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    变电站无人值守网络监控系统的应用

    发布时间: 2024-04-10  点击次数: 107次

    黄琴

    安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

    摘要:随着计算机网络技术不断完善,多个行业都将互联网技术运用到生产管理中。在变电站中,管理人员往往需要安排大量的人手以确保对电力系统的有*监控,企业的人力成本提高同时监控工作效率低下。计算机网络技术的出现给了生产管理新思路,在当下一些变电站建设电力系统自动化,以实现对于电力系统的无人值守。无人值守变电站网络监控系统应用多项技术实现对变电站进行无人遥控、监视、消防等值守工作。

    关键词:无人值守变电站;网络监控系统;数据处理

    0 引言

    在过去,变电站受科技的限制,监控系统的技术较为落后功能比较单一。当电力系统出现故障时其报警信息的传输流程较为简单,超出系统范围将无法传输视频的信号,难以实现远距离控制。在这种情况下值班人员必*值守避免突发情况造成企业损失。传统的监控系统安全性和稳定性都较低,企业不得不在此基础上增加值守人员。计算机网络技术的出现打破了传统局面限制,电力企业应采用无人值守变电站网络监控系统,实现对变电站的实施、远程、高*监控,及时处理突发状况提高生产效率。

    1 无人值守变电站的发展历史

    影响变电站生产、运行效率的原因之一是监控系统的稳定性及可靠性。在传统监控系统中,变电站难以实现对电网的远程控制,同时系统的稳定性较低,导致技术人员不能及时检测电气设备运行状态,在故障出现时难以有*排除。由于稳定性较差,监控系统经常出现误发信号和通讯中断等现象。值班人员不能及时获知电网的状态。在变电站电力系统实际运行中,系统出现通讯中断,现场一旦出现设备异常或跳闸事故,技术人员将不能及时获取事故的报文信息,造成电力系统不能安全稳定运行。随着电力企业的飞速发展,社会对电力系统的稳定性有了更高的要求。在社会大众的严格要求下,电网的生产、运行、管理、分配的高*性与稳定性都需要无人值守系统实现。该系统利用网络在线监测对电力设备的运行状态进行监视,实施获取电网的运行参数并对参数进行检测与自诊断,通过通讯网络及时将异常信息与数据传输至电力主管部门系统。无人值守变电站网络监控系统避免了终端设备出现通讯中断的现象,当发生跳闸事故,系统将及时把报文信息传输于电力主管部门系统,技术人员能及时对故障进行判断,确保系统的安全稳定运行。无人值守变电站网络监控系统实现了设备间通讯速率之间的匹配,确保网络数据储存器缓存不被逐步占据,避免进网络数据发送失败的风险。控制交换机在系统中的升温范围,避免过热保护重启引发的网络通讯中断。可以看出无人值守变电站网络监控系统不但能实现对电网的实施远程控制,还避免了设备故障引起的系统稳定性降低,因此在变电站的值守中将运用这一系统可提高管理工作的效率,降低电网安全事故带来的损失。

    2 采取无人值守变电站网络监控系统的必要性

    无人值守变电站网络系统由电力设备运行监控系统、网络信息传输系统、管理中*软件系统及远程监控系统构成。通过对路由器、交换机及多个监控设备的连接,将监控图像由交换机和路由器上传至远程监控系统。为了保证远程监控的有*性,监控系统可支持手机端登录,以保证监控工作能打破地点限制。通过SNMP协议对网络监控管理终端进行管理,电力设备通讯异常、过热及中断工作依靠系统监控数据的自诊断实现。异常数据将直接传输至电力主管部门系统或手机端。

    3 无人值守变电站网络监控系统的构成

    3.1电力设备运行监控系统

    变电站电网的稳定性是电力系统管理中至关重要的环节,技术人员必*对运输、配送环节进行有*监控。电网中涉及多种变压设备、电力设备,设备的运行出现故障电网运行将被中断。电力设备运行监控系统对变压器、线路等电力设备进行监控。其功能在于:(1)在线监测电力设备,系统在实际运行中及时采集设备运行参数,并对参数进行针管与判定,及时响应异常数据;(2)对设备现场环境进行监测,通过监测数据安装人员可在当下环境中确定相关设施的安装,例如在变电站主控室和高低压室中应安装数字化摄像机。

