現(xiàn)場總線把測控裝置REC、REF裝置連接成網(wǎng)絡(luò)，35kV部分通過現(xiàn)場484總線方式，通過兩臺冗余的前置機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給后臺主機(jī)實(shí)現(xiàn)站級監(jiān)控。同時兩臺公用信息工作站采用CWCOM200系統(tǒng)，每臺配置8個RS485通信接口與保護(hù)裝置、直流系統(tǒng)、直流絕緣檢測裝置、直流電池巡檢裝置等通信，兩臺REC561公用測控裝置采集保護(hù)及公用設(shè)備的硬接點(diǎn)信號。并且還安裝了CWCOM200的微機(jī)版實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)動的通訊。目前接入的遠(yuǎn)動主站有集控主站、地調(diào)和省調(diào)及電力數(shù)據(jù)網(wǎng)。下面分間隔層和后臺作個介紹。 站級監(jiān)控層站級監(jiān)控層包括2臺主機(jī)兼人機(jī)工作站、1臺工程師工作站、1套以常規(guī)遠(yuǎn)動通道與各調(diào)度中心通信的遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)處理及通信裝置、1套電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器、1臺可讀寫光盤驅(qū)動器以及1套衛(wèi)星時鐘接收和時鐘同步系統(tǒng)。兩臺前置機(jī)是主備冗余hotstandby方式。當(dāng)工作機(jī)（應(yīng)用狀態(tài)為Hot）出現(xiàn)故障時，備用機(jī)的應(yīng)用狀態(tài)會自動升為Hot，而故障機(jī)的應(yīng)用狀態(tài)則降為Cold。我們通常將應(yīng)用狀態(tài)為Hot的計(jì)算機(jī)稱為主機(jī)，而把應(yīng)用狀態(tài)為Cold的計(jì)算機(jī)稱為備機(jī)，在主備機(jī)都正常運(yùn)行的情況下，主機(jī)會實(shí)時的把數(shù)據(jù)映射（Shadowing）到備機(jī)，使主備機(jī)的數(shù)據(jù)庫一致。后臺機(jī)采用雙Hot模式，工作時互相獨(dú)立運(yùn)行但又同時獲取信息，數(shù)據(jù)通過MicroSCADA的數(shù)據(jù)鏡像（Mirroring）功能從前置主機(jī)中獲取。遠(yuǎn)方終端單元設(shè)備，即我們常說的RTU，常用的有RTU560和CWCOM200，是將前置機(jī)的數(shù)據(jù)通過規(guī)約轉(zhuǎn)換發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)控制中心。前置機(jī)與站控層的后臺主機(jī)以及與遠(yuǎn)動的通訊都是網(wǎng)絡(luò)TCP/IP來實(shí)現(xiàn)的。后臺機(jī)數(shù)據(jù)通過MicroSCADA數(shù)據(jù)鏡像功能從前置主機(jī)中實(shí)時獲取。遠(yuǎn)動設(shè)備與前置主機(jī)的通訊一般采用IEC104規(guī)約，然后再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)動主站。前置機(jī)是整個變電所信息的匯集，起著核心的作用。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見附件圖。 間隔級監(jiān)控層MicroSCADA系統(tǒng)間隔層的智能設(shè)備與前置機(jī)的通訊一般有兩種方式：LON總線和SPA總線。LON總線是一種對等的總線，即系統(tǒng)中的智能設(shè)備可以互相通訊。LON總線的結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)通過星型耦合器RER111將間隔層的智能設(shè)備連接起來相互通訊。SPA總線是異步串形通訊規(guī)約，支持一個master和多個slave的通訊，SPA總線的結(jié)構(gòu)是環(huán)行：鑒于通訊速度的考慮，一個環(huán)內(nèi)原則上不多于5個智能設(shè)備，環(huán)通過專用設(shè)備SPAZC22來連接。在220kV計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，間隔層的智能設(shè)備一般采用LON總線方式，因?yàn)樗^SPA總線而言更加可靠，有更好的實(shí)時性。另一方面，公用信息管理機(jī)通過RS232/RS485串口，一般采用IEC 608705103規(guī)約接收保護(hù)設(shè)備的公用信息，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給前置機(jī)。公用信息管理機(jī)與前置機(jī)的通訊是通過MicroSCADA系統(tǒng)自帶的CPI規(guī)約實(shí)現(xiàn)的。間隔級監(jiān)控層主要由測控保護(hù)裝置和前置采集子系統(tǒng)組成。測控保護(hù)裝置均采用相對集中組屏。每臺主變設(shè)置1面測控屏，屏上安裝主變的各側(cè)測控單元。其他220kV、110kV測控裝置應(yīng)按每兩個電氣單元組一面屏的原則。35kV測控保護(hù)裝置按每四個電氣單元組一面屏的原則。測控保護(hù)裝置按電氣單元即線路、母聯(lián)、母設(shè)等對象進(jìn)行一對一配置，并保留電氣單元測控容量擴(kuò)充的需要。單元測控裝置的數(shù)據(jù)分別直接傳送給站級監(jiān)控層中的主機(jī)、遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)處理及通信裝置和電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器。間隔級監(jiān)控層包含公用信息工作站配置8個RS485通信接口與買方提供的保護(hù)信息收集柜、直流系統(tǒng)、直流絕緣檢測裝置、直流電池巡檢裝置、小電流接地選線裝置等通信。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的公用信息工作站應(yīng)組屏。站級監(jiān)控層設(shè)備的交直流逆變電源裝置單獨(dú)組屏，并配置足夠數(shù)量的總開關(guān)及出線開關(guān)。第三章 MicroSCADA系統(tǒng) MicroSCADA系統(tǒng)概述整個變電站的監(jiān)控可分為以下三層：間隔層；站控層；調(diào)度層。而MicroSCADA系統(tǒng)就是站控層的主系統(tǒng)，它囊括了整個監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量，更是銜接著間隔層和調(diào)度層的系統(tǒng)平臺。： 變電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而整個MicroS