摘 要:本文對縣級電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)、主站配套設(shè)備及人員配備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型,提出典型的系統(tǒng)配置方案,并對投資效益進(jìn)行了分析,為縣級電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:電網(wǎng);自動(dòng)化;設(shè)計(jì)選型
1、引言
隨著縣區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高,針對縣區(qū)供電負(fù)荷的不斷增長和對供電質(zhì)量要求的不斷提高,為適應(yīng)縣區(qū)用電負(fù)荷的穩(wěn)步增加,加快電力事業(yè)發(fā)展的步伐,提高工作效率及事故處理速度,更好的為用戶提供保質(zhì)保量的電能,切實(shí)保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行,全面實(shí)現(xiàn)縣級電網(wǎng)調(diào)度
自動(dòng)化勢在必行。
2、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)
2.1遠(yuǎn)動(dòng)
信息內(nèi)容
2.1.1.1原則要求
滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息采集的整體性及完整性,全面反映電網(wǎng)的運(yùn)行工況;
信息采集的數(shù)量和范圍應(yīng)有一定的冗余度;滿足電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度、分級管理的調(diào)度管理體制需要。
2.1.1.2 35kV變電站典型結(jié)構(gòu)
35kV變電站一次系統(tǒng)主要組成設(shè)備包括:35kV母線1段;10kV母線2段;主變壓器2臺(tái);35kV線路開關(guān)1臺(tái);主變35kV側(cè)進(jìn)線開關(guān)2臺(tái);主變10kV側(cè)進(jìn)線開關(guān)2臺(tái);10kV母聯(lián)開關(guān)1臺(tái);10kV出線開關(guān)8臺(tái)。
根據(jù)功能規(guī)范選取,一般適合RTU;
與前者合成全部
信息采集量,供無人值班使用,一般適合綜合
自動(dòng)化,
RTU也可選取。按模擬量、狀態(tài)量、脈沖量、數(shù)字量、遙控量、遙調(diào)量就其數(shù)量分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),詳見表2-1、2-2、2-3。
表2-1 分站模擬量采集一覽表
序
號(hào) |
被監(jiān)控設(shè)備 |
|
|
共
計(jì) |
名稱 |
數(shù)量 |
量名 |
數(shù)量 |
量名 |
數(shù)量 |
1 |
35kV線路 |
1 |
P、Q、Ib |
3 |
Ia、Ic |
2 |
5 |
2 |
主變35kV進(jìn)線 |
2 |
P、Q、Ib |
6 |
Ia、Ic |
4 |
10 |
3 |
主變10kV進(jìn)線 |
2 |
P、Q、Ib |
6 |
Ia、Ic |
4 |
10 |
4 |
10kV配電線路 |
8 |
Ib |
8 |
Ia、Ic 、P、Q |
32 |
40 |
5 |
10kV母聯(lián)開關(guān) |
1 |
Ib |
1 |
Ia、Ic 、P、Q |
4 |
5 |
6 |
35kV母線 |
1 |
Uca |
1 |
Ua、Ub、Uc、3Uo |
4 |
5 |
7 |
10kV母線 |
2 |
Uca |
2 |
Ua、Ub、Uc、3Uo |
8 |
10 |
8 |
站用變低壓母線 |
1 |
Uca |
1 |
Ua、Ub、Uc、3Uo |
4 |
5 |
9 |
直流母線 |
2 |
U |
2 |
Un+、Un- |
4 |
6 |
10 |
主變油溫 |
2 |
T |
2 |
|
|
2 |
合計(jì) |
22 |
|
32 |
|
66 |
98 |
常用
信息采集量為
32個(gè),取64個(gè);無人值班擴(kuò)充信息采集量后為98個(gè),取128個(gè)。
2-2 分站狀態(tài)量采集一覽表
序號(hào) |
狀態(tài)量名稱 |
常用采集量 |
擴(kuò)充采集量 |
小計(jì) |
1 |
斷路器位置信號(hào) |
14 |
|
14 |
2 |
刀閘位置信號(hào) |
|
34 |
34 |
3 |
保護(hù)預(yù)告信號(hào) |
1 |
|
1 |
4 |
總事故信號(hào) |
1 |
|
1 |
5 |
通道故障信號(hào) |
1 |
|
1 |
6 |
|
1 |
|
1 |
7 |
35kV單相接地信號(hào)(1段) |
1 |
|
1 |
8 |
10kV單相接地信號(hào)(2段) |
2 |
|
2 |
9 |