    3.2信息传输系统

    信息传输是无人值守监控系统的关键所在,技术人员只有通过信息传输才能及时获知信息检测工作。信息传输系统对设备传出的信息的指令进行控制并传达,收集到的数据信息将被输出至集控端,集控端负责对接收数据的分析,分析完毕后集控端将发出调控指令,设备响应指令并执行。信息传输系统由无线的网络、宽带的网络、个人用户组成。这一系统让变电站实现远距离控制、远距离接受和远动通信数据的开入量等功能。

    3.3管理中*软件系统

    随着社会的进步,我国的社会生产力逐渐上升,而这离不开电力的支持。为了维持社会生产和居民生活,变电站在运行中电网将形成大量的数据,管理中*需要实时处理这些数据信息。为此变电站需要庞大管理中*软件系统支持电网的运作,且该系统不但要满足当下的电网要求,随着社会的不断发展,系统还需对今后更为庞大、复杂的电网数据进行计算、处理,这一工作具有一定的难度。在无人值守变电站网络系统中,管理中*软件系统的使用较为广泛。管理中*软件系统在变电站中起到大脑的作用,它能通过信息传输系统实时获取电网中所有电力设施的运行数据,并及时进行分析。管理中*软件系统的强大之处在于其运算、分析工作的高*性与性,通过对数据的快速计算处理进行运行信息的准确判断,确保所下达指令的正确。管理中*软件系统为变电站的运行保驾护航,实现实时监测、处理、传送的功能,提高了变电站管理的效率,实现变电站的智能化。

    3.4远程监控系统

    远程监控系统实现了工作人员对变电站的远距离监控,借助远程监控系统变电站可进一步减少值班人员,在降低人力成本的同时,提高了监控效率,可以说远程监控系统是无人值守变电站网络系统的直接表现。远程监控系统需要将监控、防盜、远距离控制、自动报警和消防等系统结合在一起,从而将监控的图像远距离传输至终端。为了进一步提高变电站的安全性能,在做到监控的同时还需进一步加强报警、消防。当突发状况发生时,若工作人员未能及时发现监控信息时,系统的自动报警消防功能将采取紧急措施,降低变电站损失。远程监控系统通过功能可划分为前端的信号采集处理子系统、信号传输子系统以及远程监控子系统。前端信号采集处理子系统由报警信息采集装置、音频信息采集装置等构成。将这些装置的设置于变电站内部,可实现对变电站监控信息的实时的检测及报警等等。这些子系统的功能在于实时采集电气量,电气量是指在电力系统中的各种参数,比如电压值,电流值、频率、阻抗等等。对运行设备的电气量进行监测,当有异常数据时可对电网系统进行遥控,即闭锁功能。远程监控系统可支持PC端和手机端,PC端的监控通过监控中*PC机与线路配置连接实现,手机通过底层接口获取网络通讯,借助业务逻辑层登录APP处理信息。

    4 安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统

    4.1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,仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。

    针对工程具体情况,设计方案具有高可靠性,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。

    4.2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。

    4.3系统结构

    4.4系统功能

    4.4.1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、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。

    4.4.2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修改报警信息。

    4.4.3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:

    第控制,设备就地检修控制。具有优先级的控制权。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。

    级控制,间隔层后备控制。其与第三级控制的切换在间隔层完成。

    第三级控制,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。

    第四级控制,远方控制,优先级。

    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)、5A,对交流为220V、5A。

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    4.4.4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、管理提供可靠的保障。

    5 系统硬件配置

    应用场合

    型号

    图 片

    保护功能


    35kV变电站综合自动化系统

    Acrel-

    1000

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    可显示变电站主接线图,模拟配电网络运行,实现无人值班模式;根据顺序事件记录、历史曲线、故障录波,协助运维人员实现快速故障分析、定位和排除问题,尽量缩短停电时间;实时采集各回路、设备的电流、电压、功率、电能以及谐波、电压波动等参数,对配电系统和用电设备进行用能分析和能效管理


    网关

    ANet-

    2E8S1

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    8路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等协议的数据接入,ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT等协议上传,支持断点续传、XML、JSON进行数据传输、支持标准8GBSD卡(32GB)、支持不同协议向多平台转发数据;每个设备的多个报警设置。输入电源:AC/DC220V,导轨式安装。


    35kV/10kV/6kV

    弧光保护

    ARB5-M

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    主控单元,可接20路弧光信号或4个扩展单元,配置弧光保护(8组)、失灵保护(4组)、TA断线监测(4组)、11个跳闸出口;

