第一篇：城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

侯占利[1]

(1 城郊煤礦調(diào)度室 河南永城 476600 ；)1概述

城郊煤礦是永煤公司建成投產(chǎn)的第三對大型現(xiàn)代化礦井，礦井位于河南省永城市老城東側(cè)，交通便利，已經(jīng)安裝好了安全監(jiān)控系統(tǒng)、礦壓觀測系統(tǒng)、水文觀測系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)等，但每個系統(tǒng)都有相對獨(dú)立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，非常浪費(fèi)資源。綜合自動化系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)形成以后，所有系統(tǒng)可以就近接入工業(yè)環(huán)網(wǎng)，保證系統(tǒng)傳輸快速穩(wěn)定。城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1煤礦綜合自動化系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦綜合自動化系統(tǒng)利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)將企業(yè)管理、生產(chǎn)調(diào)度、安全監(jiān)控等信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)采集和信息集成，達(dá)到監(jiān)、管、控一體化，滿足企業(yè)不同管理層面的需求。煤礦綜合自動化系統(tǒng)的建成可實(shí)現(xiàn)全企業(yè)數(shù)據(jù)采集和信息集成，生產(chǎn)過程自動化、智能化，生產(chǎn)管理集約化，安全監(jiān)控數(shù)據(jù)化，遠(yuǎn)程可控化。煤礦綜合自動化系統(tǒng)是一個包括井下生產(chǎn)監(jiān)控，井上綜合信息管理于一體的大型控制系統(tǒng)，具體應(yīng)包括綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺、提升在線監(jiān)測系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測監(jiān)控、通風(fēng)在線監(jiān)測監(jiān)控、主泵房排水系統(tǒng)、井下供電自動化系統(tǒng)（部分）、井下主煤流系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、煤礦應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)（礦用IP廣播系統(tǒng)）、調(diào)度指揮系統(tǒng)改造、工業(yè)數(shù)字視頻系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。綜合自動化系統(tǒng)將各自動化子系統(tǒng)在異構(gòu)條件下進(jìn)行有效的集成與整合，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時評估，以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析。并通過對生產(chǎn)和安全中主要設(shè)備的監(jiān)測與控制，以達(dá)成全礦井生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和決策指揮的信息化管理，提高礦井預(yù)防和處理各種自然災(zāi)害和突發(fā)事故的能力。

2.2綜合自動化總體目標(biāo)

城郊煤礦在永煤集團(tuán)“裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)自動化、管理信息化”的建設(shè)思想指導(dǎo)下，提出依靠先進(jìn)的管理理念、采用多種信息管理與自動化技術(shù)，建立全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化、基于網(wǎng)絡(luò)綜合自動化的系統(tǒng)集成，以實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮信息化。城郊煤礦綜合自動

化項(xiàng)目本著“統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施”的原則進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體傳輸網(wǎng)絡(luò)采用1000M工業(yè)以太網(wǎng)。

2.3設(shè)計(jì)原則

立足于高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)、高要求，依據(jù)“國內(nèi)先進(jìn)、實(shí)用可靠、科學(xué)經(jīng)濟(jì)”的原則，實(shí)現(xiàn)“煤礦裝備現(xiàn)代化、安全監(jiān)測數(shù)字化、輔助設(shè)施自動化、管理過程信息化”，把各礦井建設(shè)成為國內(nèi)一流的現(xiàn)代化、數(shù)字化礦山。

從裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)自動化、管理信息化入手，提高工作效率，逐步實(shí)現(xiàn)除掘進(jìn)工作面等少數(shù)子系統(tǒng)外實(shí)現(xiàn)無人值守操作的目標(biāo)，在調(diào)度中心遠(yuǎn)程完成生產(chǎn)過程監(jiān)控工作。

1、提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平，滿足生產(chǎn)需要

2、實(shí)現(xiàn)無人化、少人化的礦井自動化生產(chǎn)

3、實(shí)現(xiàn)管理實(shí)時化與生產(chǎn)自動化的結(jié)合 3綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng) 3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺主要是建設(shè)統(tǒng)一的監(jiān)測監(jiān)控綜合集成平臺，建設(shè)具有技術(shù)先進(jìn)、信息化程度較高、指揮靈活、處理能力強(qiáng)的安全生產(chǎn)自動化和調(diào)度指揮系統(tǒng)，將礦井的各監(jiān)控子系統(tǒng)集成、匯聚到綜合自動化控制網(wǎng)絡(luò)平臺，充分考慮子系統(tǒng)的接入與整合，節(jié)省投資、資源共享，提高系統(tǒng)功能，并可與礦信息管理網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫聯(lián)接，從而為信息化礦井建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

系統(tǒng)建成后，使各自動化子系統(tǒng)數(shù)據(jù)在異構(gòu)條件下可進(jìn)行有效集成和有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析，集控中心人員或相關(guān)專業(yè)部門人員通過相應(yīng)的權(quán)限對安全和生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)設(shè)備實(shí)時監(jiān)測和進(jìn)行必要的控制，實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化，為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段。

總之，系統(tǒng)運(yùn)行后，設(shè)備穩(wěn)定，傳輸可靠，系統(tǒng)安全，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，達(dá)到監(jiān)、管、控一體化及減員增效的目的，建成本質(zhì)安全型的數(shù)字化礦井。3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

