變電站監(jiān)控系統(tǒng)在交流特高壓試驗(yàn)示范工程中的應(yīng)用

變電站監(jiān)控系統(tǒng)在交流特高壓試驗(yàn)示范工程中的應(yīng)用

0監(jiān)控系統(tǒng)配置車站監(jiān)控信息系統(tǒng)作為整個車站生產(chǎn)運(yùn)行的一個完整監(jiān)控、測量、控制和管理的綜合性系統(tǒng)，是車站生產(chǎn)運(yùn)行的重要組成部分。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)備智能趨勢和監(jiān)測領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的更新和改進(jìn)，車站監(jiān)控系統(tǒng)正朝著數(shù)字、智能、層分布、標(biāo)準(zhǔn)化和遠(yuǎn)程發(fā)展的方向發(fā)展。作為中國第一個將探測高壓敏感應(yīng)用于交流特高壓商業(yè)線路的示范工程，考慮到交流特高壓電壓站相對于惡劣的電視環(huán)境和未來主電網(wǎng)的中心地位，必須建設(shè)強(qiáng)大可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、適合未來發(fā)展要求的能源站監(jiān)測信息系統(tǒng)。本文針對目前交流變電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r,結(jié)合特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)需求以及相關(guān)建設(shè)計(jì)劃,闡述了一些對于交流特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)的觀點(diǎn),以期對交流特高壓變電站的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行起到一定的參考作用。1特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的建議與常規(guī)交流變電站類似,特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè),應(yīng)遵循以生產(chǎn)和運(yùn)行為核心的原則,同時應(yīng)避免面面俱到和低水平重復(fù)開發(fā),立足于高水平、高起點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和集成,考慮到特高壓變電站嚴(yán)峻的電磁環(huán)境,建設(shè)一個安全先進(jìn)的變電站監(jiān)控系統(tǒng),爭取最大經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):(1)通過間隔層,收集和管理變電站各系統(tǒng)單元的實(shí)時數(shù)據(jù),加強(qiáng)對變電站運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測,提高變電站安全生產(chǎn)水平,對于間隔層數(shù)據(jù)的保護(hù)除應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時有一定考慮以外,針對特高壓變電站的嚴(yán)格電磁防護(hù)要求,其交換數(shù)據(jù)傳輸路徑上的所有設(shè)備、聯(lián)絡(luò)介質(zhì)對惡劣電磁環(huán)境的防護(hù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。(2)通過綜合管理系統(tǒng)收集和管理變電站管理過程信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù),加強(qiáng)對變電站運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測,提高特高壓變電站的安全生產(chǎn)水平,同時也為特高壓變電站信息化管理提供基礎(chǔ)實(shí)時數(shù)據(jù)。(3)建立一個基于企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)、大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、能充分支持上述功能的先進(jìn)、穩(wěn)定和安全的計(jì)算機(jī)運(yùn)行平臺,為特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建良好的應(yīng)用平臺。特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)過程中需要考慮的方面主要有:(1)技術(shù)先進(jìn)性。特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)集成高速交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、超文本鏈接數(shù)據(jù)、C/S技術(shù)、B/S技術(shù)、面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)、多媒體編程技術(shù)、瀏覽器技術(shù)、Internet/Intranet技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。隨著最新IEC61850規(guī)約的推廣,針對交流特高壓變電站的重要地位,定制一個硬、軟件性能先進(jìn)、架構(gòu)合理的變電站監(jiān)控系統(tǒng)是有必要的。(2)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)既要充分考慮系統(tǒng)的性能價格比,又要考慮硬件設(shè)備及軟件的充分利用,使系統(tǒng)具有合理的經(jīng)濟(jì)性,降低總體投資費(fèi)用。從實(shí)用出發(fā),根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的特性選擇最適合的技術(shù)和工具,選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的應(yīng)用系統(tǒng),同時應(yīng)提前進(jìn)行統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃,為適應(yīng)未來特高壓變電站的輸變電設(shè)備擴(kuò)展預(yù)留發(fā)展空間,避免重復(fù)低水平投資。(3)安全可靠性。特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的保密性,應(yīng)具有防火墻、網(wǎng)管和防病毒的能力,設(shè)置可行的措施防止非法入侵和破壞。由于交流特高壓變電站電磁環(huán)境惡劣,在硬件選型以及網(wǎng)絡(luò)的抗電磁干擾方面需特別加強(qiáng)關(guān)注,同時在監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中還需注意抑制電磁干擾,以提高核心敏感設(shè)備的抗干擾能力。(4)良好的開放性。