基于現(xiàn)場總線CAN的變電站綜合自動化系統(tǒng)

1．引言

　　電力系統(tǒng)是一個特殊的系統(tǒng)，其安全性、可靠性要求高，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的安全可靠運行，必須實現(xiàn)電力系統(tǒng)的調(diào)度、運營和管理的自動化。隨著電力系統(tǒng)自動化程度的提高，現(xiàn)場總線技術(shù)的日臻完善，以及電力系統(tǒng)減員增效要求的提出，實現(xiàn)電站綜合自動化，從而達到無人值班，已成為電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的趁勢。目前，采用符合現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)方向的高性能微控制器，現(xiàn)場總線技術(shù)，實時多任務(wù)操作系統(tǒng)等多項先進技術(shù)，能實現(xiàn)對中低壓輸配電線路及主設(shè)備的綜合自動化功能。而且能集保護、監(jiān)控 、調(diào)控、通信于一體，既可聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成綜合自動化系統(tǒng)，也可獨立運行，既可適合有人監(jiān)控中心，也可適合無人值班的要求。眾所皆知，變電站綜合自動化關(guān)鍵在于大量的現(xiàn)場采集信息和數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確，實時上傳到監(jiān)控中心，也能將監(jiān)控中心下達的控制命令準(zhǔn)確無誤地發(fā)送到控制單元，及時采取措施避免事故發(fā)生，這就需要變電站綜合自動化系統(tǒng)有可靠的通信保障。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的廣泛應(yīng)用，有效地解決了變電站綜合自動化系統(tǒng)中的通信問題。

2．變電站綜合自動化系統(tǒng)

2.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

　　變電站綜合自動化系統(tǒng)一般由站控層、通信管理層和間隔層構(gòu)成的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，采用分布式結(jié)構(gòu)，設(shè)備分為站控層、通信管理層及間隔層，間隔層原則上按一次設(shè)備組織，每一間隔層設(shè)備包括測量、控制、保護、信號、通信、錄波等基本功能，并完成各自的特殊功能，系統(tǒng)能實現(xiàn)信息共享及保護、監(jiān)控功能的綜合化，極大簡化二次回路，節(jié)省系統(tǒng)投資，由于間隔層設(shè)備可放在開關(guān)柜或一次設(shè)備附近，大為減少主控室面積，節(jié)約控制電纜，大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性和可擴展性。通信管理層由于各間隔層設(shè)備通信協(xié)議的多樣性，要實現(xiàn)不同裝置的數(shù)據(jù)鏈接，可加入前置機（通信管理裝置）完成通信控制和規(guī)約轉(zhuǎn)化，使其在功能上實現(xiàn)通信接收、發(fā)送、規(guī)約轉(zhuǎn)化等功能；通信協(xié)議采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，能實現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互聯(lián)，采用全球定位系統(tǒng)（GPS），支持硬件對時網(wǎng)絡(luò)，減少GPS與設(shè)備間的連接，并保證對時精度，硬件上采用模塊化設(shè)計以支持多種通信接口，包括以太網(wǎng)、串行通信接口、可擴充的其他現(xiàn)場總線接口等；軟件上具有規(guī)約庫以支持RS-232、RS-485、LONWORKS及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TCP/IP）等多種類型的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，從而具備良好的軟、硬件擴展性。站控層包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、運行工作站、維護工作站、監(jiān)視工作站等。

2.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)功能

　　以某110KV變電站為例，根據(jù)變電站高壓供電系統(tǒng)一次系統(tǒng)的整體要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)決定采用CL2000變電站綜合自動化系統(tǒng)，在此，結(jié)合工程實踐，介紹該系統(tǒng)用于變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的經(jīng)驗。

　　變電站綜合自動化系統(tǒng)由WXH-322A/01微機線路保護裝置，WBH-90系列微機變壓器保護裝置，ZBH-91A/05變壓器本體保護裝置，WBH-92A/02微機變壓器后備保護裝置，WMC-31A03微機母線差動保護裝置，WBH-93A/02微機廠用電保護裝置，WBT-31A/01微機備用電源自投裝置，微控制器SAB-C167CR（SIEMENS公司產(chǎn)），工作站微機及相應(yīng)設(shè)備組成。CL2000變電站綜合自動化系統(tǒng)系列保護裝置具有一般的主要功能，如開關(guān)量的變位遙控，電壓電流的模擬輸入，斷路器遙控分口，脈沖累加，遙控事件記錄及順序記錄（SOE），邏輯閉鎖等。

　　WXH-322A/01微機線路保護裝置是多CPU并行設(shè)計，距離保護，零序保護及錄波，測距分別由單獨CPU完成，各CPU插件在電氣及結(jié)構(gòu)上相互獨立，無依賴關(guān)系，它能實現(xiàn)以下功能：

　　（1）保護功能：a) 三段式相間距離保護； b) 三段式接地距離保護； c) 四段式零序方向過流保護；d) 故障測距； e) 振蕩閉鎖； f) 三段式反向及低壓閉鎖過流保護； g) 檢無壓、檢同期三相一次重合閘，手動同期合閘； h) 低周低壓減載保護； i) 過負(fù)荷保護或報警； j) PT斷線告警。

　?。?）測量功能：a) 采集測量電壓，三相或二相測量電流，計算有功功率，無功功率，功率因數(shù)； b) 測量頻率，每周波72點自適應(yīng)采樣； c) 采用12路開關(guān)量； d) 采用4路脈沖量（正負(fù)脈沖 均可）； e) 遠方及本地操作。