18761509873
安科瑞 繆凱倫
摘 要：變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站內的二次設備經過功能的組合和優(yōu)化設計,，利用計算機技術,、通信技術、信號處理技術,，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量,、控制、保護,、并與上級調度通信的綜合性自動化功能,。
關鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng)；自動監(jiān)視,；保護,；調度通信
安慶市靜脈產業(yè)園是為創(chuàng)建安慶市經濟健康持續(xù)發(fā)展的長期環(huán)境安全保障、建設資源節(jié)約型社會、推進和發(fā)展循環(huán)經濟,、提高土地利用價值,、構建固體廢棄物綜合處置和資源化平臺、提升安慶市整個城市的面貌,、解決未來安慶市固體廢棄物的出路,。
本次建設內容包括：危險廢物處理中心、有木幾廢棄物處理中心,、配套建設園區(qū)污水處理廠和園區(qū)管理中心等,，該建設內容包括了安慶市靜脈產業(yè)園項目紅線范圍內得所有固體廢棄物處理子項目，以及園區(qū)紅線范圍內,、外為園區(qū)配套的市政設施,。全廠共設置35kV變電所1座，區(qū)域變電所3座,。35kV變電所為獨立二層建筑物,，其中一層為35kV開關室、35kV變壓器室,、10kV開關室,，二層為10kV變壓器及0.4kV開關室、通信室,。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨立區(qū)域,，配置10kV開關柜、變壓器及0.4kV低壓柜,。本項目外線電源由國網安慶市供電公司提供,，一路電源為晴嵐變35kV京環(huán)313專線作為常用電源、35kV電壓等級,，二路電源為朝陽變10kV山口17線作為備用電源,、10kV電壓等級。
圖1 靜脈產業(yè)園現(xiàn)場圖
變電站綜合自動化系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實現(xiàn)某一給定目標的一些相互關聯(lián)單元的組合,，變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用計算機技術,、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備的功能進行重新組合,、優(yōu)化設計,，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量,。
系統(tǒng)可分為三層結構：即現(xiàn)場設備層,、網絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：包含微機保護,、智能操控,、多功能儀表,、計量表等設備，用于采集站內配電柜內電氣運行參數(shù),、開關狀態(tài),、電氣接點溫度等數(shù)據，同時分別在35kV變電站和10kV變電所配置多套直流電源,，保障現(xiàn)場設備良好的運行環(huán)境,。
網絡通訊層：包含ANet-2E8S智能網關。網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據,，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據存儲,，分散10kV變電站通過數(shù)據采集箱（內置智能網關）采集數(shù)據通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺,；同時網關充當遠動通信裝置，將現(xiàn)場設備數(shù)據采集后通過交換機經縱向加密數(shù)據加密后上傳調度網,。
平臺管理層：l變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺,、國網安徽省安慶電力調度控制中心平臺。
圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構圖
本項目35kV變電所1座,，區(qū)域變電所3座,，35kV變電所為獨立二層建筑物，其中一層為35kV開關室,、35kV變壓器室,、10kV開關室，二層為10kV變壓器及0.4kV開關室,、通信室,。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨立區(qū)域，配置10kV開關柜,、變壓器及0.4kV低壓柜,。。
35kV變電所內35kV開關室一次系統(tǒng)圖如圖1所示,，共有4面開關柜,，分別為：1面進線柜、1面出線柜,、1面計量柜,、1面PT柜。
圖3 35kV開關室一次系統(tǒng)圖
35kV變電所內10k開關室一次系統(tǒng)圖如圖2所示,，共有16面開關柜,、其中2面10kV進線柜、9面變壓器出線柜（含備用出線柜3面）,、1面母聯(lián)柜,、1面隔離柜、2面PT柜、1面計量柜,。
圖4 10kV開關室一次系統(tǒng)圖
圖5 各分散10kV變電所進線柜一次系統(tǒng)圖
