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1、1.1 实现变电站自动化的意义 变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行、IT中的热点之一。所以成为热点，是建设的需要，日前全国投入电网运行的35 - 110kV变电站18000座(不包括用户变)，220kV变电站有 1000多座，500kV变电站大约有70座。而且每年变电站的数量以3%-5%的速度增长，也就是说每年都有数千座新家建变电站投入电网运行。同时，根据电网的要求，特别是自上个世纪末在我国全范围内开始的大规模城乡电网改造，不但要新建许多变电站，现有将近一半以的建设于上世纪六、七 年代、甚至还有五年代的老旧变电站因设备陈旧老化而面临改造。1.2 变电站综合自动化发展概述传统的3
2、5kV及以上电压等级的变电站的二次回路部分是由继电保护、当地监控、远动装置、故障录波和测距、直流系统与绝缘监视及通信等各类装置组成的，以往它们各自采用独立的装置来完成自身的功能，而且均自成系统，由此小可避免地产生各类装置之间功能相互覆盖，部件重复配置，耗用大量的连接线和电缆.分散式系统的特点是将现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件是保护和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电保护和监控功能，亦可以是现场的微机保护和监控部件，分别保持其独立性。在变电站控制室内设置内计算机系统 该系统也可布置在远方的集控站，对各现场单元部件进行通信联系。2. 110k
3、V变电站综合自动化系统概况2.1 变电站综合自动化分层配置的基本结构本变电站自动化是应用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机硬软件系统代替人工对变电站进行监控、测量、运行操作的自动化系统。具体的说就是将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置等），利用微机及网络技术，经过功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监控、测量、运行和操作。2.2 电气本体主变：SFSZ8-2*31500KVA进出线：110KV溃线2回，配电装置选择常规设备，户外中型布置，开关为六氟化硫断路器，单母线分段带旁路；10KV溃线12回，配电装置为户内开关柜，开关真空断路器，单母分段接线。所用变：S
4、7100/10一台直流系统：智能型产品，有数据通讯接口，带一组免维护蓄电池的220KV直流系统。 变电站的一次系统图如下： 图21 一次系统示意图2.3 继电保护及二次回路(1) 变压器保护 主保护:采用二次谐波制动的差动保护、瓦斯保护、不带延时的差流速断作为差动保护作为变压器的主保护。 后备保护:采用10.5kV相间低压闭锁的一次过电流保护，有选择跳分段或主变及电容器开关。(2) 变压器备自投装置启动条件:在二台主变一工一备的运行状态下，运行主变差动、瓦斯保护动作跳变压器及电容器开关。运行主变二次无电压、一次无电流。自投备用主变两侧开关，并保证自投一次。(3) 10.5kV分段开关备自投装置
5、启动条件:在二台主变二次侧分裂运行状态下，一台主变差动、瓦斯保护动作，跳变压器及本侧电容器开关。主变二次无电压、一次无电流。检另一台主变二次有电压，自投分段开关，并保证自投一次。 3 变电站综合自动化系统设计3.1 设计目标 变电站微机监控和管理系统能对变电站的一次设备进行监视、测量、保护、控制和记录，并能与其他保护或智能设备等相连接，实现变电站综合自动化。变电站运行值班方式为少人或无人值班方式，在变电站级可通过监控系统对变电站高压设备进行监视、测量、控制并记录处理各种信息 并且可由位于远方的控制中心对该站高压设备进行监视、测量、控制并记录处理各种信息。3.2 硬件系统设计综合自动化系统中的计
6、算机监控与管理部分采用标准化设计、灵活可靠的计算机网络体系，且功能分布、结构分布、开放性好的成熟产品。它所用的主要如计算机、打印机、计算机网络等应为在国际市场上著名的、占有一定市场产品，符合计算机产业的发展方向和适应电力工业应用环境，应具有较好的技术支持。3.2.1 智能单元与站级主控制计算机 本系统基本配置为一台标准的微型计算机作为站级控制计算机。现场智能单元采用南京电力设备总厂的HSX 5010通信处理装置与保护装置配合使用。 微型计算机应包括:主机1台，操作键盘1个，鼠标1个，彩色显示器1台，宽行针式打印机一台，调制解调器一台。3.2.2 音响报警装置 选AW E64系列声卡，可安装在主
7、控制计算机上，并配有高保真有源音箱，由计算机驱动音响报警，音量可调，语音文件可根据现场情况录制定义。3.2.3 计算机网络 综合自动化系统通过网络部件将控制设备、保护设备连成一个计算机局域网，它具有高速传输能力和极高的可靠性，包括网络通信的连接装置。通信媒介采用光缆、同轴电缆。3.3计算机监控系统软件设计3.3.1操作系统变电站监控和管理系统经常要同时执行几项任务，例如与通讯网管设备通信，系统登陆、为I/O点记录历史信息、报警生成、画面更新、报表打印等多任务环境下，每项任务或线程都运行在自己的环境下，并有自己的优先级，由操作系统安排CPU来执行。3.3.2应用软件及支持软件环境设计（1）数据库
