RCS-9000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行

1、    RCS-9000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行0引言深圳是我國(guó)最早開(kāi)展變電站無(wú)人值班的城市之一。早期，主要采取RTU實(shí)現(xiàn)“四遙”，即遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)。通過(guò)RTU與調(diào)度通信，由調(diào)度中心運(yùn)行值班人員對(duì)變電站進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，再輔以操作隊(duì)定期巡視，以保證變電站正常穩(wěn)定運(yùn)行。采用這種方式，在當(dāng)時(shí)確實(shí)緩解了每年新建大量變電站而熟練運(yùn)行人員嚴(yán)重不足的矛盾，保證了城市供電。隨著時(shí)間的推移與技術(shù)的進(jìn)步，采用這種方式已不能滿(mǎn)足變電站經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的需要，主要 0 引言深圳是我國(guó)最早開(kāi)展變電站無(wú)人值班的城市之一。早期，主要采取RTU實(shí)現(xiàn)“四

2、遙”，即遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)。通過(guò)RTU與調(diào)度通信，由調(diào)度中心運(yùn)行值班人員對(duì)變電站進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控，再輔以操作隊(duì)定期巡視，以保證變電站正常穩(wěn)定運(yùn)行。采用這種方式，在當(dāng)時(shí)確實(shí)緩解了每年新建大量變電站而熟練運(yùn)行人員嚴(yán)重不足的矛盾，保證了城市供電。隨著時(shí)間的推移與技術(shù)的進(jìn)步，采用這種方式已不能滿(mǎn)足變電站經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的需要，主要體現(xiàn)在以下兩方面：RTU與變電站其他二次設(shè)備例如繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置等交換信息，主要采用空接點(diǎn)、電纜接線(xiàn)方式，少量的采用數(shù)據(jù)通信方式，傳輸保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。變電站站內(nèi)二次接線(xiàn)復(fù)雜，可靠性和靈活性差。由于RTU僅擔(dān)負(fù)變電站實(shí)時(shí)信息的傳輸，變電站內(nèi)還有大量非實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息未能

3、處理和傳輸，需要操作隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)去解決和處理，延緩了變電站異常、故障的發(fā)現(xiàn)和處理時(shí)間。針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合深圳220kV經(jīng)貿(mào)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，我們采用RCS-9000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)解決上述問(wèn)題。1 經(jīng)貿(mào)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求220kV經(jīng)貿(mào)變電站是一個(gè)新建的無(wú)人值班變電站。該變電站有220kV，110kV和10kV等3個(gè)電壓等級(jí)。220kV采用雙母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)分段接線(xiàn)，最終規(guī)模4回線(xiàn)；110kV采用雙母線(xiàn)單分段接線(xiàn)，本期4回出線(xiàn)，遠(yuǎn)期8回出線(xiàn)；10kV采用單母分段接線(xiàn)，現(xiàn)有24回饋線(xiàn)，遠(yuǎn)期達(dá)到36回饋線(xiàn)。3臺(tái)主變進(jìn)行有載調(diào)壓。對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)提出以下要求：a采用先進(jìn)的繼電保護(hù)和自動(dòng)

4、控制技術(shù)，滿(mǎn)足電網(wǎng)和變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，裝置具有很高的可靠性1；b應(yīng)滿(mǎn)足集中監(jiān)視和控制的要求，盡可能提供變電站內(nèi)來(lái)自一次和二次設(shè)備的各種信息，以便提高保護(hù)和控制功能的辨別能力，滿(mǎn)足電網(wǎng)監(jiān)控和管理信息化、智能化的要求；c簡(jiǎn)化二次回路，節(jié)省大量電纜；d保護(hù)測(cè)控裝置應(yīng)可靈活安裝，既可就地安裝也可組屏安裝；e裝置應(yīng)具有良好的抗電磁干擾能力，可抗御電力系統(tǒng)一次設(shè)備操作產(chǎn)生的電磁干擾；f應(yīng)能利用各種現(xiàn)代通信手段傳遞變電站各種信息，例如使用電話(huà)撥號(hào)自動(dòng)遠(yuǎn)傳故障錄波信息、使用電力線(xiàn)載波或其他專(zhuān)用通信線(xiàn)路實(shí)時(shí)傳輸變電站各種實(shí)時(shí)信息等；g應(yīng)以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班為目標(biāo)，可快速進(jìn)行控制和操作；h應(yīng)可擴(kuò)充，方便維護(hù)，最

