变电站综合自动化系统助力企业提升电力系统整体运行效率

时间：2024-10-21作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：61

变电站自动化系统是指利用微机技术重新组合与优化设计变电站二次设备的功能，以实现对变电站的自动监视、控制、测量与协调的一种综合性自动化系统。
一、概述

       电能作为人们生产生活的主要能源，如何让电能、经济与稳定地运输和使用可谓是十分的重要。 要想提升电力系统整体运行效率，为用户提供的电能，需要对其中的设施设备进行技术，不断满足日渐严峻的供电需求。变电站作为整个电力系统中非常关键的部分，如何实现智能化发展是现如今较为重要的目标任务之一。
监控系统是针对电力行业用户的使用特点，结合工业控制、安防管理以及数字视频等技术设计的一套综合安保管理系统。该系统通过利用电网现有的网络资源，集成了遥视系统、门禁系统、消防系统、环境和动力监测系统等多个功能子系统，实现了对变电站的监控和管理。
二、系统架构
       智能变电站自动化系统在设计过程中，可以使用三层两网结构来进行设计，具体而言，其三层主要指的是站控层、间隔层、过程层等设备，而两网则主要指的是MMS网、SV/GOOSE网。典型220kV变电站一体化监控系统结构图如图1所示。实际工程中可结合具体情况对监控系统进行优化设计，如将MMS网、SV网.GOOSE网以及IEEE1588对时网四网合一，在确保整个通信质量的基础上，对网络设备进行简化处理。


2.1设备
       智能变电站之中的监控系统站控层包含的设备较多，像是监控主机、操作员工作站、数据服务器、综合应用服务器、数据通信网关机，站控层交换机等都属于这一层的设备；间隔层设备主要包括智能继电保护、智能测控、PMU、智能电度表、间隔层交换机等；过程层设备则包括合并单元、智能终端以及过程层交换机等网络设备。在对智能变电站自动化系统进行设计的时候，可在不同电压等级变电站设备配置原则的基础上研究优化方案，例如，可以使用合并单元智能终端一体化装置、智能保护测控一体化装置等，同时再将PMU功能与测控功能有效地结合在一起，这样就能真正让交换机数量变少，同时还能有效减少智能变电站光缆数量，降低智能变电站自动化系统的设备投资。


