摘 要：Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，是我司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的新一代電力監控系統。本系統具有保護、遙測、遙信、遙脈、遙調、遙控功能，可實(shí)現無(wú)人或少人值守功能，為監控系統的、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案。系統采用分層分布式結構，整個(gè)監控系統在物理上分為兩個(gè)層：站控層和間隔層。站級通信網(wǎng)絡(luò )采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線(xiàn)、屏蔽雙絞線(xiàn)等。系統支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、等通信規約。
關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化系統；無(wú)人值守。
1概述
該物流園變電站為全戶(hù)內兩層布置。一樓西側為主變室。東側為10kV配電裝置室，東北側為二次設備室。二層東側為35kV 配電裝置室，西北側為10kV電容器室。35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜，戶(hù)內單列布置；10kV配電裝置采用金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜，戶(hù)內雙列布置。35kV供電系統采用雙母線(xiàn)分段系統，共有13面高壓開(kāi)關(guān)柜；10kV供電系統采用雙母線(xiàn)分段系統，共有21面高壓開(kāi)關(guān)柜；綜合自動(dòng)機監控系統設置在電氣監控室。
根據用戶(hù)配電系統管理需求，需要對35kV開(kāi)關(guān)柜、10kV開(kāi)關(guān)柜、35kV/10kV主變、交直流系統等進(jìn)行全方面監控與保護，及時(shí)發(fā)現故障故障，保證配電系統可靠運行。
結合用戶(hù)實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，為實(shí)現本項目35kV變電站的監控與管理，在35kV和10kV配電回路中配置AM5SE系列進(jìn)線(xiàn)保護、主變保護及各種出線(xiàn)保護裝置；在總進(jìn)線(xiàn)處配置APView500電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置。
在電氣監控室配置一套Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，通過(guò)通信管理機及網(wǎng)絡(luò )交換機實(shí)時(shí)采集微機保護裝置、電能質(zhì)量等二次設備數據，實(shí)現整個(gè)物流園區供配電系統的電力監控與自動(dòng)化管理。在電氣監控室配置一套電源系統，為整個(gè)變電站的斷路器、二次設備及監控主機等重要設備運行提供穩定可靠的電源。
圖1 物流園電氣監控圖
2系統結構
變電站綜合自動(dòng)化系統通過(guò)智能電力監控裝置、通訊網(wǎng)絡(luò )和計算機軟件，實(shí)現供配電系統在運行過(guò)程中的數據采集、運行監視、事故記錄和分析、繼電保護等，完成園區的供電、用電管理和運行管理。系統可分為三層結構：即現場(chǎng)設備層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和平臺管理層。
現場(chǎng)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、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電氣接點(diǎn)溫度等數據，同時(shí)分別在35kV變電站和10kV變電所配置多套直流電源，保障現場(chǎng)設備良好的運行環(huán)境。
網(wǎng)絡(luò )通訊層：包含ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，分散10kV變電站通過(guò)數據采集箱（內置智能網(wǎng)關(guān)）采集數據通過(guò)光纖上傳至通信室變電站綜合自動(dòng)化監控系統平臺；同時(shí)網(wǎng)關(guān)充當遠動(dòng)通信裝置，將現場(chǎng)設備數據采集后通過(guò)交換機經(jīng)縱向加密數據加密后上傳調度網(wǎng)。
平臺管理層：?變電站綜合自動(dòng)化監控系統平臺、國網(wǎng)浙江杭州市蕭山區電力調度控制平臺。
圖2 監控系統網(wǎng)絡(luò )結構圖
3解決方案