5、大限度地減少擴(kuò)建工作和投資，降低維護(hù)費(fèi)用。2 RCS-9000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)RCS-9000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是根據(jù)變電站的特點(diǎn)，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，利用最新的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，按照變電站自動(dòng)化整體解決方案，統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)，將保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視和控制緊密集成而形成的新型變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)由間隔層、變電站層以及連接間隔層與變電站層的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)3部分組成。間隔層主要由保護(hù)、測(cè)控單元組成。保護(hù)、測(cè)控單元可就近安放在開(kāi)關(guān)柜上或開(kāi)關(guān)場(chǎng)，通過(guò)光纖或計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與變電站計(jì)算機(jī)通信，交換信息。變電站層采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提供多種結(jié)構(gòu)形式，可以是單機(jī)系統(tǒng)，也可以是多機(jī)系統(tǒng)；靈活性好

6、，可靠性高，且方便系統(tǒng)擴(kuò)展。變電站層為變電值班人員、調(diào)度運(yùn)行人員提供變電站監(jiān)視、控制和管理功能，界面友好，易于使用。組件技術(shù)的使用，可以實(shí)現(xiàn)軟件功能“即插即用”，能很好地滿(mǎn)足綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的需要。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持單網(wǎng)或雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，支持全以太網(wǎng)，也提供其他網(wǎng)絡(luò)。雙網(wǎng)采用均衡流量管理，有效地保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。通信協(xié)議采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可方便地實(shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備互聯(lián)?？梢赃x用光纖組網(wǎng)，以增強(qiáng)通信抗電磁干擾能力。提供遠(yuǎn)動(dòng)通信功能，可以不同的通信協(xié)議向不同的調(diào)度所或集控站轉(zhuǎn)發(fā)不同的信息報(bào)文。利用全球定位系統(tǒng)（GPS），支持硬件對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，減少了GPS與設(shè)備之間的連線(xiàn)，方便可靠，對(duì)時(shí)準(zhǔn)確。對(duì)于

7、變電站層與間隔層的連接，結(jié)合變電站與電網(wǎng)控制中心交換信息的需要，采用網(wǎng)關(guān)代替某些自動(dòng)化系統(tǒng)中常用的通信控制器，具有很多優(yōu)點(diǎn)2。安全性：網(wǎng)關(guān)起著類(lèi)似服務(wù)器的作用，連接網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，可將安全措施與通信功能集于一體，有效地隔離網(wǎng)絡(luò)外部的影響；網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性：便于連接不同制造廠家的設(shè)備，以避免被拴于給定時(shí)間的特殊開(kāi)發(fā)或受控于極少數(shù)供貨廠商；網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)：允許改變和修改部分系統(tǒng)而無(wú)需較大的費(fèi)用。系統(tǒng)主要功能有：數(shù)據(jù)采集和處理、超高壓線(xiàn)路和低壓饋線(xiàn)保護(hù)及測(cè)控、備自投、低頻減載、自動(dòng)同期、電壓無(wú)功控制等自動(dòng)控制功能；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理，例如電量統(tǒng)計(jì)、電壓合格率統(tǒng)計(jì)以及主變負(fù)荷率計(jì)算等；異常和事故報(bào)警及處理、保護(hù)及故障信

8、息管理和處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。3 RCS-9000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)31 變壓器保護(hù)由于技術(shù)上的限制，傳統(tǒng)的變壓器主、后備保護(hù)分別由多個(gè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)和完成。有的變壓器雖配置了3套保護(hù)，但實(shí)際上僅僅實(shí)現(xiàn)了變壓器保護(hù)所要求的各部分功能，并沒(méi)有物理上的雙重化。如果主保護(hù)、后備保護(hù)或非電量保護(hù)3臺(tái)裝置中1臺(tái)出現(xiàn)故障，則整個(gè)變壓器將失去整個(gè)保護(hù)功能，不得不停運(yùn)。220kV經(jīng)貿(mào)變電站選用了RCS-978新型變壓器保護(hù)，該變壓器保護(hù)利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大處理能力，結(jié)合信息共享和交換，將變壓器主、后備以及非電量保護(hù)集成在一個(gè)裝置中，大大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)，且可方便地實(shí)現(xiàn)變壓器主、后備保護(hù)

