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變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在某物流園35kV變電站應(yīng)用

 更新時間:2023-01-28 點擊量:260

蔣超萍

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214400

 要:Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng),是我司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求,總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進經(jīng)驗,專門研制出的新一代電力監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有保護、遙測、遙信、遙脈、遙調(diào)、遙控功能,可實現(xiàn)無人或少人值守功能,為監(jiān)控系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案。系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),整個監(jiān)控系統(tǒng)在物理上分為兩個層:站控層和間隔層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議,物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、等通信規(guī)約。

關(guān)鍵詞:變電站綜合自動化系統(tǒng);無人值守。

1.概述

該物流園變電站為全戶內(nèi)兩層布置。一樓西側(cè)為主變室。東側(cè)為10kV配電裝置室,東北側(cè)為二次設(shè)備室。二層?xùn)|側(cè)為35kV 配電裝置室,西北側(cè)為10kV電容器室。35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜,戶內(nèi)單列布置;10kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜,戶內(nèi)雙列布置。35kV供電系統(tǒng)采用雙母線分段系統(tǒng),共有13面高壓開關(guān)柜;10kV供電系統(tǒng)采用雙母線分段系統(tǒng),共有21面高壓開關(guān)柜;綜合自動機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在電氣監(jiān)控室。

根據(jù)用戶配電系統(tǒng)管理需求,需要對35kV開關(guān)柜、10kV開關(guān)柜、35kV/10kV主變、交直流系統(tǒng)等進行全方面監(jiān)控與保護,及時發(fā)現(xiàn)故障故障,保證配電系統(tǒng)可靠運行。

結(jié)合用戶實際生產(chǎn)工藝要求,為實現(xiàn)本項目35kV變電站的全方面監(jiān)控與管理,在35kV和10kV配電回路中配置AM5SE系列進線保護、主變保護及各種出線保護裝置;在總進線處配置APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。

在電氣監(jiān)控室配置一套Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng),通過通信管理機及網(wǎng)絡(luò)交換機實時采集微機保護裝置、電能質(zhì)量等二次設(shè)備數(shù)據(jù),實現(xiàn)整個物流園區(qū)供配電系統(tǒng)的全方面電力監(jiān)控與自動化管理。在電氣監(jiān)控室配置一套整體化電源系統(tǒng),為整個變電站的斷路器、二次設(shè)備及監(jiān)控主機等重要設(shè)備運行提供穩(wěn)定可靠的電源。


圖1 物流園電氣監(jiān)控中心圖

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動化系統(tǒng)通過智能電力監(jiān)控裝置、通訊網(wǎng)絡(luò)和計算機軟件,實現(xiàn)供配電系統(tǒng)在運行過程中的數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)視、事故記錄和分析、繼電保護等,完成園區(qū)的安全供電、用電管理和運行管理。系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu):即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。

現(xiàn)場設(shè)備層:包含微機保護、智能操控、多功能儀表、計量表等設(shè)備,用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、電氣接點溫度等數(shù)據(jù),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(xiàn)場設(shè)備良好的運行環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)通訊層:包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)存儲,分散10kV變電站通過數(shù)據(jù)采集箱(內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān))采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺;同時網(wǎng)關(guān)充當(dāng)遠動通信裝置,將現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過交換機經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng)。

平臺管理層:l變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺、國網(wǎng)浙江杭州市蕭山區(qū)電力調(diào)度控制中心平臺。


圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.解決方案

本項目35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜,本期及遠景進線2回,采用單母線分段,本期新上柜中,有2臺進線隔離柜,2臺計量柜,2臺進線開關(guān)柜,2臺壓變柜,2臺主變進線開關(guān)柜,1臺母線分段開關(guān)柜,1臺母線分段隔離柜。為預(yù)留遠景可能的3#主變,在35kVⅡ段母線PT柜與2#主變柜間空余一個柜位,日后可插入新柜。開關(guān)柜具有可靠的“機械五防"功能,進線開關(guān)與進線隔離手車間設(shè)置電器連鎖。