綜合工業(yè)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺的主要作用是為城郊煤礦建立運(yùn)行安全可靠、容量大、功能強(qiáng)、便于維護(hù)、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，要求能夠綜合傳輸城郊煤礦

各生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)、工業(yè)電視視頻圖像、數(shù)字語音、調(diào)度數(shù)據(jù)等信息，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：快速實(shí)時、穩(wěn)定可靠、高安全性、保證服務(wù)質(zhì)量、易于擴(kuò)展、智能化網(wǎng)絡(luò)管理。

網(wǎng)絡(luò)走向：

調(diào)度中心機(jī)房內(nèi)環(huán)網(wǎng)： 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉調(diào)度室機(jī)房-〉機(jī)電工位 井下北翼環(huán)網(wǎng)（雙網(wǎng)）：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉（井底變電所）北石門變電所-〉西風(fēng)井底變電所-〉西風(fēng)井底面-〉1西北石門變電所-〉16采區(qū)變電所-〉北1#變電所-〉北風(fēng)井地面-〉服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房

井下東翼環(huán)網(wǎng)（雙網(wǎng)）：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉井底變電所-〉東翼1#變電所-〉東南翼變電所-〉自動化綜采工作面-〉二水平東翼泵房變電所-〉東南翼泵房變電所-〉東風(fēng)井-〉中央變電所-〉南翼1#變電所-〉服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房

地面環(huán)網(wǎng)： 服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉主辦公樓-〉主井絞車房-〉副井絞車房-〉壓風(fēng)房-〉矸石山-〉服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房

(地面環(huán)網(wǎng)改成單環(huán)網(wǎng)，不再分成２個環(huán)，交換機(jī)數(shù)量改成７個)相連：

主干光纜為2根 12 芯中心束管式礦用阻燃單模光纜，且下井路徑都為副井井筒 2根。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：

機(jī)房采用西門子XR324工業(yè)以太網(wǎng)核心千兆交換機(jī)，井下采用X414-3E工業(yè)以太網(wǎng)千兆交換機(jī)，對所有交換機(jī)進(jìn)行VLAN劃分，劃分為5個VLAN，分別為自動化VLAN、視頻VLAN、無線通訊VLAN、安全監(jiān)控VLAN、礦壓（水文）VLAN，各系統(tǒng)接入相應(yīng)的端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。4 綜合自動化軟件平臺 4.1 軟件功能和指標(biāo)

整個系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

? 以具有雙機(jī)熱備的組態(tài)軟件為核心 ? 以O(shè)PC為主要通訊接口

? 以WEB網(wǎng)頁為信息發(fā)布的主要模式 4.2整套軟件將實(shí)現(xiàn)如下功能：

1、冗余功能

冗余包含兩個方面，服務(wù)器端和客戶端。對于服務(wù)器端，兩臺服務(wù)器處于熱備狀態(tài)，一臺工作，一臺備份；當(dāng)任何一臺服務(wù)器失敗的時候，另一臺服務(wù)器能自動快速的切入工作狀態(tài)。對于客戶端，當(dāng)其中一臺計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時，可自動切換到另一臺計(jì)算機(jī)，以防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。

2、系統(tǒng)容量

系統(tǒng)輸入/輸出點(diǎn)位能夠滿足可采集100K個監(jiān)控點(diǎn)；巡檢周期符合行業(yè)規(guī)定。

3、實(shí)時運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測

能顯示各種實(shí)時數(shù)據(jù)；并實(shí)現(xiàn)當(dāng)被測參數(shù)超限、保護(hù)動作及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改變后發(fā)出語音、文字告警提示。各監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)時采集其生產(chǎn)工況參數(shù)并上傳至生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，生產(chǎn)調(diào)度指揮中心操作員終端可以通過友好的HMI（人機(jī)界面：工藝流程圖、趨勢圖和棒狀圖等方式）和報表的形式能實(shí)時監(jiān)控全礦生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并可召喚打印，以便于報表分析。5 結(jié)論

城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)使各自動化子系統(tǒng)數(shù)據(jù)在異構(gòu)條件下得到有效集成和有機(jī)整合，集控中心人員通過相應(yīng)的權(quán)限對安全和生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和必要的控制，實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制的集中自動化，為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段，對礦山安全生產(chǎn)以及減人提效有著重要意義。

參考文獻(xiàn) ：

[1] 李白萍，趙安新，盧建軍 ．?dāng)?shù)字化礦山體系結(jié)構(gòu)模型 [ J ]．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2008(12)[2] 宗立軍 探析煤礦 自動化和通信 技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[ J ]．城市建設(shè)，2012(26)： 51 — 52．

