摘 要:本文對縣級電網調度自動化的遠動系統、計算機系統、人機聯系系統、主站配套設備及人員配備進行設計選型,提出典型的系統配置方案,并對投資效益進行了分析,為縣級電網調度自動化系統的發展提供了可靠的技術依據。
關鍵詞:電網;自動化;設計選型
1、引言
隨著縣區經濟的不斷發展和人民生活水平的日益提高,針對縣區供電負荷的不斷增長和對供電質量要求的不斷提高,為適應縣區用電負荷的穩步增加,加快電力事業發展的步伐,提高工作效率及事故處理速度,更好的為用戶提供保質保量的電能,切實保證電網安全、穩定、經濟的運行,全面實現縣級電網調度
自動化勢在必行。
2、遠動系統
2.1.1.1原則要求
滿足電網實時信息采集的整體性及完整性,全面反映電網的運行工況;
信息采集的數量和范圍應有一定的冗余度;滿足電網統一調度、分級管理的調度管理體制需要。
2.1.1.2 35kV變電站典型結構
35kV變電站一次系統主要組成設備包括:35kV母線1段;10kV母線2段;主變壓器2臺;35kV線路開關1臺;主變35kV側進線開關2臺;主變10kV側進線開關2臺;10kV母聯開關1臺;10kV出線開關8臺。
根據功能規范選取,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
自動化,
RTU也可選取。按模擬量、狀態量、脈沖量、數字量、遙控量、遙調量就其數量分別進行統計,詳見表2-1、2-2、2-3。
表2-1 分站模擬量采集一覽表
|
序
號 |
被監控設備 |
|
|
共
計 |
|
名稱 |
數量 |
量名 |
數量 |
量名 |
數量 |
|
1 |
35kV線路 |
1 |
P、Q、Ib |
3 |
Ia、Ic |
2 |
5 |
|
2 |
主變35kV進線 |
2 |
P、Q、Ib |
6 |
Ia、Ic |
4 |
10 |
|
3 |
主變10kV進線 |
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母聯開關 |
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 |
22 |
|
32 |
|
66 |
98 |
常用
信息采集量為
32個,取64個;無人值班擴充信息采集量后為98個,取128個。
2-2 分站狀態量采集一覽表
|
序號 |
狀態量名稱 |
常用采集量 |
擴充采集量 |
小計 |
|
1 |
斷路器位置信號 |
14 |
|
14 |
|
2 |
刀閘位置信號 |
|
34 |
34 |
|
3 |
保護預告信號 |
1 |
|
1 |
|
4 |
總事故信號 |
1 |
|
1 |
|
5 |
通道故障信號 |
1 |
|
1 |
|
6 |
|
1 |
|
1 |
|
7 |
35kV單相接地信號(1段) |
1 |
|
1 |
|
8 |
10kV單相接地信號(2段) |
2 |
|
2 |
|
9 |
主變保護動作信號(2臺)。ㄍ咚、差動、過負荷) |
6 |
|
6 |
|
10 |
自動重合閘 |
1 |
|
1 |
|
11 |
開關機構故障信號 |
|
14 |
14 |
|
12 |
有載調壓器分接頭位置信號 |
20 |
|
20 |
|
13 |
速斷、過流信號 |
2X14 |
|
28 |
|
14 |
站用變失壓信號 |
|
1 |
1 |
|
15 |
|
|
1 |
1 |
|
16 |
低周減載動作信號 |
|
1 |
1 |
|
17 |
低周減載斷線信號 |
|
1 |
1 |
|
18 |
火災報警信號 |
|
1 |
1 |
|
19 |
大門打開信號 |
|
1 |
1 |
|
合計 |
76 |
54 |
130 |
常用狀態采集量為76個,取為128個;擴充后狀態采集量為130個,取為256個。