本次工程在35kV,、10kV配電系統(tǒng)中配置微機保護裝置，對每面35kV,、10kV高壓開關柜內配置開關狀態(tài)操控裝置,，對電氣量采集和對電氣設備（如斷路器）的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調節(jié),，發(fā)生故障時,，由微機保護裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制,，迅速切除故障設備和完成事故后的恢復操作,。
在每面35kV、10kV高壓變配電開關柜配置1臺多功能電表,，在晴嵐變35kV京環(huán)313專線間隔處,、客戶側35kV變電所備用電源計量柜處、客戶側35kV變電所主用電源計量柜處,、客戶側35kV變電所低壓柜辦公照明出線處,、客戶側35kV變電所低壓柜職工宿舍負荷出線處裝有計量儀表，其中在總變電所安裝負荷采集終端箱,，收集計量點客戶側四處計量表的電能信息,，用于遠程監(jiān)控及電量數(shù)據采集。
在35kV總變配置1套DC220V/100AH柜式直流電源,，各區(qū)域變電所在高壓柜配置DC220V/20AH分布式直流電源,，為整個變電站的斷路器、二次設備及監(jiān)控主機等重要設備運行提供穩(wěn)定可靠的電源,。
在通信室配置一臺時鐘同步裝置,，實現(xiàn)變電站內所有微機保護裝置、監(jiān)控主機,、規(guī)約轉換裝置,、遠動裝置、廠站采集終端的時鐘同步,。
在通信室配置一套變電站綜自自動化系統(tǒng),，通過規(guī)約轉換裝置采集站內UPS、直流屏數(shù)據,，通過光纖組網與分散的各區(qū)域10kV變電所通信實現(xiàn)變電站綜合自動化監(jiān)控與管理,。
在通信室配置一面通訊屏、一面調度數(shù)據網屏,，通訊屏配置1套155M光傳輸設備,，內配1塊155M單光口板,，配置2臺PCM接入設備（1臺安裝在35kV靜脈變，一臺安裝在安慶市調度）,，通過專用通道點對點方式實現(xiàn)變電站與調度端通訊,。調度數(shù)據網屏配置數(shù)據1臺路由器、2臺交換機,、2臺縱向加密裝置,、1臺網絡安全監(jiān)測裝置、1臺廠站采集終端,，廠站采集終端實現(xiàn)站內的總電能計量與所用變計量,。
變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集設備數(shù)量共計34臺，本地設備根據數(shù)據類型主要分為遙測,、遙信,、電能三類數(shù)據，部分數(shù)據展示如下：
遙測信息
遙信信息
電能信息
為了加強安慶市靜脈產業(yè)園配電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護,，抵御惡意代碼等對監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊，以及其它非法操作,，防止電力監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓和失控,，和由此導致的變電站一次系統(tǒng)事故和其他事故，需制定電力安全防護方案,。
安慶市靜脈產業(yè)園配電工程內配置變電站監(jiān)控系統(tǒng),、調度數(shù)據網系統(tǒng)、電能信息采集裝置,。
變電站監(jiān)控系統(tǒng)
本站變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng),，配置一臺監(jiān)控后臺主機兼操作員站。主要實現(xiàn)變電站的數(shù)據采集,、監(jiān)視和控制功能,，以監(jiān)測控制計算機為主體，加上檢測裝置,、執(zhí)行機構與被監(jiān)測控制的對象（生產過程）共同構成的整體,。在這個系統(tǒng)中，計算機直接參與被監(jiān)控對象的檢測,、監(jiān)督和控制,，采用IEC104規(guī)約、端口號2404,，并實時與地調自動化主站系統(tǒng)進行數(shù)據傳輸,。裝置操作系統(tǒng)采用64位WINDOWS 7旗艦版，數(shù)據庫版本為SQL Server 2008R2,。
電能信息采集裝置
本站配備了一套積成電子生產的型號為iES-E70廠站采集終端電能信息采集裝置,。電能信息采集器是一種用于采集,、存儲和轉送電站關口表采集和生成的計量計費信息的裝置，配置2個以太網口,，電源供電方式為：交直流220V,。裝置通過與電度表通信，收集電度表采集和生成的計量計費信息,。采集器通過調度數(shù)據網非實時業(yè)務與計量計費主系統(tǒng)通信,，地調接入網上傳通信端口為1020，上報所采集和生成的的計量計費信息,。
項目二次系統(tǒng)及生產廠商,、操作系統(tǒng)具體版本號等情況如下：
安慶市靜脈產業(yè)園配電工程現(xiàn)場應用的監(jiān)控服務器系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-1000，以及網絡邊界處的通信網關機ANet-2E8S1等,，使用非LINUX Ubantu的安全加固操作系統(tǒng),，已關閉非必要的網絡服務，具體內容如下：
(1) 確定生產控制大區(qū)計算機設備各網卡的IP地址正確配置
(2) 關閉非必要的網絡服務
(3) 禁止網絡非法外聯(lián),；
