科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２０１０年０７月 １ １ ０ ｋＶ变电站综合自动化系统的设计 电专每 （广西智鑫电力设计有限公司，广西南宁５３００２２） 摘要：针对变电站综合自动化系统的应用需求逐渐广泛的现状，文章对ｌ１０ｋＶ等级的 变电站综合自动化系统进行了开发设计，给出了综合自动化系统的总体结构设计方案， 并从系统的数据采集模块和数据库系统模块的设计两个角度详细论述了综合自动化系统 的实现，对于进一步提高变电站综合自动化系统应用水平具有一定的借鉴指导意义。 关键词：１１０ｋＶ；变电站；综合自动化 中图分类号：ＴＭ７６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８１３６（２０１０）２１—００２２—０２ １ 引言 主要模块安装在网络设备盘内。变电站层设备通过光纤以太网 随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对 连接，构成高速、可靠的通信网络。 ２．２间隔层 电能质量的要求进一步提高，电网自动化就显得极为重要；近 年来我国计算机和通信技术的发展以及自动化技术的成熟，发 间隔层各智能单元按照变电站一次设备分布配置，智能单 展配电网调度与管理自动化已具备了条件。变电站在配电网中 元之间相互，仅通过站内的ＣＡＮ通信网络互联并与变电站 层通信管理机连接。在功能分配上，采用可以下放尽量下放的 的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任 原则，凡是可以在各间隔单元就地完成的功能决不依赖通信网。 务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变 间隔层按照变电站一次设备配置有：①主变压器保护单元； 电站综合自动化既是实现电网自动化的重要基础之一，也是满 ②主变压器测控单元；③１１０ ｋＶ线路保护单元；④１１０ ｋＶ分段 足现代化供用电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要。 本论文主要针对１ １０ ｋＶ变电站综合自动化系统进行设计 备自投单元；⑤１０ｋＶ线路保护测控单元；⑥１０ｋＶ分段备自投 单元；⑦１０ ｋＶ电容器保护测控单元；⑧电压无功控制单元； 研究，以期从中找到可靠安全的变电站自动化管理的模式与方 ⑨站用变压器保护测控单元；⑩１０ ｋＶ ＰＴ测控单元。 法经验，并以此和广大同行分享。 ’间隔层各单元硬件结构基本相似，采用１６位的Ｉｎｔｅｌ ２ １ １０ ｋＶ变电站综合自动化系统总体结构设计 ８０Ｃ１９６ＫＣ单片机作为ＣＰＵ；外扩ＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ存储器； 本文以电压等级为１１０ ｋＶ为例进行变电站综合自动化系统 模拟量测量输入通道、频率测量通道；开关量输入通道保护、 的设计，一次电气设备接线总体设计方案如下：１ １０ ｋＶ进线２ 控制出口通道、电源等。系统通过间隔层各智能单元来完 回，电压等级为１０ ｋＶ出线１６回，ｙ／Ａ变压器，暗备用、备用 成对变压器、电容器组、母线、进线、出线等设备的测量、控 变压器采用３台循环备用制，只有在主变压设备发生故障后才启 制、保护等功能。 用备用变压器，进线侧为内桥接线，出线侧单母线分段接线。 ３ １ １０ ｋＶ变电站综合自动化系统的实现 该变电站综合自动化系统采用分层分布式多ＣＰＵ并行工 ３．１ 变电站自动化系统数据采集模块的实现 作的方式，整个系统分为两层：变电站层和间隔层。 该模块主要是用来对变电站现场所有需要监视的电气设备 ２．１ 变电站层 的电参量和各种开关信号的实时信号采集当前状态。它包括各 变电站层硬件可分为以下几个部分： 生产设备运行参数状态及系统安全稳定裕度的图形显示，如各 ２．１．１监控主机 电流电压幅值、变电站的电能度数、各个断路器的状态、上下 监控主机（上位机）主要完成：数据采集处理；运行过程 刀开关的状态、各类参量波形变比趋势显示等。 监控：事件显示、打印、报警；图形画面、历史报表显示、打 根据系统结构设计，结合实时性的要求必须对二条以上的 印；图形编辑、报表编辑；数据库定义等功能。 线路同时进行数据采集和分析，并且对每条线路的数据采集和 ２．１．２工程师站 分析必须是的、同步的，互不干扰，互不影响。目前绝大 工程师站主要负责日常的软件开发、管理及维护，其基本 多数计算机采用的是冯诺依曼体系结构，这种结构的特点是顺 配置与监控主机基本一致。 序处理，一个处理器在同一时刻只能处理一件事情。为了满足 ２．１．３通信管理机 用户的要求，根据大型机的并行处理模式，我们采用了仿并行 通信管理机是综合自动化系统的通信枢纽，通信管理机和 处理技术。这种技术采用了一种全新的调度策略，将处理器的 间隔层单元之间通过ＣＡＮ总线连接，与监控主机及工程师站之 运算时间分成若干个时间片，当对某一条线路进行监测和分析 间通过以太网连接。另外，通信管理机还通过外置调制解调器 时，就占用一个时间片；当对另一条线路进行监测和分析时， 和远方调度通信。通信管理机的主要功能是一个规约转换器， 就占用另一个时间片，这样轮流占用，由于处理器的指令处理 它负责以不同的通讯方式收集来自变电站各智能设备（如保护 周期为１０ ｓ一９ ｓ的数量级，这样就可以近似地认为是在对每条 单元、监控单元及其他智能设备）的实时信息，将其分类、筛 线路同时进行监测和分析。 选、转换、存储，同时以不同的规约经不同的通信介质向监控 在本系统中，上位机（工业计算机）通过发送采集命令来 主机和远方调度转发。 获取下位机的响应，下位机通过不断查询来确定是否被访问， ２．１．４网络设备及网络电缆 一有命令数据采集模块立刻响应发送采集到的数据。上位机接 光纤网络设备包括网络ＨＵＢ、光纤模块、光纤收发器等， 收数据后进行相应的处理。