9、雙重化”32 誤報(bào)警遙信變位誤報(bào)警一直是SCADA系統(tǒng)和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)較難解決的問(wèn)題。經(jīng)仔細(xì)分析，將遙信變位誤報(bào)警原因歸為3類(lèi)：電磁干擾、觸點(diǎn)接觸不良或抖動(dòng)、變位信號(hào)處理。對(duì)于前兩類(lèi)原因引起的誤報(bào)警，已有比較多的經(jīng)驗(yàn)，解決得比較好“'。而對(duì)于第3類(lèi)原因引起的誤報(bào)警，則差異較大，困難在于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類(lèi)型比較多，每種設(shè)備的信號(hào)具有自己的特征，且與過(guò)程密切相關(guān)。若不了解這些情況，簡(jiǎn)單處理變'位信號(hào)，必然存在一些缺陷。例如，控制回路出現(xiàn)異常或斷路器處于分合轉(zhuǎn)換中間狀態(tài)時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生控制回路斷線(xiàn)信號(hào)。而斷路器分合中間狀態(tài)產(chǎn)生的控制回路斷線(xiàn)信號(hào)卻是一種正常狀態(tài)，不必報(bào)警；又如，液壓或

10、氣壓操作機(jī)構(gòu)斷路器電機(jī)打壓信號(hào)并不需要在斷路器每次操作后給予報(bào)警，僅僅在頻繁出現(xiàn)該信號(hào)時(shí)才需要報(bào)警。針對(duì)上述原因，改進(jìn)了遙信變位處理，按照各種設(shè)備遙信信號(hào)的特征和處理要求，進(jìn)行變位處理，結(jié)合強(qiáng)有力的抗干擾措施，與現(xiàn)場(chǎng)密切配合，較好地解決了遙信誤報(bào)警問(wèn)題。33 事故總信號(hào)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)取代了常規(guī)的變電站二次設(shè)備，變電站運(yùn)行信息和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)、大屏幕顯示器顯示出來(lái)。告警采用數(shù)字信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)，已不再使用事故總信號(hào)。然而，在系統(tǒng)運(yùn)行中，現(xiàn)有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)一般是通過(guò)事故總信號(hào)來(lái)區(qū)別告警信號(hào)是否為事故信號(hào)，若是事故信號(hào)，則在告警的同時(shí)顯示出告警信號(hào)所在廠站的電氣一次接線(xiàn)圖回面，這就提

11、出了需要事故總信號(hào)的要求。事故總信號(hào)在變電站中是由保護(hù)動(dòng)作信號(hào)或其他事故信號(hào)合成而產(chǎn)生的。對(duì)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，在與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信時(shí)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)及其他事故信號(hào)往往均上傳，等于得到了事故總信號(hào)，因而上傳事故總信號(hào)是沒(méi)有必要的。現(xiàn)在限于現(xiàn)有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的需要，不得不上傳事故總信號(hào)，浪費(fèi)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分資源，且系統(tǒng)缺乏靈活性。因而，在此提出這個(gè)問(wèn)題，希望在今后調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造中予以解決。34 遠(yuǎn)方復(fù)歸變電站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中碰到的另一個(gè)問(wèn)題是保護(hù)遠(yuǎn)方復(fù)歸。常規(guī)變電站二次設(shè)備使用保護(hù)復(fù)歸功能，主要依靠信號(hào)繼電器和光字牌指示保護(hù)動(dòng)作或異常，為了確保其信號(hào)引起運(yùn)行人員的注意并進(jìn)行處理，保護(hù)在發(fā)出該信號(hào)后，應(yīng)自保持直至手動(dòng)復(fù)歸。若運(yùn)行人員未復(fù)歸保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，則下一次發(fā)生保護(hù)動(dòng)作時(shí)，運(yùn)行人員無(wú)法知道電網(wǎng)又發(fā)生事故。采用變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，保護(hù)