(4) USB口,、光驅用封條貼住，禁止USB,、光驅移動介質接入
(5) 強化口令密碼,，刪除默認多余賬戶，不同的賬戶對應不同的權限設置
(6) 禁止在計算機上安裝與運行監(jiān)控系統(tǒng)無關的軟件,。
使用其它系統(tǒng)同樣進行主機安全加固,，加固方式包括：
(1) 卸載不必要的應用軟件、主機密碼復雜度,，
(2) 主機多余賬戶刪除,，關閉3389、135,、138,、445端口
(3) 使用無惡意芯片和無安全隱患計算機、存儲設備
(4) 確定生產控制大區(qū)計算機設備各網卡的IP地址正確配置
(5) 關閉非必要的網絡服務,，禁止網絡非法外聯(lián)
(6) 強化口令密碼,，刪除默認多余賬戶，不同的賬戶對應不同的權限設置
(7) 禁止在計算機上安裝與運行監(jiān)控系統(tǒng)無關的軟件,。
現(xiàn)場網絡設備如A,、B網交換機，業(yè)務交換機等,，對網口實行MAC地址綁定,，實現(xiàn)專口專用,，對于多余網口進行關閉并用防塵塞封堵端口貼上“端口禁用標志",。
圖6 監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護圖
圖7 10kV有木幾車間變電所圖
圖8 10kV有木幾車間變電所圖
圖9 10kV朝陽變山口17線備用電源變電所圖
圖10 通信室現(xiàn)場圖
Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)人機界面友好,，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器,、隔離開關、地刀等合,、分閘狀態(tài)及有關故障,、告警等信號。其中,，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關量主要有：斷路器分,、合閘信號，手車工作,、試驗位置信號,，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號,、接地刀合分信號,、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號,，保護跳閘信號和事故預告信。
圖11 實時監(jiān)測主界面圖
在配電一次圖中,，可以直接查看該回路詳細電參量,，包括三相電流、三相電壓,、三相總有功功率,、總無功功率、總功率因數(shù),、正向有功電能等,，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。
圖12 電參量查詢界面圖
能查詢各回路或設備時間的運行參數(shù),，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流,、三相電壓、總功率因數(shù),、總有功功率,、總無功功率、正向有功電能等,。
圖13 電參量運行統(tǒng)計報表界面圖
能夠對遙信變位,，保護動作,、事故跳閘，以及電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理,，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計、事故分析,。
圖14 歷史數(shù)據查詢界面圖
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表,。
圖15 電能信息運行日報表界面圖
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài),，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構；可在線診斷設備通信狀態(tài),，發(fā)生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位,。
圖16 站內設備系統(tǒng)網絡拓撲圖
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。配電系統(tǒng)維護人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面完成遙控操作,，并遵循遙控預置,、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序,，可以及時執(zhí)行調度系統(tǒng)或站內相應的操作命令,。
圖17 遙控操作界面圖
在曲線查詢界面可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流,、三相電壓,、有功功率、無功功率,、功率因數(shù)等曲線,。
圖18 曲線查詢界面圖
變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的作用越來越顯著，對實現(xiàn)電網調度自動化和運維管理現(xiàn)代化,，提高電網的安全和可靠運行水平起到了很大的作用,，因此縣級電網中的變電站要進一步加強綜合自動化系統(tǒng)水平，提高運維人員的技能,，保證電網安全穩(wěn)定運行,。
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