表2-3 分站其它各量采集一覽表
|
采集類別 |
被監控設備 |
常用采集量 |
|
名稱 |
數量 |
量名 |
數量 |
合計 |
|
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母聯及配線 |
9 |
YK |
9 |
|
遙調量 |
主變分接頭 |
2 |
YT |
2 |
4 |
|
補償電容器 |
2 |
YT |
2 |
數字量為1,取為1-2;脈沖量為22,取為16-32;遙控量為14,取為16-32;遙調量為4,取為2-4。
RTU應能采集并傳送以上各表中的
信息給調度主站,并加以采集處理。
2.2遠動終端選型
2.2.1總的要求
遠動終端采用分布式多
CPU,集中組屏,交流采樣;可接入模擬量64-128,狀態量128-256,脈沖量16-32,數字量1-2,遙控量16-32,遙調量2-4;規約采用標準Polling 、CDT規約;通信速率可取300、600、1200bit/s;通信口能與兩個調度通信,并有測試口,遠方診斷口和備用口;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)
根據縣調發展的要求,選取方案。
2.3遠動通道設置[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時誤碼率 ≤10-4;發送電平:-20—0db;接收電平:-40—0db;四線制雙工;雙通道自動切換由通道測試柜完成。
3、計算機系統
3.1計算機選型與系統配置
3.1.1系統選型原則
系統功能滿足SCADA及實用化要求,以及初步PAS功能;系統為開放式,可方便地升級和擴充軟硬件;技術先進實用;人機界面友好,操作簡單,易于學習掌握;采用標準接口和標準通信規約。
3.1.2系統配置方案
調度主站計算機系統宜采用與標準通信網絡互聯的分布式系統,客戶/服務器結構,商用數據庫,具體方案如下:
△方案一
本方案以SUN ULTRA工程工作站和UNIX操作系統為主體,配以PC機構成。包括:SUN ULTRA前置機2臺,SUN ULTRA服務器2臺,SUN ULTRA調度員工作站2臺,系統維護工作站1臺,運方工作站1臺,WEB工作站1臺均采用PC機,GPS衛星鐘1臺,網絡采用10M/100M雙以太網。本方案特點是:采用工程工作站,有優良的連續運行性能,UNIX操作系統比較成熟,系統運行穩定,缺點是UNIX不易掌握,系統造價高。
△方案二
本方案包括兩臺前置機或終端服務器,可以接收16臺RTU,雙機自動切換,2臺調度員工作站,2臺服務器,1臺維護兼報表工作站,1臺運方工作站,1臺WEB工作站全部采用較大配置的PC機,操作系統為WindowsNT,數據庫為SQL SERVER,GPS衛星鐘1臺,網絡為10M/100M雙以太網。集線器星型結構,雙主網、平衡負載,互為備用。對地調、MIS網、集控等網絡,通過路由器互連。
本方案的特點是:技術普及,硬件易購、易修、易于學習掌握,但難免有偶爾死機現象,或受病毒感染。
依據縣級電網調度規模,以及資金和技術等具體情況選取方案。
3.2計算機數據通信
3.2.1與地調計算機通信
能夠轉發與接收遙測、遙信及計算量;通信速率采用9600-64Kbit/s;規約采用部頒CDT或Polling;通道數量為1主1備。
3.2.2與模擬盤通信
能夠發送遙測遙信量;通信速率采用1200—9600bit/s;通道數量為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網通信
能夠發送實時信息和計算
信息;通信速率為
10M/100M;通信規約按網絡協議;通道為網絡方式。
3.3計算機軟件
3.3.1應配備的軟件