[3] 李?？?，李碩，何緒 文，張春輝 煤礦礦 井水處理工程存在的 問題及對策[ J ] ．中國給水排水，2012(02)： 31 — 32 作者簡介：

1.侯占利（1975-）女，助理工程師，現(xiàn)工作于河南能源城郊煤礦

第二篇：尚德110KV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

尚德110KV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐長清

上海港承機(jī)電科技有限公司

摘要：本文對工廠實(shí)際情況進(jìn)行分析,采用了施耐德的繼?？刂圃蚉OWERLOGIC后臺監(jiān)控軟件, 使得尚德變電站的綜合自動化處在當(dāng)今先進(jìn)水平。變電站綜合自動化系統(tǒng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的主流, 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展特別是微機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使得各行業(yè)進(jìn)入微機(jī)控制模式。關(guān)鍵詞：110KV變電站、綜合自動化系統(tǒng)、本項(xiàng)目為2路110kV進(jìn)線，一期完成1號主變及10kV系統(tǒng)，二期完成2號主變，三期完成3號主變，系統(tǒng)是分期分批建設(shè)，本監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮二期、三期擴(kuò)容的要求及對外關(guān)聯(lián)接口的兼容性、靈活性。本次變配電監(jiān)控系統(tǒng)劃分為六個部分（6號變配電站為本系統(tǒng)監(jiān)控主站），分別建立各自的監(jiān)控分站，同時為二期考慮備用，管理就近的變配電設(shè)備。同時將這些分站的數(shù)據(jù)信號發(fā)送到建在6號站內(nèi)的主站監(jiān)控中心，以便實(shí)現(xiàn)控制分散、管理集中，整體運(yùn)行管理智能化的要求。本系統(tǒng)同時包含110kV站的通訊聯(lián)接，以光纖連接方式將本期系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳至110kV主站，同時可以做到監(jiān)視110kV站運(yùn)行狀況。110kV變電站（一期工程）能對1～6號分變電站進(jìn)行監(jiān)控（滿足遙信、遙測、遙控功能）；10kV站可對1～6號分變電站進(jìn)行監(jiān)控（滿足遙信、遙測、遙控功能）；1～6號站內(nèi)能實(shí)現(xiàn)自身的遙信遙測遙控功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念

變電站綜合自動化系統(tǒng)以其簡單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國內(nèi)用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功的應(yīng)用。1.1 系統(tǒng)概念 1.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

完整的變電站綜合自動化系統(tǒng)除在各控制保護(hù)單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余的全部控制、監(jiān)視、測量和報警功能均可通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來完成。變電站無需另設(shè)遠(yuǎn)動設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的功能以及無人值班之需要。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來看有以下特點(diǎn)：(1)分布式設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結(jié)構(gòu)，各控制保護(hù)功能均分布在開關(guān)柜或盡量靠近開關(guān)的控制保護(hù)柜上的控制保護(hù)單元，所有的控制、保護(hù)、測量、報警等信號均在就地單元內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，各就地單元相互獨(dú)立，不相互影響。(2)集中式設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)采用模塊化、集中式立柜結(jié)構(gòu)，各控制保護(hù)功能均集中在專用的采集、控制保護(hù)柜，所有的控制、保護(hù)、測量、報警等信號均在采集、控制保護(hù)柜內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。(3)簡單可靠。

由于用多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的繼電器，可大大簡化二次接線。分布式設(shè)計(jì)在開關(guān)柜與主控室之間接線；而集中式設(shè)計(jì)的接線也僅限于開關(guān)柜與主控室之間，其特點(diǎn)是開關(guān)柜內(nèi)接線簡單，其余接線在采集、控制保護(hù)柜內(nèi)部完成。(4)可擴(kuò)展性。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)可考慮用戶今后變電站規(guī)模及功能擴(kuò)充的需要。(5)兼容性好。

系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化之軟硬件組成，并配有標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口以及就地的I/O接口，用戶可按照自己的需要靈活配置，系統(tǒng)軟件也能容易適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的急速發(fā)展。1.1.2系統(tǒng)規(guī)范

采用目前最為流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件，UNIX操作系統(tǒng)，X窗口人機(jī)接口及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)約。為滿足開放系統(tǒng)之要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般采用：可攜性軟件設(shè)計(jì)——容許硬件技術(shù)發(fā)展后之軟件轉(zhuǎn)換；標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品——容許整個系統(tǒng)高度兼容性能。1.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)與用戶之間的交互界面為視窗圖形化顯示，利用鼠標(biāo)控制所有功能鍵等標(biāo)準(zhǔn)方式，使操作人員能直觀地進(jìn)行各種操作。一般來說，系統(tǒng)應(yīng)用程序菜單為樹狀結(jié)構(gòu)，用戶利用菜單可以容易到達(dá)各個控制畫面，每個菜單的功能鍵上均有文字說明用途以及可以到達(dá)哪一個畫面，每個畫面都有報警顯示。

所有系統(tǒng)之原始數(shù)據(jù)均為實(shí)時采集。

系統(tǒng)應(yīng)用程序的每一項(xiàng)功能均能按用戶要求及系統(tǒng)設(shè)計(jì)而改編，以符合實(shí)際需要，并可隨變電站的擴(kuò)建或運(yùn)行需要而靈活地進(jìn)行擴(kuò)充和修改。一般情況下系統(tǒng)可按以下基本功能配置：(1)系統(tǒng)配置狀況；(2)變電站單線圖；(3)報警表；(4)事件表；(5)遙控修改繼電器整定值；(6)操作閉鎖；(7)電量報表；(8)趨勢圖。1.2.1變電站單線圖

單線圖可顯示變電站系統(tǒng)接線上各控制對象的運(yùn)行狀態(tài)并動態(tài)更新，例如：(1)饋線開關(guān)之狀態(tài)，開關(guān)的狀態(tài)可用顏色區(qū)別。(2)開關(guān)的操作由鼠標(biāo)選擇對應(yīng)之開關(guān)或刀閘。(3)每路饋線之測量值可在同一畫面上顯示。(4)繼電器整定值可修改。1.2.2數(shù)據(jù)采集、處理