本項目35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜，本期及遠景進(jìn)線(xiàn)2回，采用單母線(xiàn)分段，本期新上柜中，有2臺進(jìn)線(xiàn)隔離柜，2臺計量柜，2臺進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，2臺壓變柜，2臺主變進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，1臺母線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)柜，1臺母線(xiàn)分段隔離柜。為預留遠景可能的3#主變，在35kVⅡ段母線(xiàn)PT柜與2#主變柜間空余一個(gè)柜位，日后可插入新柜。開(kāi)關(guān)柜具有可靠的“機械五防"功能，進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)與進(jìn)線(xiàn)隔離手車(chē)間設置電器連鎖。
圖3 35kV開(kāi)關(guān)室一次系統圖
10kV配電裝置采用金屬鎧裝中置式開(kāi)關(guān)柜，本期出線(xiàn)2回，采用單母線(xiàn)分段。本期新上9臺開(kāi)關(guān)柜，其中有1臺主變進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，1臺電容器柜，2臺站用變柜，1臺分段開(kāi)關(guān)柜，1臺分段隔離柜，2臺饋線(xiàn)柜，1臺母線(xiàn)PT柜。柜間母線(xiàn)橋1座，主變母線(xiàn)橋1座。其中10kVⅡ段待二期建設。
圖4 10kV開(kāi)關(guān)室一次系統圖
3.1方案綜述
本次工程采用分層分布式綜合自動(dòng)化系統。計算機監控系統采用安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)的微機監控系統。本期配置：遠動(dòng)主機屏1面，公用測控屏1面，電力調度數據網(wǎng)屏1面，#1主變保護測控屏1面，電能計量屏1面，電源系統屏共7面，上述綜合自動(dòng)化屏在二次設備室內集中布置。
35kV進(jìn)線(xiàn)、母分及10kV饋線(xiàn)、電容器、母分按間隔配置保測裝置，35kV及10kV母設按間隔配置測控裝置，上述設備均就地布置相應間隔開(kāi)關(guān)柜內。各柜內安裝的保護、測控裝置的信息均通過(guò)103協(xié)議通過(guò)以太網(wǎng)通道上送至站控層。二次設備室內設備GPS時(shí)鐘對時(shí)采用電B碼，35kV、10kV開(kāi)關(guān)室內保護測控裝置采用網(wǎng)絡(luò )對時(shí)。
本工程配置站用變壓器2臺（容量為50kVA），其中1臺作為遠景備用；直流系統電壓為110V，蓄電池（容量200Ah，54只/2V）組屏2面。電源系統共組屏7面布置于二次設備室，至監控后臺的報文采用通信軟報文加硬接點(diǎn)方式。
全站N600有且僅有一點(diǎn)接地，該接地點(diǎn)設在#1主變保護測控屏上。
本工程設電能計量屏（主變35kV、主變10kV側各1只電能表）1面，35kV進(jìn)線(xiàn)、10kV饋線(xiàn)、電容器間隔電能表均就地布置在各間隔開(kāi)關(guān)柜。其中計量關(guān)口設在35kV進(jìn)線(xiàn)側。站內電能表數據通過(guò)電能采集裝置ERTU上傳調度。
3.2功能需求
3.2.1本地數據采集
變電站綜合自動(dòng)化系統需采集設備數量共計34臺，本地設備根據數據類(lèi)型主要分為遙測、遙信、電能三類(lèi)數據。整體系統功能需求：
1)數據采集及處理：通過(guò)間隔層設備實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)各種電參數、開(kāi)關(guān)量及溫度量、電能抄表值等；
2)畫(huà)面顯示：各回路的合、分狀態(tài)、變位信息、保護設備動(dòng)作及復歸信息、直流系統及所用變系統的信息、各測量值的實(shí)時(shí)數據、各種告警等信息。
3)記錄功能：具有電壓、電流、功率、電能以及事故、告警事件等各種歷史數據的存儲功能，以供查詢(xún)、分析、打印。
4)報警處理：用戶(hù)可以根據自己的需要分類(lèi)篩選有關(guān)報警，并將報警歸納于不同的報警窗口。
5)應具有完善的用戶(hù)權限管理功能，避免越權操作；
6)曲線(xiàn)分析功能：可以曲線(xiàn)形式展示實(shí)時(shí)數據庫和歷史數據庫中的模擬量、電度量數據，以便分析其當前運行狀態(tài)及有關(guān)歷史趨勢；
7)報表統計功能：通過(guò)報表，可以方便分析供電系統及各回路運行參數，形成運行日報、月報、電能統計日報、月報、年報。
3.2.2電力防護需求
為了加強該物流園配電工程電力監控系統防護，抵御及惡意代碼等對監控系統發(fā)起的惡意破壞和攻擊，以及其它非法操作，防止電力監控系統癱瘓和失控，和由此導致的變電站一次系統事故和其他事故，需制定電力防護方案。
該物流園配電工程內配置變電站監控系統、調度數據網(wǎng)系統、電采集裝置。
變電站監控系統
本站變電站監控系統采用系統組態(tài)軟件Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統，配置一臺監控后臺主機兼操作員站。主要實(shí)現變電站的數據采集、監視和控制功能，以監測控制計算機為主體，加上檢測裝置、執行機構與被監測控制的對象（生產(chǎn)過(guò)程）共同構成的整體。在這個(gè)系統中，計算機直接參與被監控對象的檢測、監督和控制，采用IEC104規約、端口號2404，并實(shí)時(shí)與地調自動(dòng)化主站系統進(jìn)行數據傳輸。裝置操作系統采用64位WINDOWS 7旗艦版，數據庫版本為SQL Server 2008R2。
