一種變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電網(wǎng)系統(tǒng)變電站控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說，是一種變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站是輸配電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的變電站二次回路部分是由繼電保護(hù)、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波和測距、直流系統(tǒng)與絕緣監(jiān)視及通信等各類裝置組成的.它們各自采用獨(dú)立的裝置來完成自身的功能且均自成系統(tǒng)，由此不可避免地產(chǎn)生各類裝置之間功能相互覆蓋，部件重復(fù)配置，耗用大量的連接線和電纜。同時(shí)維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，不利于提高運(yùn)行管理水平和自動(dòng)化水平；不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。無法滿足降低變電站造價(jià)和提高其安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與控制中心通信等綜合性自動(dòng)化功能。
[0004]將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)按功能和邏輯通信抽象為3層體系結(jié)構(gòu):變電站層、間隔層、過程層。
[0005]過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，過程層的主要功能分為三類:
(1)實(shí)時(shí)運(yùn)行電氣量檢測。主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設(shè)備運(yùn)算得到。通過數(shù)字量的采集來采集模擬信號(hào)，動(dòng)態(tài)性能好，抗干擾性能強(qiáng)；
(2)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)檢測。變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)等。在線檢測的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)；
(3)操作控制命令執(zhí)行。操作控制命令的執(zhí)行包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制、電容、電抗器投切控制、斷路器、隔離開關(guān)分合控制以及直流電源沖放電控制等；
間隔層的主要功能是:匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備的保護(hù)控制功能；實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；實(shí)施操作同期及其他控制功能；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別控制；執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時(shí)高速完成與過程層及變電站層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。
[0006]變電站層的主要功能是:通過網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，更新歷史數(shù)據(jù)庫；將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往電網(wǎng)調(diào)度或控制中心:接收電網(wǎng)調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、人機(jī)交互功能；具有對(duì)間隔層、過程層設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能等。
[0007]變電站總線用于變電站層和間隔層間通信，過程總線用于間隔層和過程層間通信，采用過程總線的采樣值傳輸基于以太網(wǎng)方式。采樣值傳輸可分為兩種類型:客戶端/服務(wù)器服務(wù)和采樣值服務(wù)?？蛻舳?服務(wù)器服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣值控制塊的操作，屬于對(duì)采樣值進(jìn)行處理后的數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)間要求相對(duì)較低，通過SCSM映射到應(yīng)用層為MMS的TCP / IP以太網(wǎng)。采樣值服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)分組廣播采樣值類模型和單播采樣值類模型的操作，屬于原始數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)傳輸時(shí)間要求嚴(yán)格，由ASDU直接映射到以太網(wǎng)鏈路層。
[0008]通用變電站時(shí)間類模型包括通用面向?qū)ο笞冸娬臼录屯ㄓ米冸娬緺顟B(tài)事件兩個(gè)控制類。通用面向?qū)ο笞冸娬臼录糜谥С钟蓴?shù)據(jù)集組織的大范圍內(nèi)公共數(shù)據(jù)交換。由于通用面向?qū)ο笞冸娬臼录邪瑺顟B(tài)量改變信息，以及最后一次狀態(tài)量改變的時(shí)間，因此通用面向?qū)ο笞冸娬臼录枰^快的傳輸速度，傳輸過程中通用面向?qū)ο笞冸娬臼录苯佑成涞芥溌穼訁f(xié)議數(shù)據(jù)單元。通用變電站狀態(tài)事件模型與通用面向?qū)ο笞冸娬臼录Ｐ拖嗨?，只是信息交換的類型不同，通用變電站狀態(tài)事件用于傳送簡單的狀態(tài)信息列表。通用變電站狀態(tài)事件采用其特有的協(xié)議棧，應(yīng)用層映射到MMS，下層采用無連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采取廣播或分組廣播的傳輸模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0009]變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信中包括:使用MMS作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。通過http、xml、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。采用單點(diǎn)到多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。
[0010]變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能包括:
(I)微機(jī)保護(hù)功能
包括線路保護(hù)，饋線保護(hù)(帶一次或多次重合閘功能)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)，備用電源自投、低周減載等。
[0011](2)數(shù)據(jù)采集
采集狀態(tài)量、模擬量和脈沖量等；
①狀態(tài)量采集