采集有關(guān)信息，如開關(guān)量、測量量、外部輸入訊號等數(shù)據(jù)，傳至監(jiān)控系統(tǒng)作實(shí)時處理，更新數(shù)據(jù)庫及顯示畫面，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其他功能提供必需的運(yùn)行信息。1.2.3運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)的運(yùn)行狀況可通過文字、表格、圖像、聲音或光等方式為值班人員及時提供變電所安全監(jiān)控所必需的全部信息。(1)報警。

按系統(tǒng)實(shí)際需要，用戶可以指定在某些事件發(fā)生時或保護(hù)動作時自動發(fā)出報警，如一般可設(shè)置在以下情況發(fā)出報警：開關(guān)量突變(如保護(hù)跳閘動作)；斷路器位置錯位；模擬量超過整定值；變壓器保護(hù)動作(如瓦斯、溫度)。

模擬量之越限值可在線修改。每個報警均有時間、報警信息及確認(rèn)狀態(tài)顯示。(2)事件。

系統(tǒng)中所有動作事件，如繼電保護(hù)動作，斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘的操作等。均可自動打印及存入系統(tǒng)硬盤記憶，如設(shè)置對以下情況的事件進(jìn)行記錄：所有報警信息；操作人員確認(rèn)有關(guān)報警；開關(guān)的操作；繼電器動作和狀態(tài)信息；系統(tǒng)通訊狀況。

每個事件均有時間及有關(guān)信息文字說明，并可自動打印記錄。1.2.4調(diào)整繼電器整定值

可通過系統(tǒng)主機(jī)或集中控制柜修改各繼電器的保護(hù)功能和整定值。所有遙改功能均為在線方式，修改完成后的定值將直接傳回對應(yīng)的繼電器儲存。1.2.5操作閉鎖

系統(tǒng)對所有操作對象均可設(shè)定閉鎖功能，以防止操作人員誤操作。1.2.6模擬量采集及報表產(chǎn)生

采集的數(shù)據(jù)儲存於系統(tǒng)硬盤作為編輯報表的基礎(chǔ)。按變電站實(shí)際輸入的信號，可制作出不同的報表：有功電量日、月、年報表；饋線電流日、月、年報表。1.2.7趨勢圖

趨勢圖提供操作人員快速及直觀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，趨勢圖可分為圖形式或表格式兩種。2 變電站綜合自動化系統(tǒng)在工業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用 2.1 國產(chǎn)化變電站綜合自動化系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)狀

國產(chǎn)化的變電站綜合自動化系統(tǒng)在我院設(shè)計(jì)中用得并不多，其主要原因如下：(1)由于甲方、設(shè)計(jì)院對傳統(tǒng)的繼電器控制保護(hù)系統(tǒng)有長期的運(yùn)行、設(shè)計(jì)和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，故一般認(rèn)為老系統(tǒng)的可靠性高；(2)國產(chǎn)化的變電站綜合自動化系統(tǒng)目前在國內(nèi)尚未普及，僅在個別地區(qū)供電部門的大力推薦下，在當(dāng)?shù)氐囊恍┳冸娬局虚_始嘗試這一新技術(shù)；(3)進(jìn)口的變電站綜合自動化系統(tǒng)價格昂貴，只有部分大型新建的并由外資貸款的工程，由于外方對技術(shù)水平的要求，全套引進(jìn)這部分的技術(shù)及設(shè)備；(4)目前操作人員的素質(zhì)不高，對新系統(tǒng)缺乏了解。由于以上一些原因制約了變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的發(fā)展和運(yùn)用。2.2 變電站微機(jī)保護(hù)裝置系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

在我院一個35kV變電所改造工程中，成功地將國產(chǎn)的變電站微機(jī)保護(hù)裝置系統(tǒng)運(yùn)用于終端變電站。施工圖設(shè)計(jì)初期采用的是傳統(tǒng)的電磁式繼電器保護(hù)，并設(shè)置了信號屏。2.2.1微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)的比較

傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)裝置系統(tǒng)的主要區(qū)別，在于用微機(jī)控制的多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的電磁式繼電器，并取消了傳統(tǒng)的信號屏等裝置，相應(yīng)的信號都輸入至計(jì)算機(jī)。為便于集中控制，采用集中式設(shè)計(jì)——將所有的控制保護(hù)單元集中布置，整個變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單清晰，所有設(shè)備由微機(jī)保護(hù)屏、微機(jī)采集屏、交直流屏和監(jiān)控系統(tǒng)組成。屏柜的數(shù)量較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式大量減少。由于各種微機(jī)裝置均采用網(wǎng)絡(luò)通訊方式與當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊而不是傳統(tǒng)的接點(diǎn)輸出到信號控制屏，因此二次接線大量減少。同時由于采用了技術(shù)先進(jìn)的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)來取代占地多、操作陳舊的模擬控制屏，使得所有的操作更加安全、可靠、方便。

2.2.2微機(jī)保護(hù)的系統(tǒng)配置及監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)保護(hù)由下列裝置組成：(1)線路保護(hù)裝置。

(2)主變保護(hù)裝置——可完成變壓器的主、后備保護(hù)。(3)綜合保護(hù)裝置。(4)線路保護(hù)裝置。(5)電容器保護(hù)裝置。(6)備用電源自投裝置。(7)小電流接地檢測裝置。(8)綜合數(shù)據(jù)采集裝置。

(9)監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能——數(shù)據(jù)采集、控制操作、畫面制作、監(jiān)視顯示、事故處理、制表與打印。