主變保護(hù)動(dòng)作信號(hào)(2臺(tái)) (瓦斯、差動(dòng)、過負(fù)荷) |
6 |
|
6 |
10 |
自動(dòng)重合閘 |
1 |
|
1 |
11 |
開關(guān)機(jī)構(gòu)故障信號(hào) |
|
14 |
14 |
12 |
有載調(diào)壓器分接頭位置信號(hào) |
20 |
|
20 |
13 |
速斷、過流信號(hào) |
2X14 |
|
28 |
14 |
站用變失壓信號(hào) |
|
1 |
1 |
15 |
|
|
1 |
1 |
16 |
低周減載動(dòng)作信號(hào) |
|
1 |
1 |
17 |
低周減載斷線信號(hào) |
|
1 |
1 |
18 |
火災(zāi)報(bào)警信號(hào) |
|
1 |
1 |
19 |
大門打開信號(hào) |
|
1 |
1 |
合計(jì) |
76 |
54 |
130 |
常用狀態(tài)采集量為76個(gè),取為128個(gè);擴(kuò)充后狀態(tài)采集量為130個(gè),取為256個(gè)。
表2-3 分站其它各量采集一覽表
采集類別 |
被監(jiān)控設(shè)備 |
常用采集量 |
名稱 |
數(shù)量 |
量名 |
數(shù)量 |
合計(jì) |
脈沖量 |
35kV線路 |
1 |
Wh、Varh |
2 |
22 |
主變壓器 |
2 |
Wh、Varh |
4 |
10kV配電線路 |
8 |
Wh、Varh |
16 |
數(shù)字量 |
35kV或10kV母線 |
|
f |
1 |
1 |
遙控量
|
35kV線路 |
1 |
YK |
1 |
14 |
主變 |
4 |
YK |
4 |
10kV母聯(lián)及配線 |
9 |
YK |
9 |
遙調(diào)量 |
主變分接頭 |
2 |
YT |
2 |
4 |
補(bǔ)償電容器 |
2 |
YT |
2 |
數(shù)字量為1,取為1-2;脈沖量為22,取為16-32;遙控量為14,取為16-32;遙調(diào)量為4,取為2-4。
RTU應(yīng)能采集并傳送以上各表中的
信息給調(diào)度主站,并加以采集處理。
2.2遠(yuǎn)動(dòng)終端選型
2.2.1總的要求
遠(yuǎn)動(dòng)終端采用分布式多
CPU,集中組屏,交流采樣;可接入模擬量64-128,狀態(tài)量128-256,脈沖量16-32,數(shù)字量1-2,遙控量16-32,遙調(diào)量2-4;規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)Polling 、CDT規(guī)約;通信速率可取300、600、1200bit/s;通信口能與兩個(gè)調(diào)度通信,并有測試口,遠(yuǎn)方診斷口和備用口;裝置采用交直流兩用
電源。
2.2.2配置方案
2.2.2.1 RTU裝置(交流采樣)
RTU
1臺(tái),轉(zhuǎn)接屏1臺(tái),UPS電源1臺(tái)。
監(jiān)控屏
1套,后臺(tái)機(jī)1臺(tái),UPS電源1臺(tái)。
根據(jù)縣調(diào)發(fā)展的要求,選取方案。
2.3遠(yuǎn)動(dòng)通道設(shè)置[1]
模式為雙通道,主通道采用光纖,備通道采用小微波;通信速率:300、600、1200bit/s;在信噪比不大于16db時(shí)誤碼率 ≤10-4;發(fā)送電平:-20—0db;接收電平:-40—0db;四線制雙工;雙通道自動(dòng)切換由通道測試柜完成。
3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
3.1計(jì)算機(jī)選型與系統(tǒng)配置
3.1.1系統(tǒng)選型原則
系統(tǒng)功能滿足SCADA及實(shí)用化要求,以及初步PAS功能;系統(tǒng)為開放式,可方便地升級和擴(kuò)充軟硬件;技術(shù)先進(jìn)實(shí)用;人機(jī)界面友好,操作簡單,易于學(xué)習(xí)掌握;采用標(biāo)準(zhǔn)接口和標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約。
3.1.2系統(tǒng)配置方案
調(diào)度主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)宜采用與標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的分布式系統(tǒng),客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu),商用數(shù)據(jù)庫,具體方案如下:
△方案一
本方案以SUN ULTRA工程工作站和UNIX操作系統(tǒng)為主體,配以PC機(jī)構(gòu)成。包括:SUN ULTRA前置機(jī)2臺(tái),SUN ULTRA服務(wù)器2臺(tái),SUN ULTRA調(diào)度員工作站2臺(tái),系統(tǒng)維護(hù)工作站1臺(tái),運(yùn)方工作站1臺(tái),WEB工作站1臺(tái)均采用PC機(jī),GPS衛(wèi)星鐘1臺(tái),網(wǎng)絡(luò)采用10M/100M雙以太網(wǎng)。本方案特點(diǎn)是:采用工程工作站,有優(yōu)良的連續(xù)運(yùn)行性能,UNIX操作系統(tǒng)比較成熟,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,缺點(diǎn)是UNIX不易掌握,系統(tǒng)造價(jià)高。
