变电站监控系统的构成

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  内容提示：- 55-摘 要变电站监控系统是提高和优化电能质量的重要技术措施， 其特点以功能综合化， 管理智能化， 操作简单化为主。 这些特点也帮助变电站监控系统能很明显的提高变电站的安全水平， 保证变电站运行稳定， 同时变电站监控系统也能够更好的降低变电站运行的维护成本， 来提升变电站的经济效益。关键词变电站监控系统； 网格结构； 布置形式1 变电站监控系统简介现代变电站监控系统由站控层， 间隔层以及过程层主要组成。 其中每一层同样是由不同设备或者是不同子系统构成， 实现相应功能。变电站站控层是整个监控系统的管理层， 由工作站， 远方通信设施， 主单元等构成， 主要...

  - 55-摘 要变电站监控系统是提高和优化电能质量的重要技术措施， 其特点以功能综合化， 管理智能化， 操作简单化为主。 这些特点也帮助变电站监控系统能很明显的提高变电站的安全水平， 保证变电站运行稳定， 同时变电站监控系统也能够更好的降低变电站运行的维护成本， 来提升变电站的经济效益。关键词变电站监控系统； 网格结构； 布置形式1 变电站监控系统简介现代变电站监控系统由站控层， 间隔层以及过程层主要组成。 其中每一层同样是由不同设备或者是不同子系统构成， 实现相应功能。变电站站控层是整个监控系统的管理层， 由工作站， 远方通信设施， 主单元等构成， 主要负责变电站全站的有关信息的处理， 同时也能轻松实现远程控制和远程监视功能。 间隔层是系统的执行层， 由控制， 保护盒测控单元组成， 完成电气间隔测量， 控制， 保护以及别的部分功能。 为了更好的提高间隔层的可靠性， 间隔层各个设备之间相对独立， 功能并不依赖站控层。 站控层和间隔层各个设备都各司其职， 功能和地位也不相同， 两者通过变电站内部的通信网络实现协调， 实现变电站的监控功能。 因此， 网络通信在变电站监控系统中很重要， 它除了直接影响决定系统的结构及形式， 还对功能的实现以及性能的好坏很有大的影响。2 变电站监控系统的网格结构数据通信网格的结构及形式的选择在变电站监控系统中很重要， 是系统的技术核心， 现在变电站监控系统常用通信方式有三大类， 串行数据通信， 现场数据总线 串行数据通信系统串行数据通信系统是以站控层的主单元作为系统中心， 外围以间隔层的监控保护设施为主， 然后通过数据通信接口协调组成了变电站的监控系统。 串行数据通信的连接方式有两种， 星型连接方式和总线型的连接方式。 星型网络结构的可靠性高， 便于集中控制并且访问协议最简单， 但是星型网络结构的通信介质很复杂， 总系统冗余实现困难， 通信机制复杂而且通信的效率较低。而总线型结构布线简单， 结构简单造成其运行也比较可靠， 操作起来方便。 但是总线型结构故障诊断困难， 通信效率比星型结构还慢， 难以满足实时性要求。总体来说， 串行数据通信开放性较好，组网简单， 功能便于实现， 应用较多。 串行数据通信网络结构一般应用于规模较小的110kv， 35kv变电站的监控系统， 当然在较大规模的变电站中的小室结构中也能够使用这一方式来实现。2.2 现场总线系统现场总线系统在变电站系统常用的有GAN， Profibus， Lonworks， 现场总线是用一种工业级的现场总线将主单元和间隔层变电站监控系统的构成杨向东江苏省电力公司泰兴市供电公司 225400DOI： 10.3969/ j.issn.1001- 8972.2013.05.017设备之间连接， 实现变电站的数据监控系统功能。 该连接方式把所有的间隔层的设备连接在一条公共的主路上， 通信介质是电缆，双绞线或者是光纤， 主单元和间隔层设备时双向的传输关系。 现场总线相对于串行数据通信协议简单， 容错强， 抗干扰性和实时性强， 避免了串行数据通信速率慢， 距离受限制和易受干扰的局限。 但是现场总线由于采用了专用通信协议， 使得标准不一， 兼容性大打折扣， 此外， 在大型变电站信息量较大时， 同样会有传输效率较低的弱点。2.3 以太网随着大规模变电站的增多， 再加上自动化技术的发展和在变电站的应用， 系统网络通信数据大幅度提升， 网络流量非常大， 这时候串行数据通信和现场总线传输速率慢的缺点愈加明显， 监控系统的实时性难以满足。