2.2.3設(shè)計(jì)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)時應(yīng)注意的問題

(1)由于控制和保護(hù)單元都是采用微機(jī)裝置，故一些必要的開關(guān)量和模擬量應(yīng)從開關(guān)柜引至微機(jī)采集、保護(hù)屏。根據(jù)控制和保護(hù)要求的不同，輸入的量也不同。

(2)開關(guān)柜與微機(jī)裝置之間的端子接線較簡單，大量的二次接線在微機(jī)采集控制單元和保護(hù)單元內(nèi)部端子連接。

(3)傳統(tǒng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果不能直接輸入到計(jì)算機(jī)，須轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)整定值。

該變電所投產(chǎn)運(yùn)行后，除開始操作人員對微機(jī)系統(tǒng)不熟悉原因使用過控制保護(hù)單元的緊急手動按鈕外，基本上都在微機(jī)裝置和監(jiān)控計(jì)算機(jī)上操作，整個系統(tǒng)運(yùn)行良好。3 結(jié)束語

變電站微機(jī)自動化系統(tǒng)目前運(yùn)用得還不夠廣泛，但在先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，變電站自動化系統(tǒng)以其系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來的概念正逐步取代了繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護(hù)系統(tǒng)。

第三篇：淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用 摘要：

采用變電站綜合自動化技術(shù)是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)應(yīng)用的方向，也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，隨著電網(wǎng)改造的深入，雞西電業(yè)局在2010年所有變電站均將完成綜自化改造，實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動化，進(jìn)而實(shí)施無人值班，減輕人員緊缺壓力，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。但同樣也不可避免地帶來了一些問題，本文闡述了當(dāng)前我局變電站綜自動化系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用情況和存在的若干問題，并針對這些問題提出了一些建議。關(guān)鍵詞：自動化系統(tǒng)；技術(shù)特點(diǎn)；通信規(guī)約；設(shè)備選型；存在的問題

一、變電站綜合自動化技術(shù)

變電站綜合自動化是將變電站二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝臵和運(yùn)動裝臵等）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)和信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和保護(hù)微機(jī)化。具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。

二、變電所綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

變電所綜合自動化是當(dāng)今電網(wǎng)調(diào)度自動化領(lǐng)域的熱門課題之一。它將變電所中一切可由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能(如繼電保護(hù)、遠(yuǎn)方控制、遠(yuǎn)方監(jiān)視、故障記錄及測量等功能)，合理地分工協(xié)調(diào)，通過變電所就地通信網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)現(xiàn)這些功能的微機(jī)設(shè)備連接在一起，組成一個完整的變電所綜合二次系統(tǒng)。同時通過本地通信設(shè)備與上級調(diào)度和監(jiān)控中心直接進(jìn)行通訊。近年來，變電所綜合自動化系統(tǒng)以其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、功能齊全、具備無人值班的技術(shù)條件等方面的優(yōu)勢，在全國電力系統(tǒng)內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，它對于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運(yùn)行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用，是當(dāng)代電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。

三、新型變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展使變電站信息綜合管理成為可能。近年變電站綜合自動化系統(tǒng)不斷完善改進(jìn)，新型變電站綜合自動化系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)引入變電站綜合自動化管理系統(tǒng)，結(jié)合面向?qū)ο蟮姆謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用新型的變電站自動化系統(tǒng)體系，具備4層結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)解決了通信管理層中的電力通信規(guī)約轉(zhuǎn)換問題和信息管理層中的變電站信息綜合管理問題。系統(tǒng)分4層，即信息管理層、通信管理層、二次設(shè)備控制層和生產(chǎn)過程層。生產(chǎn)過程層由變電站一次設(shè)備組成，是系統(tǒng)的最底層，采集最基礎(chǔ)運(yùn)行信息；二次設(shè)備控制層則由各智能設(shè)備（IED）組成，實(shí)現(xiàn)對各自對象（母線、饋線、主變壓器、電容器等）的控制和保護(hù)功能；通信管理層由連接IED的現(xiàn)場總線和作為通用網(wǎng)關(guān)的主/備管理機(jī)系統(tǒng)組成，是系統(tǒng)的通信樞紐，負(fù)責(zé)站內(nèi)數(shù)據(jù)采集、連接站級計(jì)算機(jī)、連接遠(yuǎn)動系統(tǒng)等；信息管理層是系統(tǒng)的最高層，主要由站級計(jì)算機(jī)組成，包括后臺機(jī)等，形成站內(nèi)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，組成完成站內(nèi)綜合自動化系統(tǒng)。

四、變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問題

1、綜自設(shè)備生產(chǎn)廠家過多，產(chǎn)品型號過雜。

從我局現(xiàn)有的綜合自動化站運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，廠家數(shù)量近10家，甚至一個變電站家就達(dá)四至五家，這就造成三方面問題，一是由于變電站綜合自動化設(shè)備的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力、設(shè)備質(zhì)量不同，使部分設(shè)備質(zhì)量并不過關(guān)，有些外購部件更是缺乏管理，產(chǎn)品一旦超過包修期，維護(hù)費(fèi)用昂貴，09年我局伊林后臺主機(jī)發(fā)生故障，聯(lián)系廠家修理費(fèi)需上萬元，維護(hù)周期更長達(dá)7天以上，給安全運(yùn)行帶來巨大隱患。二是同一變電站內(nèi)不同廠家不同系列的設(shè)備，屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同，維護(hù)和管理帶來許多問題。三是硬件設(shè)備及后臺軟件維護(hù)困難，每一廠家設(shè)備均有不同原理及操作方法不同，需要設(shè)備維護(hù)人員對所用裝臵都需要掌握、了解，同時備品備件難以通用，對維護(hù)、運(yùn)行單位造成極大壓力。