3智能变电站监控系统功能与**技术

三、系统组成

变电站监控系统主要包括以下几个部分：

信息系统：包括各种传感器、监测设备和数据采集设备等，用于采集变电站中各种设备的运行数据和状态信息，如电压、电流、温度、湿度、压力等参数。

数据通信系统：用于将采集到的各种数据和信息传输到变电站监控，并与其他设备进行通信和交互，包括各种通信协议和网络设备等。

监控系统：是变电站监控系统的部分，主要包括数据处理、控制和管理等模块，用于实时监测变电站中各种设备的运行状况，并对设备进行控制和调度。

控制系统：包括各种控制器、开关和执行机构等设备，用于实现对变电站中各种设备的自动控制和调度，以保证变电站的和稳定运行。

人机界面系统：包括各种显示屏、操作面板和人机界面软件等，用于向操作人员展示变电站的运行状况和各种数据，以及实现操作人员对变电站的远程控制和调度。

电源系统：包括UPS电源、备用发电机组等设备，用于保证变电站监控系统的稳定供电，以防止停电等突发事件对系统的影响。

四、主要功能
       智能变电站一体化监控系统若能得以实现，其主要功能就体现在以下几个方面：（1）全景数据采集功能。包括变电站稳态、暂态数据，一次、二次及辅助设备运行状态数据。（2）运行监视功能。这一功能中主要包含了运行监视、设备状态监视等。（3）控制与操作功能，包含操作控制性机制、顺序控制、防误闭锁、智能操作票、无功优化控制等。（4）信息综合分析与智能警示功能，包含智能告警，故障综 合分析等。（5）运行管理功能。这一项功能主要就表现在源端维护、权限管理、设备管理等方面。（6）辅助应用功能，包含视频、防护、环境监测、火灾报警等，实现对重要设备操作前后的图像确认。
五、安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统应用介绍
5.1方案综述
       Acrel-1000变电站综合自动化监控系统在逻辑功能上由站控层、间隔层二层设备组成，并用分层、开放式网络系统实现连接。站控层设备包括监控主机，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控，并与远方监控、调度通信；间隔层由若干个二次子系统组成，在站控层及站控层网络失效的情况下，仍能立完成间隔层设备的就地监控功能。
       针对工程具体情况，设计方案具有高性，易于扩充和友好的人机界面，性能价格比优越，监控系统由站控层和间隔层两部分组成，采用分层分布式网络结构，站控层网络采用TCP/IP协议的以太网。站控层网络采用单网双机热备配置。
5.2应用场所：
        适用于公共建筑、工业建筑、居住建筑等各行业35kV以下电压等级的用户端配、用电系统运行监视和控制管理。
5.3系统结构


5.4系统功能
5.4.1 实时监测


      Acrel-1000变电站综合自动化系统，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。



5.4.2 报警处理

       监控系统具有事故报警功能。事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限等。
1）事故报警。事故状态方式时，事故报警立即发出音响报警（报警音量任意调节），操作员工作站的显示画面上用颜色改变并闪烁表示该设备变位，同时弹窗显示红色报警条文，报警分为实时报警和历史报警，历史报警条文具备选择查询并打印的功能。
      事故报警通过手动，每次确认一次报警。报警一旦确认，声音、闪光即停止。次事故报警发生阶段，允许下一个报警信号进入，即次报警不覆盖上一次的报警内容。报警处理具备在主计算机上予以定义或退出的功能。
2）对每一测量值（包括计算量值），由用户序列设置四种规定的运行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分别定义作为预告报警和事故报警。
3）开关事故跳闸到次数或开关拉闸到次数，推出报警信息，提示用户检修。
4）报警方式。
       报警方式具有多种表现形式，包括弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音、短信、电话等但不限于以上几种方式，用户根据自己的需要添加或报警信息。




5.4.3 调节与控制

       操作员对需要控制的电气设备进行控制操作。监控系统具有操作监护功能，允许监护人员在操作员工作站上实施监护，避免误操作。
操作控制分为四级：
       一级控制，设备就地检修控制。具有**级的控制权。当操作人员将就地设备的远方/就地切换开关放在就地位置时，将闭锁所有其他控制功能，只进行现场操作。
       二级控制，间隔层后备控制。其与*三级控制的切换在间隔层完成。
       三级控制，站控层控制。该级控制在操作员工作站上完成，具有远方/站控层的切换。
       四级控制，远方控制，**级。
原则上间隔层控制和设备就地控制作为后备操作或检修操作手段。为防止误操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即选择、返校、执行，并在站级层设置操作员、监护员口令及线路代码，以确保操作的性和正确性。对任何操作方式，保证只有在上一次操作步骤完成后，才进行下一步操作。同一时间只允许一种控制方式。
纳入控制的设备有：35kV及以下断路器；35kV及以下隔离开关及带电动机构的接地开关；站用电380V断路器；主变压器分接头；继电保护装置的远方复归及远方投退连接片。
3）定时控制。操作员对需要控制的电气设备进行定时控制操作，设定启动和关闭时间，完成定时控制。


4）监控系统的控制输出。控制输出的接点为无源接点，接点的容量对直流为110V（220V）、，对交流为220V、。



5.4.4 用户权限管理

       系统设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员、维护员、值班员组等），在每个权限组里添加用户名和密码，为系统运行、维护、管理提供的**。



6 系统硬件配置



7 应用与发展
        变电站自动化系统已广泛应用于电力系统的各个领域，特别是在高压变电站的建设中，已逐渐实现无人值班和远程监控。随着科学技术的不断发展，变电站自动化系统也在不断升级和完善，未来的发展趋势将加注重系统的性、性和智能化水平。








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