包括斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)，變壓器分接頭位置等，這些信號(hào)大部分采用光電隔離方式的開關(guān)量中斷輸入。對(duì)重要的狀態(tài)量(如斷路器位置)采用雙位置接點(diǎn)進(jìn)行采集，以保證正確無誤地反映斷路器位置，防止繼電器觸點(diǎn)的失效與抖動(dòng)而引起的狀態(tài)誤報(bào)；
②模擬量采集
采樣各段母線電壓、各進(jìn)出線回路的電流和功率值；電網(wǎng)頻率與相位等電量參數(shù)以及變壓器的溫度、壓力等非電量參數(shù)。電量參數(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中采用交流采樣，直接采集由電流互感器與電壓互感器提供的交流參數(shù)，對(duì)非電量參數(shù)的采集采用變送器和A / D變換方式；
③電能米集
包括有功電能和無功電能數(shù)據(jù)，并能實(shí)現(xiàn)分時(shí)累加、電能平衡等功能；
(3)事件記錄及故障錄波
事件記錄包括保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開關(guān)跳合記錄，當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)(如接地短路故障)，能記錄故障前后一段時(shí)間的波形，以供分析。
[0012](4)遠(yuǎn)方整定保護(hù)定值
對(duì)各保護(hù)裝置，可在當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方設(shè)置一組或多組保護(hù)定值，并可在當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方顯示、切換整定值。
[0013](5)控制和操作
可對(duì)斷路器，隔離開關(guān)的分、合進(jìn)行操作，對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)電容器組進(jìn)行換切。
[0014]控制和操作可在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或變電站內(nèi)的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的顯示器及鍵盤上發(fā)命令完成，也可在裝置面板上進(jìn)行操作，以保證系統(tǒng)的更高的使用靈活性?？刂坪筒僮鬟€應(yīng)包括閉鎖和防誤功能。
[0015](6)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)、電容器自動(dòng)投切和備用電源自投
按系統(tǒng)電壓與功率因數(shù)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置或投切電容器。當(dāng)主供電源失效后，備用電源自動(dòng)投入。
[0016](7)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的常規(guī)的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)四遙功能，即將采集的數(shù)字量和狀態(tài)量實(shí)時(shí)地送往調(diào)度中心，并接受上級(jí)調(diào)度中心的控制和調(diào)節(jié)操作命令。若有事故發(fā)生，如開關(guān)變位等事故發(fā)生或數(shù)字量越限時(shí)則插入優(yōu)先發(fā)送，及時(shí)向調(diào)度中心報(bào)警。此外還將故障錄波和其他繼電保護(hù)信息送往調(diào)度中心，同時(shí)接受調(diào)度中心發(fā)來的修改繼電保護(hù)整定值的命令等。傳送通道可以是電力載波、微波、光纖或?qū)Ｓ猛ǖ馈?br>[0017](8)數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)記錄
系統(tǒng)將采集來的狀態(tài)量、數(shù)字量和脈沖量按規(guī)定的要求進(jìn)行處理，送往當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)和上級(jí)調(diào)度中心。這些數(shù)據(jù)包括:輸電線的電流、有功功率，無功功率、母線電壓等；斷路器動(dòng)作次數(shù)等。
[0018](9)人機(jī)交互功能
操作人員的人機(jī)交互界面是顯示器屏幕與鍵盤或鼠標(biāo)器，可實(shí)現(xiàn)下列主要功能:屏幕上可顯示各種畫面、數(shù)據(jù)和表格，包括主接線圖、開關(guān)狀態(tài)、潮流信息、報(bào)警畫面、事故記錄、負(fù)荷曲線，系統(tǒng)的配置和工作情況、保護(hù)整定值、日運(yùn)行報(bào)表等，并可將顯示畫面和表格拷貝打印記錄下來。
[0019]實(shí)施遠(yuǎn)方控制和操作，保護(hù)裝置的投入和退出、斷路器以及隔離開關(guān)的操作、變壓器分接頭位置控制等。
[0020]輸入或修改數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)方操作的密碼、操作人員的代碼、保護(hù)定值的設(shè)置和修改、報(bào)警值設(shè)置和修改、遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)夭僮鞯脑O(shè)置等。顯示系統(tǒng)各設(shè)備的診斷自檢結(jié)果。
[0021 ] (1)系統(tǒng)的自診斷檢測功能
系統(tǒng)的各裝置如保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，診斷結(jié)果周期性地送當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。
[0022]變電站包括十個(gè)數(shù)據(jù)接口:
接口一用于間隔層和變電站層之間交換保護(hù)數(shù)據(jù)，接口六用于間隔層和變電站層之間交換控制數(shù)據(jù)，間隔層和變電站層的通信包括:a.測量及狀態(tài)信息。正常和事故情況下的測量值和計(jì)算值，斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器分接開關(guān)位置、各間隔層運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作信息等。b.操作信息。斷路器和隔離開關(guān)的分、合命令，主變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)，自動(dòng)裝置的投入與退出等。C.參數(shù)信息。微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置的整定值等。
[0023]接口二用于間隔層和遠(yuǎn)方保護(hù)之間交換保護(hù)數(shù)據(jù)，在當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方站繼電保護(hù)單元之間的模擬信號(hào)或二進(jìn)制信號(hào)的數(shù)據(jù)流。
[0024]接口三用于間隔層內(nèi)交換數(shù)據(jù)，間隔層的設(shè)備有控制測量單元和/或繼電保護(hù)單元，間隔層內(nèi)的通信即是在繼電保護(hù)和控制、監(jiān)視、測量之間的數(shù)據(jù)流，或是兩個(gè)或多個(gè)繼電保護(hù)功能/設(shè)備間的數(shù)據(jù)流。包括測量數(shù)據(jù)、斷路器狀態(tài)、器件的運(yùn)行狀態(tài)、同步采樣信息等。
[0025]接口四用于過程層和間隔層之間電流和電壓瞬時(shí)數(shù)據(jù)交換，接口五用于過程層和間隔層之間交換控制數(shù)據(jù)，在間隔層和高壓一次