△方案二
本方案包括兩臺(tái)前置機(jī)或終端服務(wù)器,可以接收16臺(tái)RTU,雙機(jī)自動(dòng)切換,2臺(tái)調(diào)度員工作站,2臺(tái)服務(wù)器,1臺(tái)維護(hù)兼報(bào)表工作站,1臺(tái)運(yùn)方工作站,1臺(tái)WEB工作站全部采用較大配置的PC機(jī),操作系統(tǒng)為WindowsNT,數(shù)據(jù)庫為SQL SERVER,GPS衛(wèi)星鐘1臺(tái),網(wǎng)絡(luò)為10M/100M雙以太網(wǎng)。集線器星型結(jié)構(gòu),雙主網(wǎng)、平衡負(fù)載,互為備用。對地調(diào)、MIS網(wǎng)、集控等網(wǎng)絡(luò),通過路由器互連。
本方案的特點(diǎn)是:技術(shù)普及,硬件易購、易修、易于學(xué)習(xí)掌握,但難免有偶爾死機(jī)現(xiàn)象,或受病毒感染。
依據(jù)縣級電網(wǎng)調(diào)度規(guī)模,以及資金和技術(shù)等具體情況選取方案。
3.2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信
3.2.1與地調(diào)計(jì)算機(jī)通信
能夠轉(zhuǎn)發(fā)與接收遙測、遙信及計(jì)算量;通信速率采用9600-64Kbit/s;規(guī)約采用部頒CDT或Polling;通道數(shù)量為1主1備。
3.2.2與模擬盤通信
能夠發(fā)送遙測遙信量;通信速率采用1200—9600bit/s;通道數(shù)量為1路。
3.2.3與RTU通信
采用雙通道方式,其主通道為光纖,備通道為小微波。
3.2.4與MIS網(wǎng)通信
能夠發(fā)送實(shí)時(shí)信息和計(jì)算
信息;通信速率為
10M/100M;通信規(guī)約按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;通道為網(wǎng)絡(luò)方式。
3.3計(jì)算機(jī)軟件
3.3.1應(yīng)配備的軟件
前置機(jī)軟件;操作系統(tǒng)軟件;SCADA系統(tǒng)及其支持軟件包括:數(shù)據(jù)采集軟件,SCADA處理軟件,數(shù)據(jù)庫管理軟件,調(diào)度員人機(jī)會(huì)話軟件,繪圖包軟件,報(bào)表打印軟件,向上級調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)軟件,WEB瀏覽軟件;PAS軟件包括:網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑺顟B(tài)估計(jì),無功/電壓優(yōu)化,網(wǎng)損計(jì)算,調(diào)度員在線潮流、負(fù)荷預(yù)報(bào)等。
3.3.2對數(shù)據(jù)庫的要求
3.3.2.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫
能在線生成,操作便捷,顯示直觀,能人工編輯和修改。安全性好,有一定的操作容錯(cuò)能力,有備份,一旦破壞,能及時(shí)恢復(fù)。實(shí)時(shí)性好,按系統(tǒng)的掃描周期及時(shí)刷新。能根據(jù)通道狀況、遙信動(dòng)作等相關(guān)條件,判斷出錯(cuò)數(shù)據(jù),校正或放棄,對被封鎖的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),應(yīng)不能接收實(shí)時(shí)
信息。對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的修改,要求全系統(tǒng)共享。
3.3.2.2歷史數(shù)據(jù)庫
對任何實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),均可按設(shè)定的歷史周期,自動(dòng)存放,可隨時(shí)查詢,使用和通過畫面在線修改。歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在硬盤上,也可以轉(zhuǎn)貯到磁帶或光盤上,長期存檔,且能重新裝回。硬盤上的歷史數(shù)據(jù),保存時(shí)間不少于一年。計(jì)算功能強(qiáng),有大量的計(jì)算點(diǎn)和完整的計(jì)算機(jī)公式對模擬量進(jìn)行計(jì)算。用戶定義的公式能方便加入系統(tǒng),而不影響系統(tǒng)運(yùn)行。計(jì)算方法包括加、減、乘、除、積分、邏輯等。計(jì)算項(xiàng)目有:累加值、平均值、最大值、最小值、百分值以及P、Q、I 互相換算等。