    ARB5-E

    扩展单元,多可以插接6块扩展插件,每个扩展插件可以采集5路弧光信号:

    ARB5-S

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    弧光探头,可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室,也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°,半径0.5m的扇形区域;

    35kV/10kV/6kV

    进线柜电能质量

    在线监测

    APView500

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    相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及电能、事件告警及故障录波,谐波(电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波,波形实时显示及故障波形查看,PQDIF格式文件存储,内存32G,16D0+22D1,通讯2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口(+1维护网口)+1USB接口支持U盘读取数据,支持61850协议。

    35kV/100kV/6kV

    间隔智能操控、

    节点测温

    ASD500

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    5寸大液晶彩屏动态显示一次模拟图及弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温温度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4~20mA输出;

    35kV/10kV/

    6kV传感器

    ATE400

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    合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5A,测温范围-50-125℃,测量精度±1℃;无线传输距离空旷150米;

    35kV/10kV/6kV

    间隔电参量测量

    APM830

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    三相(1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In,四象限电能,实时及需量,本月和上月值,电流、电压不平衡度,66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录,2-63次谐波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD显示;

    变压器绕组

    温度检测

    ARTM-8

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    8路温度巡检,预埋PT100,RS485接口,2路继电器输出;


    变压器接头测温低压进出线柜接头测温

    ARTM-Pn-E

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    无线测温采集可接入60个无线测温传感器;U、I、P、Q等全电参量测量;2路告警输出;1路RS485通讯;


    ATE400

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    合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5A,测温范围-50-125C,测量精度±1℃;无线传输距离空旷150米;


    柜内环境温湿度

    AHE100

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    无线温湿度传感器,温度精度:±1℃,湿度精度:±3%RH,发射频率:5min,传输距离:200m,电池寿命:≥3年(可更换)


    ATC600

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    两种工作模式:终端、中继。ATC600-Z做中继透传,ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收AHE传输的数据,1路485,2路报警出口。


    应用场合

    型号

    图 片

    保护功能

    其他功能

    35kV/10kV/

    6kV进线

    AM6-L

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    三段式过流保护(带方向、低压闭锁)、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护;

    操作回路、

    双以太网口、

    双485口、

    2路4-20mA变

    送输出、

    故障录波、

    GPS对时、

    全电量测量

    直流量测量

    35kV/10kV/

    6kV馈线

    AM6-L

    三段式过流保护(带方向、低压闭锁)、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护;

    35kV主变

    (2000kVA以上)

    AM6-D2/

    AM-3

    两圈变/三圈变差动速断保护、比例制动差动保护;

    AM6-TB

    变压器后备保护测控、三段式过流保护(带方向、复合电压闭锁)、非电量保护、启动通风保护、PT断线告警、遥调升档、遥调降档、遥调急停;

    35kV/10kV/

    6kV厂用变

    AM6-S

    三段式过流保护(带方向、复合电压闭锁)、零序过流、过负荷保护(告警/跳闸)、控故障告警、PT断线告警、非电量保护;

    35kV电机

    (2000kW以上)

    AM6-MD

    差动速断保护、比例差动保护、过流、过负荷、堵转等电机综合保护;

    10kV/6kV

    异步电机

    AM6-M

    两段式过流/零序过流/负序过流保护、过负荷保护(告警/跳闸)、低电压保护、PT断线告警、堵转保护、启动超时、热过载保护、电压不平衡;

    35kV/10kV/6kV

    PT监测

    AM6-UB

    PT并列/解列、PT监测;

    10kV/6kV

    电容器

    AM6-C

    两段式过流/零序过流保护、过负荷保护(告警/跳闸)、PT断线告警、过电压/欠电压跳闸、不平衡电压/电流保护;

    35kV/10kV/

    6kV母联

    AM6-B

    两进线备投/母联备投/自适应备投、联切备投、三段式过流保护(带方向、复合电压闭锁)、PT断线告警、过负荷联切/告警、检同期、合环保护;

    6 结语

    总而言之,变电站为社会生产提供能源支持,其运行的稳定性至关重要。无人值守变电站网络监控系统打破传统监控系统的限制,实现了对变电站的远程监视、防盗、消防、远程控制和报警等功能。该系统实现了无人值守,提高了监控效率降低了监控成本。

    参考文献

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    [7]邓军.浅谈无人值守变电站网络监控系统[J].

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