電采集裝置
本站配備了一套華云信息生產(chǎn)的型號為ERTU3000C電量采集終端。電量采集終端是一種用于采集、存儲和轉送電站關(guān)口表采集和生成的計量計費信息的裝置，配置2個(gè)以太網(wǎng)口，電源供電方式為：交直流220V。裝置通過(guò)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(guò)調度數據網(wǎng)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)與計量計費主系統通信，地調接入網(wǎng)上傳通信端口為1020，上報所采集和生成的的計量計費信息。
項目二次系統及生產(chǎn)廠(chǎng)商、操作系統具體版本號等情況如下：
3.2.3主機與網(wǎng)絡(luò )設備加固
該物流園配電工程現場(chǎng)應用的監控服務(wù)器系統組態(tài)軟件Acrel-1000（狗用戶(hù)鎖），以及網(wǎng)絡(luò )邊界處的通信網(wǎng)關(guān)機ANet-2E4SM等，使用Windows的加固操作系統，已關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，具體內容如下：
1)確定生產(chǎn)控制大區計算機設備各網(wǎng)卡的IP地址正確配置
2)關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)
3)禁止網(wǎng)絡(luò )非法外聯(lián)；
4)USB口、光驅用封條貼住，禁止USB、光驅移動(dòng)介質(zhì)接入
5)強化口令密碼，刪除默認多余賬戶(hù)，不同的賬戶(hù)對應不同的權限設置
6)禁止在計算機上安裝與運行監控系統無(wú)關(guān)的軟件。
現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )設備如交換機、工控機、通信管理裝置，對網(wǎng)口實(shí)行MAC地址綁定，實(shí)現專(zhuān)口專(zhuān)用，對于多余網(wǎng)口進(jìn)行關(guān)閉并用防塵塞封堵端口貼上“端口禁用標志"。
該物流園配電工程項目監控系統分區及邊界防護如下圖所示：
圖5 監控系統分區及邊界防護圖
3.3配置設備清單
3.4現場(chǎng)應用圖
圖6 35kV開(kāi)關(guān)柜圖
圖7 10kV開(kāi)關(guān)柜圖
圖8 35kV變壓器圖
圖9 通信室現場(chǎng)圖
4系統功能
4.1實(shí)時(shí)監測
Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，10kV配電系統中監測的開(kāi)關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車(chē)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10 實(shí)時(shí)監測主界面圖
4.2電能質(zhì)量分析
提供電能質(zhì)量檢測儀所采集數據，如電壓值，偏差率，諧波畸變率，電流值，分相功率，總功率等信息。
圖11 電參量查詢(xún)界面圖
4.3運行報表
能查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數，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、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。
圖12 電參量運行統計報表界面圖
4.4網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。
圖13 站內設備系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
4.5曲線(xiàn)查詢(xún)
在曲線(xiàn)查詢(xún)界面可以直接查看各電參量曲線(xiàn)，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數等曲線(xiàn)。
圖14 曲線(xiàn)查詢(xún)界面圖
5結語(yǔ)
變電站綜合自動(dòng)化系統在變電站的作用越來(lái)越顯著(zhù)，對實(shí)現電網(wǎng)調度自動(dòng)化和運維管理現代化，提高電網(wǎng)的和可靠運行水平起到了很大的作用，因此各個(gè)地區電網(wǎng)中的變電站要進(jìn)一步加強綜合自動(dòng)化系統水平，提高運維人員的技能，保證電網(wǎng)穩定運行。
參考文獻
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.
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