以太网以高速率， 可满足多网络通信节点等优势被日益重视， 特别是随着以太网技术的成熟， 以太网在变电站监控系统的应用愈来愈普遍， 这样它不仅完善和提高了总系统的性能， 同时也实现了网络结构的多样性。以太网网络结构可大致分为单层次网络结构，双层次网络结构。单层次网络机构就是只用一种以太网将站控层和间隔层合为一个层次， 这种结构又可细分为单层单网和单层双网。 单层单网是用以太网将后台系统， 主单元， 间隔层个测控单元连接起来， 构成网络系统， 单层单网结构相对比较简单， 可靠性高， 但是网架薄弱， 缺乏冗余性， 容易因为一个地方故障而造成大面积的瘫痪问题。单层双网就为了克服单层单网的弊病采用以太网来主持双通信方式， 即在通信时采用双网来分别传输不同数据内容， 如果一条网络故障， 另外一条也可以负担整个数据的传输， 避免了发生较大事故的威胁， 同时提高了其实时性， 增加了可靠性。双层次网络结构是把站控层和间隔层分别属于两个层次网络， 在实际应用中有两种形式， 即双层次同构和双层次异构两种形式。 双层次同构是站控侧和间隔层都用以太网， 双层次异构通常是站控层采用以太网，间隔层为现场总线的模式。 双层次网络结构的网络层次分明， 系统结构及形式多样， 比较灵活。 但是双层次结构较为复杂， 缺乏冗余， 对系统稳定性和可靠性影响较大。3 变电站监控系统布置形式变电站监控系统布置形式多样， 可以灵活布置， 目前变电站主要布置形式有集中组屏， 局部分散以及全分散三种。3.1 集中组屏布置形式及特点集中组屏的结构又叫做集中式结构， 是将整个监控系统按照功能的不同分成几个不同的屏， 一般分为主设备保护屏， 监控屏，线路保护屏， 公用屏， 运动屏， 母设屏等等。 这些屏通常都在主控制室内安装。集中组屏操作简单便捷， 尤其是事故后处理操作时优势很大， 方便事故分析， 节省处理时间。 同时， 由于组屏结构将屏安装在室内， 工作环境较好， 利于设备的运行。 但是也因此导致组屏结构的设计以及施工工作难度较大， 再加上二次线缆增多， 安装调试困难。3.2 局部分散布置形式为了可以减少二次电缆的数量， 对二次回路简化， 将高压线路和主设备集中组屏安装在控制室内， 然后利用互联网把分散的设备惊醒数据信息交换工作， 即低压线路测控安装在高压柜， 高压设备安装在控制室内， 这种结构就是局部分散布置形式， 又称为分散与集中相结合的形式。局部分散布置形式不但具有分层布置的优点， 又能够较好满足设备正常运行环境条件，在变电站工程中应用广泛。3.3 全分散布置形式全分散布置形式是将一次设备及变压器， 母线， 断路器等作为安装单位， 就地安装在各一次设备开关柜上， 这些一次设备柜与控制室内主单元利用互联网连接， 实现监控系统功能。全分散布置形式， 简化了变电站配置，优化了控制室的大小， 同时减少了设施安装和调试的工作量， 节约了二次电缆。 最重要的是该结构可靠性高， 维护方便， 随着光电技术的发展， 数字化的推广， 该模式将被广泛推广。4 变电站监控系统发展趋势4.1 高防护测控装置的应用由于社会对电力系统的要求慢慢的升高，对系统监控的有效性， 条件控制的可靠性有了更高的要求。 对于设备单一故障造成的系统危害， 误操作等事故要求系统有较高的自检防误能力。 这些都对系统的高防护测控装置提出了要求， 高防护测控系统的发展迫在眉睫。4.2 程序化操作的应用随着变电站工作内容的增加， 运行工作人员的任务也随机加重， 传统的操作使得人力缺陷也愈加严重。 这些原因也为操作事故埋下了隐患， 使得程序化特别是无人值班变电站的发展成为必然。 这不仅能提高变电站工作人员的效率， 还可以有效的预防误操作事故， 提高操作的正确率， 所以变电站程序化操作的应用将是变电站监控系统的发展趋势。4.3 CVT电压监视技术的应用由于社会的发展， 各个行业对电能的要求越来越严， 特别是电压等参数的要求很严格。 同时为了实时监控线路的电压， 保证系统的的安全和稳定。 所以对于电能电压等参数的监控仅靠人共监视已远不能够满足要求， 系统电压的精密监控技术成为变电站监控系统的必要手段， 即CVT电压监视技术的发展。参考文献[1 ]朱松林等. 变电站计算机监控系统及其应用， 中国电力出版社， 2008[2]赵祖康， 变电站综合自动化技术综述， 国家电力公司电力自动化研究所[3]高翔.数字化变电站应用展望， 华东电力，2006， (8)