配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

1、配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 胡振國(guó) 王 劍 董文泉圖1 變電站與微機(jī)監(jiān)控位變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是在參考了目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化而作為一個(gè)分站系統(tǒng)研制開發(fā)出來的。本系統(tǒng)充分考慮了配電網(wǎng)信息量大的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上采用分布式RTU作為采集單元，設(shè)置586工控機(jī)進(jìn)行管理。在通信上支持DNP3.0和部頒Polling規(guī)約等多種規(guī)約，并且通信速率最高可達(dá)19200bps。除具備 傳統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的采集功能和遠(yuǎn)動(dòng)功能外，還具有遙測(cè)數(shù)據(jù)顯示、遙信、開關(guān)狀態(tài)顯示 、SOE事件監(jiān)視、開關(guān)操作、變壓器分接頭調(diào)整、電容器的投切等當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能及方便的圖 形編輯功能。工控機(jī)

2、還可實(shí)現(xiàn)饋線故障自動(dòng)診斷隔離與恢復(fù)供電功能、電壓和無功綜合自動(dòng)控制等功能。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)站內(nèi)RTU的管理采用RS-422局域網(wǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊同后臺(tái)工控機(jī)連接方式，桿上RTU可通過Modem 或無線通信經(jīng)多個(gè)RS-232口與后臺(tái)機(jī)相連，一條或幾條線路上的桿上RTU經(jīng)點(diǎn)-多點(diǎn)近距 Modem同變電站工控多串口(MOXA)相連，以實(shí)現(xiàn)與桿上RTU的通信，也可采用光纜，無線等其 他通信方式。與主站調(diào)度的通信采用微波、光纜、通信雙絞線等方式，其原理如圖1所示。 可根據(jù)變電站實(shí)際情況，靈活配置RTU數(shù)量，以適應(yīng)不同變電站的要求。2主要功能除實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)鼗颈O(jiān)控功能外，還可實(shí)現(xiàn)無功-電壓的綜合調(diào)節(jié)、線路的故障診斷、隔離

3、與 供電恢復(fù)、遠(yuǎn)方抄表的數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)發(fā)等功能。(1)數(shù)據(jù)采集：從現(xiàn)場(chǎng)采集全部數(shù)據(jù)信息，采集時(shí)間4s。(2)SOE事件記錄：可記錄遙信變位、開關(guān)/分接頭等操作、故障信息等事件，并可存儲(chǔ)5000 個(gè)SOE歷史記錄。(3)診斷功能：可手動(dòng)和自動(dòng)檢測(cè)RTU的通信狀態(tài)，并可在故障后啟動(dòng)RTU的通信。(4)控制功能：當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方遙控開關(guān)、分接頭調(diào)節(jié)，可手動(dòng)、自動(dòng)進(jìn)行電壓和無功的綜合控制，以及故障的自動(dòng)診斷、隔離與供電恢復(fù)。(5)顯示功能：主接線圖、開關(guān)狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖形顯示(包括曲線、棒圖、餅圖、表型圖等)、實(shí)時(shí)遙測(cè)表格、實(shí)時(shí)遙信表格、開關(guān)狀態(tài)表格、SOE記錄表格，通信報(bào)文的顯示。(6)設(shè)置功能：修改、添加

4、、刪除設(shè)備庫(kù)，顯示信息和開關(guān)狀態(tài)等。(7)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示功能：可存儲(chǔ)和顯示各種遙測(cè)量的歷史數(shù)據(jù)，并可以年月日為索引，以曲線、棒圖和數(shù)據(jù)表格的形式來顯示歷史數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)容量變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)串口數(shù)最多可擴(kuò)為66個(gè)，其中前置機(jī)和站內(nèi)RTU各占一口，站內(nèi)最多可管理64個(gè)RTU，總的串口數(shù)視具體情況而定，桿上每個(gè)串口最多可接9個(gè)RTU，并且還與距離有關(guān)。(1)站內(nèi)RTU由于站內(nèi)采用轉(zhuǎn)發(fā)模塊來管理RTU，最多可管理64個(gè)RTU。因此站內(nèi)系統(tǒng)的容量視RTU的配量而定，由于單個(gè)RTU具有較強(qiáng)的信息處理能力，因而可滿足不同變電站的要求。(2)桿上RTU根據(jù)桿上RTU配量多少而定，最多可接64個(gè)串口，每個(gè)串

