摘 要:本文对县级电网调度自动化的远动系统、计算机系统、人机联系系统、主站配套设备及人员配备进行设计选型,提出典型的系统配置方案,并对投资效益进行了分析,为县级电网调度自动化系统的发展提供了可靠的技术依据。
关键词:电网;自动化;设计选型
1、引言
随着县区经济的不断发展和人民生活水平的日益提高,针对县区供电负荷的不断增长和对供电质量要求的不断提高,为适应县区用电负荷的稳步增加,加快电力事业发展的步伐,提高工作效率及事故处理速度,更好的为用户提供保质保量的电能,切实保证电网安全、稳定、经济的运行,全面实现县级电网调度
自动化势在必行。
2、远动系统
2.1.1.1原则要求
满足电网实时信息采集的整体性及完整性,全面反映电网的运行工况;
信息采集的数量和范围应有一定的冗余度;满足电网统一调度、分级管理的调度管理体制需要。
2.1.1.2 35kV变电站典型结构
35kV变电站一次系统主要组成设备包括:35kV母线1段;10kV母线2段;主变压器2台;35kV线路开关1台;主变35kV侧进线开关2台;主变10kV侧进线开关2台;10kV母联开关1台;10kV出线开关8台。
根据功能规范选取,一般适合RTU;
与前者合成全部
信息采集量,供无人值班使用,一般适合综合
自动化,
RTU也可选取。按模拟量、状态量、脉冲量、数字量、遥控量、遥调量就其数量分别进行统计,详见表2-1、2-2、2-3。
表2-1 分站模拟量采集一览表
|
序
号 |
被监控设备 |
|
|
共
计 |
|
名称 |
数量 |
量名 |
数量 |
量名 |
数量 |
|
1 |
35kV线路 |
1 |
P、Q、Ib |
3 |
Ia、Ic |
2 |
5 |
|
2 |
主变35kV进线 |
2 |
P、Q、Ib |
6 |
Ia、Ic |
4 |
10 |
|
3 |
主变10kV进线 |
2 |
P、Q、Ib |
6 |
Ia、Ic |
4 |
10 |
|
4 |
10kV配电线路 |
8 |
Ib |
8 |
Ia、Ic 、P、Q |
32 |
40 |
|
5 |
10kV母联开关 |
1 |
Ib |
1 |
Ia、Ic 、P、Q |
4 |
5 |
|
6 |
35kV母线 |
1 |
Uca |
1 |
Ua、Ub、Uc、3Uo |
4 |
5 |
|
7 |
10kV母线 |
2 |
Uca |
2 |
Ua、Ub、Uc、3Uo |
8 |
10 |
|
8 |
站用变低压母线 |
1 |
Uca |
1 |
Ua、Ub、Uc、3Uo |
4 |
5 |
|
9 |
直流母线 |
2 |
U |
2 |
Un+、Un- |
4 |
6 |
|
10 |
主变油温 |
2 |
T |
2 |
|
|
2 |
|
合计 |
22 |
|
32 |
|
66 |
98 |
常用
信息采集量为
32个,取64个;无人值班扩充信息采集量后为98个,取128个。
2-2 分站状态量采集一览表
|
序号 |
状态量名称 |
常用采集量 |
扩充采集量 |
小计 |
|
1 |
断路器位置信号 |
14 |
|
14 |
|
2 |
刀闸位置信号 |
|
34 |
34 |
|
3 |
保护预告信号 |
1 |
|
1 |
|
4 |
总事故信号 |
1 |
|
1 |
|
5 |
通道故障信号 |
1 |
|
1 |
|
6 |
|
1 |
|
1 |
|
7 |
35kV单相接地信号(1段) |
1 |
|
1 |
|
8 |
10kV单相接地信号(2段) |
2 |
|
2 |
|
9 |
主变保护动作信号(2台) (瓦斯、差动、过负荷) |
6 |
|
6 |
|
10 |
自动重合闸 |
1 |
|
1 |
|
11 |
开关机构故障信号 |
|
14 |
14 |
|
12 |
有载调压器分接头位置信号 |
20 |
|
20 |
|
13 |
速断、过流信号 |
2X14 |
|
28 |
|
14 |
站用变失压信号 |
|
1 |
1 |
|
15 |
|
|
1 |
1 |
|
16 |
低周减载动作信号 |
|
1 |
1 |
|
17 |