特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)隨著系統(tǒng)應(yīng)用的深入,著眼于遠(yuǎn)期規(guī)劃的應(yīng)用需求,主體架構(gòu)系統(tǒng)需要具有統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計(jì)和較強(qiáng)的擴(kuò)展能力,以適應(yīng)變電站不斷發(fā)展的需要,各種生產(chǎn)子系統(tǒng)必須能在監(jiān)控信息系統(tǒng)中得到良好的兼容和整合,采用開放的系統(tǒng)、使用開放的技術(shù),保證監(jiān)控系統(tǒng)具有較長的生命周期。2建設(shè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境平臺,提高網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合管理水平本文以晉東南—南陽—荊門特高壓試驗(yàn)示范工程的特高壓變電站的生產(chǎn)管理過程作為對象,除南陽開關(guān)站以外,晉東南、荊門變電站的一次設(shè)備及本期規(guī)模應(yīng)用具有相似性,考慮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能劃分,變電站站內(nèi)應(yīng)用和變電站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)預(yù)案,提出了交流特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖,如圖1所示。特高壓變電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)中心為核心,采用并行星形方式向外展開連接,采用雙路網(wǎng)絡(luò),中心節(jié)點(diǎn)設(shè)置冗余備份,并從根本上應(yīng)用高可靠性的容錯性能優(yōu)良的硬件設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)中核心硬件設(shè)備的電磁兼容能力需要具備一定的抗干擾要求,在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中,注意抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾,考慮應(yīng)用切斷干擾源傳播途徑的措施。特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)以容錯性能良好的應(yīng)用服務(wù)器和核心交換機(jī)建立起變電站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件架構(gòu),同時以以太網(wǎng)構(gòu)成的站級高速網(wǎng)絡(luò)為骨干,在各工作組中建立二級交換,采用路由器和硬件防火墻與站外網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與站內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連,上行讀取采集系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù),并根據(jù)要求下行發(fā)布控制指令,對于特定設(shè)備設(shè)置只有單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)閘路徑,從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｓ布g隔層按工程本期規(guī)模配置并根據(jù)未來電氣間隔設(shè)置,在本期建設(shè)中合理規(guī)劃擴(kuò)展布置方案。同時,對變電站總體架構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì),站控層、網(wǎng)絡(luò)、軟件系統(tǒng)按工程遠(yuǎn)期規(guī)模配置,網(wǎng)絡(luò)配置規(guī)模也應(yīng)滿足工程遠(yuǎn)期要求。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境平臺主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)分布、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選型、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)選型、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)選型以及網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)等,它的建設(shè)應(yīng)與變電站的建設(shè)過程同步。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展的快速性,考慮到特高壓變電站建設(shè)施工工期比較長的特點(diǎn)等綜合因素,整個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可分為2個階段,網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)化布線應(yīng)與特高壓變電站的建設(shè)過程同步進(jìn)行,網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備可在特高壓變電站建設(shè)工程后期配置,以獲得一個較佳的性能價格比。特高壓交流變電站針對電磁防護(hù)能力的技術(shù)要求更嚴(yán)格,而交流變電站設(shè)備分散下放中的關(guān)鍵是有效保證產(chǎn)品本身的電磁兼容性能,特高壓變電站在選用設(shè)備包括監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)硬件設(shè)備時要求設(shè)備符合抗干擾標(biāo)準(zhǔn),以滿足下放后在一定電磁場干擾下正常穩(wěn)定工作的技術(shù)性能要求。3實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)存在變電站監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)中,實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫居于數(shù)據(jù)處理的核心地位,對于特高壓試驗(yàn)示范工程,考慮到其在電網(wǎng)中的重要地位,為進(jìn)一步提高其變電站監(jiān)控系統(tǒng)的性能,應(yīng)采用具備較強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力和先進(jìn)性能的數(shù)據(jù)庫。實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫的基本數(shù)據(jù)處理過程如圖2所示。由圖2可見,監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息點(diǎn)(開關(guān)量、模擬量)的組態(tài),通過測量裝置上傳的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),經(jīng)過輸入處理后保存在實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)定時轉(zhuǎn)存到歷史數(shù)據(jù)庫中。