8、及数据库管理系统系统采用标准的中文ACCESS 97做为历史数据库的存取和处理，同时系统也使用基于内存的实时数据库管理系统，具有以下特点: 实用性:即对数据库的快速访问，对数据库的访问时间短，即使在并发操作下也能满足实时功能要求。 灵活性:系统可提供多种访问数据库的方式，系统SQL接口支持微软公司的开放数据库连接 (ODBC)接口，允许系统存取各种常用的数据库系统文件。 可维护性:提供数据库维护和转换工具，用户可在线监视和修改数据库内的各种数据，并能把历史数据库转存成其他数据格式。（2）网络系统变电站级网络采用成熟可靠的以太网络，通讯协议选用标准TCP/IP协议，管理综合自动化通讯处理装置之间
9、的数据通信，保证它们地有效传送、不丢失。它支持光纤通讯网络和双总线网络，自动检测网络总线和各个节点的工作状态，并能自动选择、协调各个节点的工作和网络通信。3.3.3 监视与控制模块设计（1）监控操作设计操作模块主要完成 RTU各种定值的设定及(遥控)断路器的开、合以及调整无功补偿及电压调节及变压器有载分接开关的操作。遥控 (遥调)操作分以下几个步骤:集控站向RTU发出遥控(遥调)选择指令；RTU向集控站返回返校命令，以验证选择对象着却与否；如果选择正确，集控站向RTU发送遥控 (遥调)执行指令，RTU执行应操作。 RTU定值的读取与设定：根据通信规约，可以读取、设定RTU参数的通讯数据。当调度
10、方或继电保护、远动工程师在远方 (本功能仅限定专业人员应用)实现成功记录后，系统自检命令缓冲区是否为空，读取缓冲区命令，然后检查命令是否发出。根据接收情况返回接收信号，远方确认命令指示无误后执行操作，当有确认打印的时候还可以实现打印等进行核对，确认无误后执行，并反馈执行情况。 （2）报表输出模块设计报表是变电站后台机监控系统不可缺少的部分，利用ACCESS 97本身所具有的报表设计工具，结合相应的原始数据表，可以制作具有一定灵活性的报表。不过由于 ACCESS 97自身的局限性，只能制作样式较为简单的报表，对于复杂些的报表，系统就无法满足。 3.4 系统设备(1) 变电站层（站用控制层）站用控
11、制层负责全站各主要电气设备的监视、测量和报警等功能，同时与调度系统进行通信，实现遥测、遥信、遥控、遥调等远动功能。变电站各设备布置在变电站主控制室内。主机采用工控机:CPU: P4 2GHz内存: 1G硬盘: 120G网卡： 1G另外标准鼠标、键盘，全套软件（包括所有系统软件、支持软件、应用软件）远动工作站:CPU: P4 2GHz内存: 1G硬盘: 120G网卡： 1G另外标准鼠标、键盘，全套软件（包括所有系统软件、支持软件、应用软件）(2) 间隔层设备 间隔层负责对相应的电气设备进行监控、控制和保护，它将所采集到的控制、保护、测量、报警等信号进行处理，然后将数据信息经现场总线网络传至站控层
12、。当站用控制级故障或退出运行时，不影响各就地控制和保护单元的功能。间隔层各控制单元相互独立，互不影响，功能上不依赖与通信网和监控主机，增强整个系统的可靠性和可用性。间隔层所需要的阻隔成套设备如下：10kV组:10kV出线柜 24面10kV母联柜 1面10kV电容器柜 4面10kV接地变柜 2面110kV组:110kV进线柜 1面1主变保护测控柜 1面2主变保护测控柜 1面主控柜 1面组屏图如下： 图31 组屏示意图根据以上的变电站综合自动化的要求，系统所采用的设备见附录采购单。4 系统功能说明及性能指标4.1 成套设备功能说明4.1.1 110KV 间隔保护功能：110KV 采用的是内桥接线方
13、式，进线不需配置保护，由上一级线路保护完成或主变后备保护承担。 配置一台 HSF5913 三相操作箱分别对应于两条进线和桥开关，具有防跳、压力闭锁等功能。 测控功能：针对 2 回110KV进线和桥开关分别设置一台 HSD5110 数字式断路器测控装置，其功能如下： 遥测量：Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ux、Uab、Ubc、Uca、P、Q、COS 遥信量：16组 220V/110V开入量遥控量：8 路开出（4 个对象的遥控可用于本间隔的断路器、刀闸的控等。自动控制功能：配置一台HSB5620 数字式备用电源自投装置，其功能如下： 4.1.2 主变间隔保护功能： 主保护：配置 HST531
14、0 数字式变压器主保护装置，含有纵联差动保护（进线、桥、低压侧三侧差动）、过负荷告警、过负荷启动通风、过负荷闭锁调压等功能，同时7 路外部开入遥信的功能。 后备保护：按侧配置，高压侧配置一台HST5420 变压器后备保护装置，含有两段式复合电压方向过流保护（复合电压可取两侧电压），三段式零序方向过流保护，间隙零流保护，间隙零压保护，过负荷告警等功能，同时具有高压侧的遥测（Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、COS、f）、遥信（7 组220V/110V开入量）等功能，低压侧配置一台 HST5320 变压器后备保护装置，含有三段式定时限相间过流保护，充电保护，过负荷
15、发信，零序电压发信，低压侧操作回路等功能，同时具有高压侧的遥测（Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、COS、f）、遥信（7 组220V/110V开入量）、遥控（本侧断路器）等功能。测控功能：针对主变间隔配置一台 HSD5120数字式变压器测控装置，其功能如下： 遥测量：主变分接头档位的采集，主变温度三组 遥信量：16组 220V/110V开入量 遥控量：主变档位的调节，中性点刀闸的控制4.1.3 10KV 间隔 采用就地安装方式，配置“四合一”保护测控装置.(1)10KV出线柜 针对 10KV 出线间隔配置一台 HSL5520 数字式线路保护测控装置。保护功能： 三段式定时限相间过流保护 反时限相间过流保护 小电流接地选线 自动控制功能：HSL5520 装置具有接地选线功能，当 3U010V 时,装置会自动录下 3U0、