前置機軟件;操作系統軟件;SCADA系統及其支持軟件包括:數據采集軟件,SCADA處理軟件,數據庫管理軟件,調度員人機會話軟件,繪圖包軟件,報表打印軟件,向上級調度轉發軟件,WEB瀏覽軟件;PAS軟件包括:網絡拓撲,狀態估計,無功/電壓優化,網損計算,調度員在線潮流、負荷預報等。
3.3.2對數據庫的要求
3.3.2.1實時數據庫
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,有一定的操作容錯能力,有備份,一旦破壞,能及時恢復。實時性好,按系統的掃描周期及時刷新。能根據通道狀況、遙信動作等相關條件,判斷出錯數據,校正或放棄,對被封鎖的實時數據,應不能接收實時
信息。對實時數據庫的修改,要求全系統共享。
3.3.2.2歷史數據庫
對任何實時數據,均可按設定的歷史周期,自動存放,可隨時查詢,使用和通過畫面在線修改。歷史數據自動保存在硬盤上,也可以轉貯到磁帶或光盤上,長期存檔,且能重新裝回。硬盤上的歷史數據,保存時間不少于一年。計算功能強,有大量的計算點和完整的計算機公式對模擬量進行計算。用戶定義的公式能方便加入系統,而不影響系統運行。計算方法包括加、減、乘、除、積分、邏輯等。計算項目有: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、人機聯系系統
4.1屏幕顯示器
全圖形顯示,可任意漫游、
移動、無級縮放;高分辨率,畫面不抖動;多窗口技術,可拼裝、重迭多幅畫面;顯示內容:潮流圖,主結線圖,棒形圖,負荷曲線圖,周波曲線,報表,事件順序,地理位置,系統配置,系統工況,實時數據表格,定值參數表等;曲線和棒圖,均可動態生成,且能進行常量參數的設置與修改;可在線修改畫面顯示的報表曲線,修改后,其它所有工作站均顯示修改后的內容;任何畫面,均可打印或拷貝。
4.2模擬屏
可實現一次系統圖的顯示功能。整屏采用鑲嵌式,表面活動式,弧型排列,易于作圖修改,微機控制,實現不下位操作。遙信位置顯示可用燈光或翻牌式;遙測數據顯示采用3位數帶箭頭,串行通信,在全屏分布嵌裝的LED小型顯示器。
可與主站計算機系統方便接口,時鐘可與GPS接口。
5、主站配套設備及人員配備
5.1調度室及遠動機房
5.1.1調度室[1]
面積80-100M2,防塵有空調,地面以下布纜方便。
5.1.2遠動機房[1]
防塵,帶空調,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,接地引線獨立,并與建筑物絕緣。
兩路交流
電源經兩臺隔離變壓器并自動切換帶兩臺
UPS電源,供全部主站設備負荷。UPS交流失壓后供電時間不少于4小時。
5.1.4遠動通信柜
通信電纜先進配線柜,再接到測試柜,應有保安措施。主要設備:通道配線柜(100回線,帶保安模塊);通道測試柜(80回線,具有雙通道自動切換功能)。
5.2人員配備
調度
自動化人員應設專職
2-3人,其中:計算機專業1人;繼電保護、自動化、遠動專業1-2人。
6、投資效益分析
縣級調度
自動化的建設與發展,促進了電網的安全經濟運行,投資效益顯著。它不僅提高了企業工作效率,有利于調度人員專心管理電網,及時掌握用電情況,還能夠及時發現電網異常隱患,減少和避免事故的發生。對于及早發現的事故做到快速處理,最大限度的減少停電損失。其歷史數據的保存功能,有利于電網安全經濟分析,高級應用軟件的實現,還可以促進電網的經濟調度,減少網損,并為全面實行變電站無人值班,打下了堅實的基礎。
7、結束語
隨著我國城鄉電網建設的不斷完善與發展,為確保電網安全、經濟、穩定的運行,縣級電網調度
自動化的發展和普及也起到了尤為重要的作用,它的建立為整個地區電網的安全運行提供了有利保障。
參考文獻
[1]國家電力調度通信中心,湖南電力調度通信局 《電力調度技術標準匯編(第五分冊)電網調度自動化與信息化技術標準》 北京:中國電力出版社,1999年,5月