4、人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)
4.1屏幕顯示器
全圖形顯示,可任意漫游、
移動(dòng)、無級縮放;高分辨率,畫面不抖動(dòng);多窗口技術(shù),可拼裝、重迭多幅畫面;顯示內(nèi)容:潮流圖,主結(jié)線圖,棒形圖,負(fù)荷曲線圖,周波曲線,報(bào)表,事件順序,地理位置,系統(tǒng)配置,系統(tǒng)工況,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格,定值參數(shù)表等;曲線和棒圖,均可動(dòng)態(tài)生成,且能進(jìn)行常量參數(shù)的設(shè)置與修改;可在線修改畫面顯示的報(bào)表曲線,修改后,其它所有工作站均顯示修改后的內(nèi)容;任何畫面,均可打印或拷貝。
4.2模擬屏
可實(shí)現(xiàn)一次系統(tǒng)圖的顯示功能。整屏采用鑲嵌式,表面活動(dòng)式,弧型排列,易于作圖修改,微機(jī)控制,實(shí)現(xiàn)不下位操作。遙信位置顯示可用燈光或翻牌式;遙測數(shù)據(jù)顯示采用3位數(shù)帶箭頭,串行通信,在全屏分布嵌裝的LED小型顯示器。
可與主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方便接口,時(shí)鐘可與GPS接口。
5、主站配套設(shè)備及人員配備
5.1調(diào)度室及遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)房
5.1.1調(diào)度室[1]
面積80-100M2,防塵有空調(diào),地面以下布纜方便。
5.1.2遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)房[1]
防塵,帶空調(diào),溫度保持在20~25℃,濕度40%-75%,有抗靜電、抗干擾、抗浪涌措施。有良好的工作接地,接地電阻〈0.5Ω,接地引線獨(dú)立,并與建筑物絕緣。
兩路交流
電源經(jīng)兩臺(tái)隔離變壓器并自動(dòng)切換帶兩臺(tái)
UPS電源,供全部主站設(shè)備負(fù)荷。UPS交流失壓后供電時(shí)間不少于4小時(shí)。
5.1.4遠(yuǎn)動(dòng)通信柜
通信電纜先進(jìn)配線柜,再接到測試柜,應(yīng)有保安措施。主要設(shè)備:通道配線柜(100回線,帶保安模塊);通道測試柜(80回線,具有雙通道自動(dòng)切換功能)。
5.2人員配備
調(diào)度
自動(dòng)化人員應(yīng)設(shè)專職
2-3人,其中:計(jì)算機(jī)專業(yè)1人;繼電保護(hù)、自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)1-2人。
6、投資效益分析
縣級調(diào)度
自動(dòng)化的建設(shè)與發(fā)展,促進(jìn)了電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,投資效益顯著。它不僅提高了企業(yè)工作效率,有利于調(diào)度人員專心管理電網(wǎng),及時(shí)掌握用電情況,還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常隱患,減少和避免事故的發(fā)生。對于及早發(fā)現(xiàn)的事故做到快速處理,最大限度的減少停電損失。其歷史數(shù)據(jù)的保存功能,有利于電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)分析,高級應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn),還可以促進(jìn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度,減少網(wǎng)損,并為全面實(shí)行變電站無人值班,打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
7、結(jié)束語
隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)的不斷完善與發(fā)展,為確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行,縣級電網(wǎng)調(diào)度
自動(dòng)化的發(fā)展和普及也起到了尤為重要的作用,它的建立為整個(gè)地區(qū)電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了有利保障。
參考文獻(xiàn)
[1]國家電力調(diào)度通信中心,湖南電力調(diào)度通信局 《電力調(diào)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編(第五分冊)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 北京:中國電力出版社,1999年,5月