圖3 35kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖

10kV配電裝置采用金屬鎧裝中置式開關(guān)柜,本期出線2回,采用單母線分段。本期新上9臺開關(guān)柜,其中有1臺主變進線開關(guān)柜,1臺電容器柜,2臺站用變柜,1臺分段開關(guān)柜,1臺分段隔離柜,2臺饋線柜,1臺母線PT柜。柜間母線橋1座,主變母線橋1座。其中10kVⅡ段待二期建設(shè)。

圖4 10kV開關(guān)室一次系統(tǒng)圖

3.1.方案綜述

本次工程采用分層分布式綜合自動化系統(tǒng)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)的微機監(jiān)控系統(tǒng)。本期配置:遠動主機屏1面,公用測控屏1面,電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏1面,#1主變保護測控屏1面,電能計量屏1面,整體化電源系統(tǒng)屏共7面,上述綜合自動化屏在二次設(shè)備室內(nèi)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化裝置,35kV及10kV母設(shè)按間隔配置測控裝置,上述設(shè)備均就地布置相應(yīng)間隔開關(guān)柜內(nèi)。各柜內(nèi)安裝的保護、測控裝置的信息均通過103協(xié)議通過以太網(wǎng)通道上送至站控層。二次設(shè)備室內(nèi)設(shè)備GPS時鐘對時采用電B碼,35kV、10kV開關(guān)室內(nèi)保護測控裝置采用網(wǎng)絡(luò)對時。

本工程配置站用變壓器2臺(容量為50kVA),其中1臺作為遠景備用;直流系統(tǒng)電壓為110V,蓄電池(容量200Ah,54只/2V)組屏2面。整體化電源系統(tǒng)共組屏7面布置于二次設(shè)備室,至監(jiān)控后臺的報文采用通信軟報文加硬接點方式。

全站N600有且僅有一點接地,該接地點設(shè)在#1主變保護測控屏上。

本工程設(shè)電能計量屏(主變35kV、主變10kV側(cè)各1只電能表)1面,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(guān)柜。其中計量關(guān)口設(shè)在35kV進線側(cè)。站內(nèi)電能表數(shù)據(jù)通過電能采集裝置ERTU上傳調(diào)度中心。

3.2.功能需求
3.2.1.本地數(shù)據(jù)采集

變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計34臺,本地設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測、遙信、電能三類數(shù)據(jù)。整體系統(tǒng)功能需求:

1) 數(shù)據(jù)采集及處理:通過間隔層設(shè)備實時采集現(xiàn)場各種電參數(shù)、開關(guān)量及溫度量、電能抄表值等;

2) 畫面顯示:各回路的合、分狀態(tài)、變位信息、保護設(shè)備動作及復(fù)歸信息、直流系統(tǒng)及所用變系統(tǒng)的信息、各測量值的實時數(shù)據(jù)、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、告警事件等各種歷史數(shù)據(jù)的存儲功能,以供查詢、分析、打印。

4) 報警處理:用戶可以根據(jù)自己的需要分類篩選有關(guān)報警,并將報警歸納于不同的報警窗口。

5) 應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能,避免越權(quán)操作;

6) 曲線分析功能:可以曲線形式展示實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的模擬量、電度量數(shù)據(jù),以便分析其當(dāng)前運行狀態(tài)及有關(guān)歷史趨勢;

7) 報表統(tǒng)計功能:通過報表,可以方便分析供電系統(tǒng)及各回路運行參數(shù),形成運行日報、月報、電能統(tǒng)計日報、月報、年報。

3.2.2.電力安全防護需求

為了加強該物流園配電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護,抵御黑*及惡意代碼等對監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊,以及其它非法操作,防止電力監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓和失控,和由此導(dǎo)致的變電站一次系統(tǒng)事故和其他事故,需制定電力安全防護方案。

該物流園配電工程內(nèi)配置變電站監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)、電能量采集裝置。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)