对于每条总线都必须执行上述的过 一２２一 科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２０１０年０７月 浅谈１ Ｏ千伏电力系统配电网络的智能化 周谭仙 （惠州大亚湾华电电力安装有限公司，广东惠州５１６０００） 摘要：由于我国城市供电网网架较薄弱，城市配电网也不够完善。为解决这一问题， 我国已在全国２００多个城市进行城市配电网建设与改造工程，加强配电网建设，这一切 为实施配电网络的智能化奠定了良好基础。许多城市在城网改造的同时，为了进一步提 高供电可靠性，不断改善对电力用户的服务质量，提高配电网运行管理水平，正在开展 配电智能化工程。本文主要介绍基于１０ ｋＶ电力系统配电网络的智能化在电力系统中的 应用。 关键词：１０ ｋＶ电力系统；智能化配电系统；应用；配电网 中图分类号：ＴＭ７２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８１３６（２０１０）２１—００２３—０２ １ 配电网网络结构的现状 ２智能化配电系统的模式 城市配电网的发展对配电系统运行的智能化管理及可靠性 ２．１ １０ ｋＶ电力系统配电网络智能化 提出了更新的要求，同时计算机系统可靠性的大幅度提高及微 根据我国行政管理及配电网网络结构的现状，可以看 处理器技术的广泛应用，加快了智能化电器元件的发展，更完 出我国现有的配电智能化基础模式，配电智能化系统多采用分 善的智能化电气管理系统也逐渐产生。相对于１０ ｋＶ电力系统 层控制处理的模式，具有代表性的城市１ ０ ｋＶ配电智能化系统 的综合保护及系统监控（ＳＣＡＤＡ系统）在电力系统中的应用， 分４层，见图１。 作为直接面向终端用户的电力设备，其智能化应用与研究起步 智能化配电系统是由具有通信功能的智能化设备（比如 相对较晚。有不少应用于１０ ｋＶ电力系统配电网络的智能化监 ＡＥＣ公司的智能配电仪表等）经数字通信和计算机系统网络连 控系统基本上是在ＳＣＡＤＡ系统基础上进行优化升级的，这样 接，实现了变电站电力设备运行管理的智能化。这个电力系统 虽然满足了基本的监控功能，但却不能很好的体现１０ ｋＶ电力 能够实现数据的故障分析、数字通信、实时采集、保护定值管 系统配电网络的特点和要求。为了解决这一问题，美国能源控 理、远程操作与程序控制、事件记录与告警、各类报表和设备 制公司（ＡＥＣ）开发并向市场推出了符合城市配电网控制要求 维护信息管理等功能。面对１０ ｋＶ电力系统配电网络有时要直 且具有更高安全性的智能配电管理系统及其微机综合保护装 接面向控制终端，分布广、设备多，且现场条件很复杂，其本 置，更有效地实现１０ ｋＶ电力系统的配电管理。 身设备频繁操作，容易出现故障脱扣等原因产生的谐波干扰及 程，所以采用了多线程，每条总线采用一个线程，从而实现了 数据库，它的数据是由４台工业计算机上定时下载后保存在服 同时并行的对所有总线进行数据采集。 务器上的，历史数据库中的数据由实时数据库中的数据经过稀 ３．２系统数据库系统的实现 疏处理后导入数据库中。由于数据库具体设计参考资料太多， 数据库是作为１１０ｋＶ变电站综合自动化系统的核心。为了 因此本文不予赘述。 有助于数据信息的管理和运用，系统将数据信息按一定的数据 ４结束语 结构进行组织管理。系统中数据结构设计的优劣直接影响到系 统的规模、功能展现、开放性和实时性指标，根据对本系统的 变电站综合自动化技术的应用必将实现变电站现代化管 分析我们采用了内存数据库、实时数据库、历史数据库的＿一层 理，从根本上改变传统变电站的主体结构和值班维护方式，充 数据库结构。考虑到开发周期和维护、升级成本，系统采用商 分体现出现代化生产的特点，是当代电网自动化技术发展的必 用数据库作为实时数据库及历史数据库。 然趋势。本文对变电站综合自动化的总体结构设计进行了探 对于本系统各个数据库的具体层次设计方案分析如下，４ 讨，并对其中自动化系统实现的关键技术进行了研究分析，对 台＿丁业计算机中既有内存数据库又有实时数据库，内存数据库 于变电站综合自动化系统的建设而言是一次有益的尝试与探 存在于该计算机的内存缓冲区中，实时数据库是以文本的形式 索，同时本论文所探讨的自动化设计方案，对于更高电压等级， 存在于硬盘中；两台互为备用的服务器里面也有实时数据库和 如３８０ ｋＶ（３３０ ｋＶ）、５００ ｋＶ等变电站综合自动化系统的设计 历史数据库，这里的实时数据库有别于４台工业计算机的实时 也有一定指导和借鉴意义。 １１ ０ ｋＶ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔａｎｇ Ｙｕｑｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｍｃｍａｓｍｇ￣ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｔａｔｕｓ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｏｎ ｔｅｈ １１０ ｋＶ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ，ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｄａｔａｂａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｕｌｅ ｄｅｓｉｎｇ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｒ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｗｉｔｈ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｇｕｉｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：１ １ ０ ｋＶ；ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ 一２３—