低周减载断线信号 |
|
1 |
1 |
|
18 |
火灾报警信号 |
|
1 |
1 |
|
19 |
大门打开信号 |
|
1 |
1 |
|
合计 |
76 |
54 |
130 |
常用状态采集量为76个,取为128个;扩充后状态采集量为130个,取为256个。
表2-3 分站其它各量采集一览表
|
采集类别 |
被监控设备 |
常用采集量 |
|
名称 |
数量 |
量名 |
数量 |
合计 |
|
脉冲量 |
35kV线路 |
1 |
Wh、Varh |
2 |
22 |
|
主变压器 |
2 |
Wh、Varh |
4 |
|
10kV配电线路 |
8 |
Wh、Varh |
16 |
|
数字量 |
35kV或10kV母线 |
|
f |
1 |
1 |
|
遥控量
|
35kV线路 |
1 |
YK |
1 |
14 |
|
主变 |
4 |
YK |
4 |
|
10kV母联及配线 |
9 |
YK |
9 |
|
遥调量 |
主变分接头 |
2 |
YT |
2 |
4 |
|
补偿电容器 |
2 |
YT |
2 |
数字量为1,取为1-2;脉冲量为22,取为16-32;遥控量为14,取为16-32;遥调量为4,取为2-4。
RTU应能采集并传送以上各表中的
信息给调度主站,并加以采集处理。
2.2远动终端选型
2.2.1总的要求
远动终端采用分布式多
CPU,集中组屏,交流采样;可接入模拟量64-128,状态量128-256,脉冲量16-32,数字量1-2,遥控量16-32,遥调量2-4;规约采用标准Polling 、CDT规约;通信速率可取300、600、1200bit/s;通信口能与两个调度通信,并有测试口,远方诊断口和备用口;装置采用交直流两用
电源。
2.2.2配置方案
2.2.2.1 RTU装置(交流采样)
根据县调发展的要求,选取方案。
2.3远动通道设置[1]
模式为双通道,主通道采用光纤,备通道采用小微波;通信速率:300、600、1200bit/s;在信噪比不大于16db时误码率 ≤10-4;发送电平:-20—0db;接收电平:-40—0db;四线制双工;双通道自动切换由通道测试柜完成。
3、计算机系统
3.1计算机选型与系统配置
3.1.1系统选型原则
系统功能满足SCADA及实用化要求,以及初步PAS功能;系统为开放式,可方便地升级和扩充软硬件;技术先进实用;人机界面友好,操作简单,易于学习掌握;采用标准接口和标准通信规约。
3.1.2系统配置方案
调度主站计算机系统宜采用与标准通信网络互联的分布式系统,客户/服务器结构,商用数据库,具体方案如下:
△方案一
本方案以SUN ULTRA工程工作站和UNIX操作系统为主体,配以PC机构成。包括:SUN ULTRA前置机2台,SUN ULTRA服务器2台,SUN ULTRA调度员工作站2台,系统维护工作站1台,运方工作站1台,WEB工作站1台均采用PC机,GPS卫星钟1台,网络采用10M/100M双以太网。本方案特点是:采用工程工作站,有优良的连续运行性能,UNIX操作系统比较成熟,系统运行稳定,缺点是UNIX不易掌握,系统造价高。
△方案二
本方案包括两台前置机或终端服务器,可以接收16台RTU,双机自动切换,2台调度员工作站,2台服务器,1台维护兼报表工作站,1台运方工作站,1台WEB工作站全部采用较大配置的PC机,操作系统为WindowsNT,数据库为SQL SERVER,GPS卫星钟1台,网络为10M/100M双以太网。集线器星型结构,双主网、平衡负载,互为备用。对地调、MIS网、集控等网络,通过路由器互连。
本方案的特点是:技术普及,硬件易购、易修、易于学习掌握,但难免有偶尔死机现象,或受病毒感染。
依据县级电网调度规模,以及资金和技术等具体情况选取方案。
3.2计算机数据通信
3.2.1与地调计算机通信
能够转发与接收遥测、遥信及计算量;通信速率采用9600-64Kbit/s;规约采用部颁CDT或Polling;通道数量为1主1备。
3.2.2与模拟盘通信
能够发送遥测遥信量;通信速率采用1200—9600bit/s;通道数量为1路。