在特高壓變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對變電站大型數(shù)據(jù)庫的有效管理和確保數(shù)據(jù)的可靠性和安全保密性。作為數(shù)據(jù)處理核心的實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中占有重要的位置,所選擇的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)既能滿足變電站監(jiān)控信息系統(tǒng)當(dāng)前系統(tǒng)開發(fā)的要求,也要適合未來特高壓變電站主設(shè)備系統(tǒng)發(fā)展深化的要求。監(jiān)控系統(tǒng)的可維護(hù)性也是一個考量的指標(biāo),采用可觀性、可操作性比較強(qiáng)的組態(tài)軟件,滿足特高壓交流變電站運(yùn)行人員日常維護(hù)需要,滿足特高壓交流變電站未來擴(kuò)建,主設(shè)備系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的需要?；谟布脚_的軟件應(yīng)用除依據(jù)特高壓變電站計(jì)算機(jī)管理規(guī)定的計(jì)算機(jī)安全使用規(guī)定以外,還應(yīng)考慮完善網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng),并用硬件防毒和軟件查殺防毒相結(jié)合的防毒殺毒手段。4監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過程特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)基本的功能如下:(1)數(shù)據(jù)采集和處理。采集變電站內(nèi)各個測量單元基礎(chǔ)模擬量、開關(guān)量信息,并保證不斷地得到快速更新,保證傳輸路徑上設(shè)備數(shù)據(jù)傳遞的穩(wěn)定性,最后經(jīng)過過程處理和中間計(jì)算,使系統(tǒng)對各種事件進(jìn)行快速響應(yīng)。(2)主設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的在線監(jiān)視。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的在線監(jiān)視主要是實(shí)時監(jiān)視各電氣設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)。當(dāng)變電站發(fā)生事故、故障和越限等事件時,監(jiān)控系統(tǒng)將自動完成一系列的處理動作。在變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中納入變電站一次設(shè)備的監(jiān)測,是當(dāng)前變電站生產(chǎn)運(yùn)營管理應(yīng)用比較活躍的領(lǐng)域,在該過程中,需要與一次設(shè)備廠商緊密配合,以此整合提升監(jiān)控系統(tǒng)的性能。(3)系統(tǒng)的運(yùn)行控制。提供友好的控制界面(使運(yùn)行人員可靠方便地對站內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行操作),以及系統(tǒng)可以自動完成的程序操作過程。(4)數(shù)據(jù)管理。將采集到的各測量單元的模擬量、開關(guān)量、中間計(jì)算點(diǎn)以及事件信息定期保存到歷史數(shù)據(jù)庫中,打包壓縮存儲并可以方便地對其分類索引、查詢,查閱系統(tǒng)的各種事件紀(jì)錄以及模擬數(shù)據(jù)的各種歷史趨勢曲線圖。(5)接口通信。將系統(tǒng)內(nèi)各種裝置提供的數(shù)據(jù)信息歸納整理成通用調(diào)度規(guī)約的格式,在調(diào)度需要時上行傳輸,也可對調(diào)度下行的命令接受、解析并執(zhí)行。同時具備通用的接口擴(kuò)展能力,以滿足特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)的開放性要求。(6)圖形曲線報(bào)表管理。特高壓變電站的監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)該具備相關(guān)的用戶信息管理功能和各種報(bào)表功能,特高壓變電站現(xiàn)場要求定制錄入數(shù)據(jù)的兼容處理功能以及管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的功能。(7)仿真培訓(xùn)。提供特高壓變電站生產(chǎn)運(yùn)行的仿真培訓(xùn)功能,模擬站中及特高壓交流試驗(yàn)示范工程晉東南、南陽、荊門特高壓變電站中的各種類型故障,提高運(yùn)行人員操作和故障處理水平,完善學(xué)習(xí)手段。(8)圍繞核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的其他附加高級功能。依托于監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺的其他高級應(yīng)用為變電站的生產(chǎn)運(yùn)營提供了靈活強(qiáng)大的手段,應(yīng)用當(dāng)前變電站監(jiān)控管理領(lǐng)域的成熟和對未來特高壓變電站生產(chǎn)運(yùn)行管理具有良好輔助作用的應(yīng)用軟件是監(jiān)控系統(tǒng)開放性的體現(xiàn),可應(yīng)用監(jiān)控領(lǐng)域的較成熟的最新技術(shù),整合完善監(jiān)控系統(tǒng)的性能,此外,高級附加功能的應(yīng)用是監(jiān)控系統(tǒng)的前導(dǎo)競爭力所在。變電站監(jiān)控系統(tǒng)具有多用戶、資源共享、分布式處理的特點(diǎn),一方面它要求從整體設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、網(wǎng)絡(luò)安全、電磁防護(hù)、系統(tǒng)的整體冗余容錯性能等各種基礎(chǔ)技術(shù)上采取措施,建立并不斷完善系統(tǒng)的安全體系,另一方面也要滿足變電站日常工作的需要,同時對特高壓變電站這種企業(yè)級的應(yīng)用制定人員培訓(xùn)、系統(tǒng)的日常維護(hù)等工作流程,完善監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行所必須的規(guī)程規(guī)定。從而在技術(shù)措施和組織措施2個方面保證交流特高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的安全可靠性。為克服國內(nèi)許多常規(guī)交流變電站在建設(shè)監(jiān)控信息管理系統(tǒng)中存在的起點(diǎn)低、周期長、低水平重復(fù)開發(fā)和短期開發(fā)應(yīng)用的落后狀況,滿足交流特高壓試驗(yàn)示范工程的需要,需要建設(shè)一個一流的特高壓交流變電站監(jiān)控系統(tǒng),在建設(shè)中以及未來的維護(hù)擴(kuò)展中也應(yīng)積極跟蹤國際先進(jìn)水平,進(jìn)行充分調(diào)查研究,吸收國內(nèi)外成熟監(jiān)控信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)思想,應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù),以達(dá)