5、口最多可接9個(gè)RTU。4電壓和無功綜合控制原理電壓和無功綜合控制是利用電壓、無功兩個(gè)判別量對(duì)電壓和無功實(shí)行綜合調(diào)節(jié)，以保證在合格范圍內(nèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無功基本平衡，利用電壓和無功構(gòu)成的綜合判據(jù)通常規(guī)定了電壓和無功的上下限，并把電壓和無功平面分成了9個(gè)區(qū)如圖2所示，根據(jù)電壓，無功在電壓和無功平 面上所處的位置建立相應(yīng)的控制規(guī)則。圖3 故障自動(dòng)診斷，隔離與恢復(fù)的開關(guān)動(dòng)作情況 圖4 兩級(jí)控制功能示意圖Q0-電容器組的無功補(bǔ)償容量Q下限-無功過剩 Q上限-無功不足圖2 采用模糊邊界的電壓和無功調(diào)節(jié)分區(qū)圖總的基本控制原則：保證電壓合格，無功基本平衡，盡量減少調(diào)節(jié)次數(shù)。5變電站故障自動(dòng)診斷、隔離與恢復(fù)的原理(1

6、)工作原理變電站故障自動(dòng)診斷、隔離與恢復(fù)分三個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)：第一步是利用出線開關(guān)、分段開關(guān)的自動(dòng)動(dòng)作情況和桿上RTU采集上來的故障信息，快速確定故障段。第二步是打開故障段兩端開關(guān)進(jìn)行故障隔離，劃分出本身未含故障源的停電區(qū)域，使受故障影響的線路縮小到最小的范圍。第三步是對(duì)未含故障源的停電區(qū)域?qū)ふ易顑?yōu)的恢復(fù)供電路徑，根據(jù)該路徑進(jìn)行恢復(fù)供電操作。路徑最優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)是供電可靠、離電源點(diǎn)最近等。對(duì)由此路徑形成的初步方案進(jìn)行潮流計(jì)算，以對(duì)各元件的負(fù)載進(jìn)行可行性檢驗(yàn)，若有過載等非正常運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)則對(duì)其進(jìn)行再調(diào)整，直至成功。獲得此路徑后，進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)操作來恢復(fù)未含故障源的停電區(qū)域的供電。以圖3所示的帶有聯(lián)絡(luò)開關(guān)的

7、線路為開環(huán)運(yùn)行的典型環(huán)形線路來分析故障自動(dòng)診斷、隔離與恢復(fù)的三個(gè)步驟，當(dāng)C段有永久故障時(shí)各個(gè)步驟中的開關(guān)動(dòng)作情況如圖3所示。(2)兩級(jí)控制故障的自動(dòng)診斷、隔離與恢復(fù)功能由變電站監(jiān)控機(jī)與主站控制計(jì)算機(jī)兩級(jí)控制來實(shí)現(xiàn)，本文主要介紹變電站這一級(jí)的實(shí)現(xiàn)方法。首先當(dāng)故障發(fā)生后，由變電站監(jiān)控機(jī)執(zhí)行分站故障的自動(dòng)診斷、隔離與恢復(fù)程序，判斷分析是否只在該站內(nèi)就可以達(dá)到故障的診斷、隔離與恢復(fù)。 對(duì)于不能達(dá)到的則發(fā)出一個(gè)消息或事件給主站控制計(jì)算機(jī)，執(zhí)行主站的故障自動(dòng)診斷、隔離與恢復(fù)程序，再進(jìn)行分析判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)完好的線段恢復(fù)供電，如圖4所示。獲得最優(yōu)的故障后恢復(fù)供電順序后，有兩種方式來實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電，一種是自動(dòng)方式，另一種是手動(dòng)方式。1)自動(dòng)方式：程序確定最優(yōu)恢復(fù)供電順序后，將操作順序、操作開關(guān)及其位置等信息以對(duì)話框的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來，并按照操作順序自動(dòng)下達(dá)每一步操作命令，在操作結(jié)束時(shí)給出操作成功與否的提示信息，當(dāng)操作成功時(shí)，系統(tǒng)圖上的系統(tǒng)狀態(tài)變?yōu)楣收媳桓綦x和恢復(fù)后的狀態(tài)。不成功時(shí)則給出在哪一步操作時(shí)發(fā)生了故障，供系統(tǒng)操作員來參考分析。這樣不僅減少了恢復(fù)供電所需的時(shí)間，而且同時(shí)也在一定程度上防止了調(diào)度員出現(xiàn)誤操作等情況 ，因而大大減少了用戶的停電時(shí)間，提高了城網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。2)手動(dòng)方式：當(dāng)確定最優(yōu)恢復(fù)供電順序后，將操作順序、操作開關(guān)及其位置等信息以