3.2.3与RTU通信
采用双通道方式,其主通道为光纤,备通道为小微波。
3.2.4与MIS网通信
能够发送实时信息和计算
信息;通信速率为
10M/100M;通信规约按网络协议;通道为网络方式。
3.3计算机软件
3.3.1应配备的软件
前置机软件;操作系统软件;SCADA系统及其支持软件包括:数据采集软件,SCADA处理软件,数据库管理软件,调度员人机会话软件,绘图包软件,报表打印软件,向上级调度转发软件,WEB浏览软件;PAS软件包括:网络拓扑,状态估计,无功/电压优化,网损计算,调度员在线潮流、负荷预报等。
3.3.2对数据库的要求
3.3.2.1实时数据库
能在线生成,操作便捷,显示直观,能人工编辑和修改。安全性好,有一定的操作容错能力,有备份,一旦破坏,能及时恢复。实时性好,按系统的扫描周期及时刷新。能根据通道状况、遥信动作等相关条件,判断出错数据,校正或放弃,对被封锁的实时数据,应不能接收实时
信息。对实时数据库的修改,要求全系统共享。
3.3.2.2历史数据库
对任何实时数据,均可按设定的历史周期,自动存放,可随时查询,使用和通过画面在线修改。历史数据自动保存在硬盘上,也可以转贮到磁带或光盘上,长期存档,且能重新装回。硬盘上的历史数据,保存时间不少于一年。计算功能强,有大量的计算点和完整的计算机公式对模拟量进行计算。用户定义的公式能方便加入系统,而不影响系统运行。计算方法包括加、减、乘、除、积分、逻辑等。计算项目有:累加值、平均值、最大值、最小值、百分值以及P、Q、I 互相换算等。
4、人机联系系统
4.1屏幕显示器
全图形显示,可任意漫游、
移动、无级缩放;高分辨率,画面不抖动;多窗口技术,可拼装、重迭多幅画面;显示内容:潮流图,主结线图,棒形图,负荷曲线图,周波曲线,报表,事件顺序,地理位置,系统配置,系统工况,实时数据表格,定值参数表等;曲线和棒图,均可动态生成,且能进行常量参数的设置与修改;可在线修改画面显示的报表曲线,修改后,其它所有工作站均显示修改后的内容;任何画面,均可打印或拷贝。
4.2模拟屏
可实现一次系统图的显示功能。整屏采用镶嵌式,表面活动式,弧型排列,易于作图修改,微机控制,实现不下位操作。遥信位置显示可用灯光或翻牌式;遥测数据显示采用3位数带箭头,串行通信,在全屏分布嵌装的LED小型显示器。
可与主站计算机系统方便接口,时钟可与GPS接口。
5、主站配套设备及人员配备
5.1调度室及远动机房
5.1.1调度室[1]
面积80-100M2,防尘有空调,地面以下布缆方便。
5.1.2远动机房[1]
防尘,带空调,温度保持在20~25℃,湿度40%-75%,有抗静电、抗干扰、抗浪涌措施。有良好的工作接地,接地电阻〈0.5Ω,接地引线独立,并与建筑物绝缘。
两路交流
电源经两台隔离变压器并自动切换带两台
UPS电源,供全部主站设备负荷。UPS交流失压后供电时间不少于4小时。
5.1.4远动通信柜
通信电缆先进配线柜,再接到测试柜,应有保安措施。主要设备:通道配线柜(100回线,带保安模块);通道测试柜(80回线,具有双通道自动切换功能)。
5.2人员配备
调度
自动化人员应设专职
2-3人,其中:计算机专业1人;继电保护、自动化、远动专业1-2人。
6、投资效益分析
县级调度
自动化的建设与发展,促进了电网的安全经济运行,投资效益显著。它不仅提高了企业工作效率,有利于调度人员专心管理电网,及时掌握用电情况,还能够及时发现电网异常隐患,减少和避免事故的发生。对于及早发现的事故做到快速处理,最大限度的减少停电损失。其历史数据的保存功能,有利于电网安全经济分析,高级应用软件的实现,还可以促进电网的经济调度,减少网损,并为全面实行变电站无人值班,打下了坚实的基础。
7、结束语
随着我国城乡电网建设的不断完善与发展,为确保电网安全、经济、稳定的运行,县级电网调度
自动化的发展和普及也起到了尤为重要的作用,它的建立为整个地区电网的安全运行提供了有利保障。
参考文献
[1]国家电力调度通信中心,湖南电力调度通信局 《电力调度技术标准汇编(第五分册)电网调度自动化与信息化技术标准》 北京:中国电力出版社,1999年,5月