由于以上問題，伴隨著變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用的增多，要求我們無論是在新建、擴(kuò)建或技改工程，其綜合自動化系統(tǒng)的簽署技術(shù)協(xié)議時都應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)，力求做到選型規(guī)范化。經(jīng)選用的變電站自動化系統(tǒng)不僅要技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能價格比高，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適用性好，而且要求生產(chǎn)廠家具有相當(dāng)技術(shù)實(shí)力，有一定運(yùn)行業(yè)績和完整的質(zhì)量保證體系、完善的售后服務(wù)體系。

2、運(yùn)行維護(hù)人員水平不高的問題

目前，我局變電站綜合自動化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備為近近幾年更新改造，特別時一次變運(yùn)行人員沒有經(jīng)過系統(tǒng)綜自培訓(xùn)情況下，必須完成運(yùn)行管理，不可避免會出現(xiàn)各種問題，在我局現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行中也頻繁發(fā)生人為原因影響運(yùn)行的事件。另外在設(shè)備維護(hù)方面，即懂監(jiān)控又懂保護(hù)的復(fù)合型人才嚴(yán)重缺失，在專業(yè)管理上也沒有形成后續(xù)梯隊(duì)，后續(xù)人員缺乏，三是由于缺失備品備件，部分缺陷特別是軟件故障需廠家協(xié)助處理，從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。

要想維護(hù)、管理好變電站綜合自動化系統(tǒng)，首先要注重人員培養(yǎng)，利用多種途徑組織進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才，加寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。

4.3 不同型號產(chǎn)品的接口問題

設(shè)備接口是綜合自動化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括不同廠家的保護(hù)、小電流接地裝臵、故障錄波、無功裝臵等與通信管理機(jī)、遠(yuǎn)動主機(jī)與主站、集控中心等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時，問題會很嚴(yán)重。

如果所有廠家的自動化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿足使用要求。

4.4 傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問題

變電站和調(diào)度主站、監(jiān)控中心之間的傳輸規(guī)約。目前國內(nèi)各個地方情況不統(tǒng)一，變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約，致使許多生產(chǎn)廠家各自為政，造成不同廠家設(shè)備通信連接的困難和以后維護(hù)的隱患。目前各個公司使用的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差，因此，在變電站綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問題，目前我局對變電站接入作出硬性規(guī)定，即在變電站和集控中心、調(diào)度主站通訊時二次變所用部頒CDT規(guī)約，一次變信息量較大，使用101規(guī)約。

4.5 開放性問題

變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性（互換性）；系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動化技術(shù)新的發(fā)展要求；還必須考慮和支持變電站運(yùn)行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站綜合自動化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設(shè)備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復(fù)開發(fā)，浪費(fèi)了大量的財力物力。

4.6管理體制與變電站綜合自動化系統(tǒng)關(guān)系問題

變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)，使得繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動、計(jì)量、通訊、變電運(yùn)行等各專業(yè)相互滲透，傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，變電站遠(yuǎn)動與保護(hù)專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設(shè)備劃分，但其內(nèi)部聯(lián)系已經(jīng)成為不可分割的整體，一旦有設(shè)備缺陷均需要兩個專業(yè)同時到達(dá)現(xiàn)場檢查分析，專業(yè)銜接部分容易產(chǎn)生“真空”，使缺陷得不到及時處理。另外，在電度表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳方面我局管理存在空白，計(jì)量所更換電度表后影響表記與后臺通訊問題始終沒有解決。

在專業(yè)管理上，變電站綜合自動化設(shè)備的運(yùn)行、檢修、檢測等問題仍需要規(guī)范和加強(qiáng)，對傳動實(shí)驗(yàn)及通道聯(lián)測的實(shí)現(xiàn)、軟件資料備份等問題提需不斷完善解決。

2、結(jié)束語

近年來，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，給變電站綜合自動化技術(shù)水平的提高注入了新的活力，變電站綜合自動化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。

鑒于變電站綜合自動化系統(tǒng)當(dāng)前還缺乏一個統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，這就需要與之相關(guān)的各崗位的電力工作者 在實(shí)際操作過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找到其規(guī)律性，不能因循守舊，而應(yīng)根據(jù)具體情況，遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髟瓌t，用發(fā)展的眼光來進(jìn)行變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)，以保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。

第四篇：淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)

淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)

吳科續(xù)

（豐滿發(fā)電廠，吉林

豐滿

132108）

摘 要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的重要性和發(fā)展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實(shí)現(xiàn)的基本功能及變電站自動化的發(fā)展前景進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：變電站綜合 自動化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

1.前言

電網(wǎng)是一個不可分割的整體，對整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：2.1分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強(qiáng)大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

2.2集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測等功能，后臺機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：

（1）前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。

（2）軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

（3）組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動化需求的功能較難。2.3分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將“危險”分散，當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

（3）站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。3.常見通訊方式

目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現(xiàn)場總線的應(yīng)用部分地緩解了便電站自動化系統(tǒng)對通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網(wǎng)的應(yīng)用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