本站變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng),配置一臺監(jiān)控后臺主機兼操作員站。主要實現(xiàn)變電站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制功能,以監(jiān)測控制計算機為主體,加上檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)與被監(jiān)測控制的對象(生產(chǎn)過程)共同構(gòu)成的整體。在這個系統(tǒng)中,計算機直接參與被監(jiān)控對象的檢測、監(jiān)督和控制,采用IEC104規(guī)約、端口號2404,并實時與地調(diào)自動化主站系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。裝置操作系統(tǒng)采用64位WINDOWS 7旗艦版,數(shù)據(jù)庫版本為SQL Server 2008R2。

電能量采集裝置

本站配備了一套華云信息生產(chǎn)的型號為ERTU3000C電量采集終端。電量采集終端是一種用于采集、存儲和轉(zhuǎn)送電站關(guān)口表采集和生成的計量計費信息的裝置,配置2個以太網(wǎng)口,電源供電方式為:交直流220V。裝置通過與電度表通信,收集電度表采集和生成的計量計費信息。采集器通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)非實時業(yè)務(wù)與計量計費主系統(tǒng)通信,地調(diào)接入網(wǎng)上傳通信端口為1020,上報所采集和生成的的計量計費信息。

項目二次系統(tǒng)及生產(chǎn)廠商、操作系統(tǒng)具體版本號等情況如下:

表1 監(jiān)控系統(tǒng)或設(shè)備列表

表2 網(wǎng)絡(luò)及安全防護系統(tǒng)和設(shè)備列表

3.2.3.主機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加固

該物流園配電工程現(xiàn)場應(yīng)用的監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-1000,以及網(wǎng)絡(luò)邊界處的通信網(wǎng)關(guān)機ANet-2E4SM等,使用Windows的安全加固操作系統(tǒng),已關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),具體內(nèi)容如下:

(1) 確定生產(chǎn)控制大區(qū)計算機設(shè)備各網(wǎng)卡的IP地址正確配置

(2) 關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

(3) 禁止網(wǎng)絡(luò)非法外聯(lián);

(4) USB口、光驅(qū)用封條貼住,禁止USB、光驅(qū)移動介質(zhì)接入

(5) 強化口令密碼,刪除默認多余賬戶,不同的賬戶對應(yīng)不同的權(quán)限設(shè)置

(6) 禁止在計算機上安裝與運行監(jiān)控系統(tǒng)無關(guān)的軟件。

現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機、工控機、通信管理裝置,對網(wǎng)口實行MAC地址綁定,實現(xiàn)??趯S茫瑢τ诙嘤嗑W(wǎng)口進行關(guān)閉并用防塵塞封堵端口貼上“端口禁用標志"。

該物流園配電工程項目監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護如下圖所示:

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護圖


3.3.配置設(shè)備清單

表1 我司提供方案設(shè)備列表

3.4.現(xiàn)場應(yīng)用圖


圖6 35kV開關(guān)柜圖

圖7 10kV開關(guān)柜圖

圖8 35kV變壓器圖

 

圖9 通信室現(xiàn)場圖

4.系統(tǒng)功能
4.1.實時監(jiān)測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)人機界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中,10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)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、彈簧儲能狀態(tài)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(yù)告信。

圖10 實時監(jiān)測主界面圖

4.2.電能質(zhì)量分析

提供電能質(zhì)量檢測儀所采集數(shù)據(jù),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 電參量查詢界面圖

4.3.運行報表

能查詢各回路或設(shè)備指*時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、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(tǒng)計報表界面圖

4.4.網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖13 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

4.5.曲線查詢

在曲線查詢界面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(shù)等曲線。

 

圖14 曲線查詢界面圖

5.結(jié)語

變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的作用越來越顯著,對實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和運維管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和可靠運行水平起到了很大的作用,因此各個地區(qū)電網(wǎng)中的變電站要進一步加強綜合自動化系統(tǒng)水平,提高運維人員的技能,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

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