（1）雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機(jī)模式，主要是用于220-500kV變，在實(shí)現(xiàn)上可以是雙控機(jī)+雙服務(wù)器方式，支撐光/電以太網(wǎng)。

（2）單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)模式。

（3）雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機(jī)模式。

（4）單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)模式。4.變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能

4.1微機(jī)保護(hù)：是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：

（1）故障記錄。（2）存儲多套定值。

（3）顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ怠?/p>

（4）與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列，當(dāng)前整定值及自診斷信號，接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令，通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。

4.2數(shù)據(jù)采集及處理功能

包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)

（1）狀態(tài)量采集

狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。

（2）模擬量采集

常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。4.3事件記錄和故障錄波測距

事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。

4.4控制和操作功能

操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。

4.5系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對裝置本身實(shí)時自檢功能，方便維護(hù)與維修，可對其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測等方法實(shí)時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

4.6數(shù)據(jù)處理和記錄

歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：

（1）斷路器動作次數(shù)。

（2）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計(jì)數(shù)。

（3）輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間。

（4）獨(dú)立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間。

（5）控制操作及修改整定值的記錄。

根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。

4.7人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。

4.8本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。

5.結(jié)束語

通過以上分析，可以看到變電所綜合自動化對于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運(yùn)行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用，它將能大大加強(qiáng)電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進(jìn)步和硬件軟件環(huán)境的改善，它的優(yōu)越性必將進(jìn)一步體現(xiàn)出來?！? 參考文獻(xiàn)

1.楊奇遜.變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢.電力系統(tǒng)自動化，1995。

2.王海猷，賀仁睦.變電站綜合自動化監(jiān)控主站的系統(tǒng)資源平衡.電網(wǎng)技術(shù)，1999。

2008.05.08 吳科續(xù)（1978-），男，工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組值班員工作。郵 編：132108 通訊地址：吉林市豐滿發(fā)電廠發(fā)電部 聯(lián)系電話：*** 工作電話：0432-4604511

第五篇：淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)

淺析整流供電綜自動化系統(tǒng)

周玉杰

（鴻駿鋁電公司動力一分廠，內(nèi)蒙古 霍林郭勒市 029200）摘要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的重要性和發(fā)展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實(shí)現(xiàn)的基本功能及變電站自動化的發(fā)展前景進(jìn)行分析 關(guān)鍵詞：變電站綜合 自動化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

1.概述

近幾年全國電解鋁行業(yè)發(fā)展訊速，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從整個鋁冶煉行業(yè)的安全生產(chǎn)特點(diǎn)來看，整流供電綜合自動化系統(tǒng)越來越受到重視。變電站綜合自動化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向電解提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。發(fā)展和完善供電整流綜合自動化系統(tǒng)是今后整流供電發(fā)展的新的趨勢。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前從國內(nèi)整流供電綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：

2.１分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計(jì)算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強(qiáng)大的生命力。

2.2集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測等功能，后臺機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：

（1）前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。

（2）軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

（3）組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動化需求的功能較難。

２.3分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級——變電站層(站級測控單元)、就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即站控層、通信層和間隔層。

這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

2.3.1可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將“危險”分散，當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。

2.3.2可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

2.3.3站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。目前全國各大鋁廠供電系統(tǒng)均采用分層分布式結(jié)構(gòu)，下面就這種方式展開討論。

3.電解鋁供電綜自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.1變電站自動化系統(tǒng)由站控層、網(wǎng)絡(luò)層和間隔層三部分組成，并用分層、分布、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障而停運(yùn)時，不能影響間隔層的正常運(yùn)行。

3.1.2 站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)主機(jī)及操作員站和各工作站等設(shè)備構(gòu)成，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并可與調(diào)度中心和集控站通信。站控層的設(shè)備可集中或分散布置。3.1.3網(wǎng)絡(luò)層是站控層與間隔層聯(lián)絡(luò)的中樞，間隔層的信息通過網(wǎng)絡(luò)層最后到達(dá)站控層，實(shí)現(xiàn)信息的收集功能；站控層的遙控和遙調(diào)指令通過網(wǎng)絡(luò)層到達(dá)間隔，實(shí)現(xiàn)控制功能。隨著通訊技術(shù)的快速發(fā)展，測控和保護(hù)裝置對外通信接口基本都能實(shí)現(xiàn)雙以太網(wǎng)口通訊，網(wǎng)絡(luò)層架構(gòu)按雙網(wǎng)配置，主備網(wǎng)之間可以實(shí)現(xiàn)無擾動切換。由于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備的發(fā)展，又賦予了網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備新的功能，既通訊協(xié)議的解析，這種設(shè)計(jì)理念正逐步在鋁電解供電綜自系統(tǒng)中得到應(yīng)用，也是未來發(fā)展的趨勢。由于間隔層設(shè)備的廠家較多，通訊規(guī)約沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，整個通訊規(guī)約的解析主要由站控層來完成，這就增加了站控層設(shè)備的負(fù)荷，結(jié)果導(dǎo)致整個綜自系統(tǒng)的反應(yīng)速度提不上來。底層的協(xié)議由網(wǎng)絡(luò)層具有高性能、高效率的硬件芯片來完成，大大提高的協(xié)議解析的速度和效率，同時又減輕了站控層設(shè)備的負(fù)擔(dān)。3.1.4間隔層由測控單元、間隔層網(wǎng)絡(luò)和各種網(wǎng)絡(luò)、通信接口設(shè)備等構(gòu)成，完成面向單元設(shè)備的監(jiān)測控制等功能。間隔層設(shè)備按相對集中方式分散下放到各個繼保小室。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分布性必須滿足系統(tǒng)中任一裝置故障或退出都不應(yīng)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型、環(huán)形、星型方式。

站控層設(shè)備采用基于TCP/IP或UDP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)方式組網(wǎng)，并具有良好的開放性，能滿足與電力系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)連接及容量擴(kuò)充等要求。每一繼保小室可設(shè)一子網(wǎng)，合理的控制整個網(wǎng)絡(luò)的流量，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生。

3.2.2 站控層和間隔層均采用雙重化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按雙重化配置，雙網(wǎng)按熱備用方式運(yùn)行。

3.2.3 具備合理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息處理機(jī)制，能夠保證在正常運(yùn)行狀態(tài)及事故狀態(tài)下均不會出現(xiàn)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重而導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)或嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行速度的情況。

3.3站控層設(shè)備及其功能

站控層設(shè)備包括主機(jī)、操作員工作站、遠(yuǎn)動通訊裝置、故障及信息系統(tǒng)子站、微機(jī)五防系統(tǒng)、GPS對時系統(tǒng)以及其它智能接口。

3.3.1主機(jī)

具有主處理器及服務(wù)器的功能，為站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存儲及發(fā)送的中心，管理和顯示有關(guān)的運(yùn)行信息，供運(yùn)行人員對變電站的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和控制，間隔層設(shè)備工作方式的選擇，實(shí)現(xiàn)各種工況下的操作閉鎖邏輯等。大都采用兩臺主機(jī)互為熱備用工作方式。

3.3.2操作員工作站

是站內(nèi)自動化系統(tǒng)的主要人機(jī)界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢，設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢，操作指導(dǎo)，操作控制命令的解釋和下達(dá)等。通過操作員站，運(yùn)行值班人員能夠?qū)崿F(xiàn)全站設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視和操作控制?？梢耘渲脙膳_操作員站，操作員站間應(yīng)能實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)視操作的功能。

3.3.3故障及信息系統(tǒng)子站

能在正常和電網(wǎng)故障時，采集、處理各種所需信息，并充分利用這些信息，為繼電保護(hù)運(yùn)行、管理服務(wù)，為分析、處理電網(wǎng)故障提供支持。工作站大都具備多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的能力，能夠通過網(wǎng)絡(luò)通道向多個調(diào)度中心進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通信規(guī)約應(yīng)符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)通信與接口規(guī)范。支持根據(jù)調(diào)度中心命令對相應(yīng)裝置進(jìn)行查詢和遠(yuǎn)程維護(hù)，包括遠(yuǎn)程配置、可視化數(shù)據(jù)庫維護(hù)、參數(shù)的上傳下載、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等。故障及信息系統(tǒng)子站雙機(jī)配置，采用互為熱備用工作方式，雙機(jī)都能獨(dú)立執(zhí)行各項(xiàng)功能。當(dāng)一臺工作站故障時，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)無縫自動切換，由另一臺工作站執(zhí)行全部功能，并保證切換時數(shù)據(jù)不丟失，并同時向各級調(diào)度和操作員站發(fā)送切換報警信息。

3.3.4遠(yuǎn)動通訊裝置

滿足直采直送要求，收集全站測控裝置、保護(hù)裝置等設(shè)備的數(shù)據(jù)，將信息通過雙通道（專線或網(wǎng)絡(luò)通道）上傳至上一級調(diào)度中心，調(diào)度中心下發(fā)的遙控命令向變電站間隔層設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。

遠(yuǎn)動通信裝置雙機(jī)配置，采用互為熱備用工作方式，雙機(jī)都能獨(dú)立執(zhí)行各項(xiàng)功能。當(dāng)一臺通信裝置故障時，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)無縫自動切換，由另一臺通信裝置執(zhí)行全部功能，并同時向各級調(diào)度和主機(jī)發(fā)送切換報警信息。也可采用雙主機(jī)工作方式。

3.2.5微機(jī)五防系統(tǒng)

微機(jī)五防系統(tǒng)主要包含五防主機(jī)、五防軟件、電腦鑰匙、充電通信控制器、編碼鎖具等，實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的綜合操作閉鎖功能。微機(jī)五防系統(tǒng)應(yīng)與變電站自動化系統(tǒng)一體化配置，五防軟件應(yīng)是變電站自動化系統(tǒng)后臺軟件的一個有機(jī)組成部分，獨(dú)立配置一臺微機(jī)五防工作站。

3.2.6 GPS對時系統(tǒng)

為故障錄波裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、測控裝置和站控層設(shè)備等提供統(tǒng)一時間基準(zhǔn)的系統(tǒng)。

4.結(jié)束語

隨著計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、視頻技術(shù)的發(fā)展，整流供電綜合自動化系統(tǒng)將賦予更強(qiáng)大的功能，其將為電解安全平穩(wěn)供電發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

1.胡建斌.《霍煤鴻駿鋁電公司二期鋁合金項(xiàng)目綜自系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議》，2007年02月。作者簡介 周玉杰、1970、山東濟(jì)寧、中級程序員、大學(xué)、供電技術(shù)及其自動化、主要從事變壓站綜合自動化及遠(yuǎn)動工作、E-mail：hlh_zhouyj@126.com、電話：（0475）7959106