淺談變電站調度自動系統的應用

摘要：變電站監控系統網絡化接入調度自動化主站系統的實現方法，即通過將現有調度自動化主站系統的通信服務器前移至變電站端，并利用光纖通信網的以太網傳輸接口實現變電站監控系統信息的網絡化傳輸。網絡化傳輸提高了遠動通道傳輸速率，增加了通道可靠性，且可方便地利用網絡測試命令進行通道的遠程維護，對老站網絡化接入改造是一個很好的解決方案。

關鍵詞：調度自動；變電站二次安全防護系統；遠動信息

1.調度自動組成

調度自動化：利用計算機、遠動、通信等技術實現電力系統調度自動化功能的綜合系統。主要功能構成分為：1、電力系統數據采集與監控（SCADA系統）：電力系統數據采集與監控以及數據通信技術是實現調度自動化的基礎和前提；2、電力系統經濟運行與調度、電力市場化運營與可靠行、發電廠運營決策支持等；3、變電站綜合自動化。

我覺得各產品一般含有SCADA、EMS（能量管理系統）、AGC（自動發電控制）、PAS（高級軟件應用）、DTS（調度仿真）等。

2.調度管理

變電站由省電力調度通信中心和市地調雙重調度管理，遠動信息采用一發四收同時發往省中調、省備調和地調、地備調。

3.遠動信息內容

（一）遙信部分

1）線路（旁路）單元

監控范圍：斷路器位置信號、隔離開關位置信號、手車開關位置信號、斷路器操作機構異常信號、斷路器控制回路斷線信號、主保護動作信號、后備保護動作信號、

保護及重合閘異常信號、高頻保護通道故障信號、光纖保護通道故障信號、保護裝置異常信號、重合閘動作信號、斷路器三相位置不一致、交流回路斷線信號、SF6氣壓低及SF6低壓閉鎖。

2）主變壓器單元

監控范圍：各側斷路器位置信號、各側隔離開關位置信號（含中性點地刀）、有載調壓開關位置信號、各側斷路器操作機構異常信號、冷卻系統異常信號、冷卻器全停信號、控制回路斷線信號、主變油位及壓力異常信號、消弧線圈異常信號、油及繞組溫度高信號、交流回路斷線信號、主保護動作信號。

3）母線單元

監控范圍：斷路器位置信號、隔離開關位置信號、母線保護動作信號、控制回路斷線信號、保護裝置異常信號、斷路器操作機構異常信號、母線保護動作信號、交流回路斷線信號。

4）中央信號單元

監控范圍：事故總信號、預告總信號、直流接地信號、直流系統異常信號、10千伏及35千伏系統接地信號、控制電源消失信號、PT二次回路異常信號（含電能表）、故障錄波器動作信號、故障錄波器異常信號、低周減載裝置動作信號、低周減載裝置異常信號、安穩裝置異常信號、裝置動作信號。

（二）遙測量部分

監測范圍：220kV、110kV線路有功、無功、電流，10kV線路電流，220kV、110kV母線三相電壓，10kV母線線電壓Uab或相電壓Uan、Ubn、Ucn，分段、母聯電流，旁路有功、無功、電流，電容器三相電流、無功，主變各側有功、無功、電流，直流電壓，變壓器溫度，站用變低壓側三相電壓，電能量。

（三）遙控部分

控制范圍：高壓斷路器、主變中性點接地刀閘、各間隔隔離開關、收發訊信號復歸、接地信號復歸、220kV及110 kV隔離開關、故障錄波器復歸、無功補償裝置投切、保護和自動裝置投切、遠方修改保護定值、變壓器分接開關（為備用調壓措施）、消弧線圈分接開關。

4.遠動設備

變電站采用微機監控系統，遠動信息由監控系統統一采集和處理，信息通過遠動工作站與省中調、省備調、地調、地備調通信。監控系統設置兩臺互為熱備用的遠動工作站，采用調度數據網和2M通道與省中調通信；采用調度數據網與省備調通信；采用調度數據網和2M通道與市地調通信。要求遠動工作站具備數據網接口2M數字接口和4線模擬接口。數據網及2M數據通道傳輸采用IEC60870-5-104規約，4線模擬通道傳輸采用IEC60870-5-101規約。

5.調度自動化系統對通道的要求

主通道：變電站的調度自動化、電能計費信息以TCP/IP方式經調度數據網上傳至省中調、省備調、和地調、地備調。

后備通道：變電站至省中調、地調各需要一路2M通道。

6.電能計費

變電站裝設一臺電能表處理器（能接入96路電表），電表處理器將采集的電能表信息送往變電站監控系統、省電力調度通信中心、地調電能計量自動化系統。要求變電站的電表處理器應能以IEC60870-5-102（省版）規約與省電能計費主系統和站內監控系統進行可靠通信，信息通過數據網通道和2M通道傳至省中調和地調電能計量自動化系統，與監控系統采用RS485口進行通信。

7.變電站二次安全防護系統

變電站二次系統分為生產控制大區和管理信息大區，其中生產控制大區分為控制區（安全區I）和非控制區（安全區 II），管理信息大區可根據需要劃分安全區或安全網段。控制區的主要業務系統包括電能量采集裝置、繼電保護裝置、故障錄波子站、無設置功能的保護管理子站等。

管理信息大區的主要業務系統包括生產管理系統。

各安全區內具有縱向、橫向數據通信業務的業務系統匯集接入各安全區的互聯交換機；各安全區的互聯交換機各自通過相應安全強度的安全防護設備橫向連接不同的安全區域，縱向連接不同的廣域網絡。

根據《南方電網電力二次系統安全防護技術實施規范》，變電站二次系統安全部署防護方案采用二次系統安全區橫向及縱向互聯方案，方案示意圖如下：

數據通信機：用于業務系統與其他相關系統之間的橫向及縱向數據通信。

控制區與非控制區的互聯交換機：用于各自區內有橫、縱向數據通信的業務系統的匯集接入、接入系統之間的訪問控制、安全區的橫向及縱向互聯。

橫向互聯硬件防火墻：部署在控制區與非控制區的網絡邊界上，用于控制區與非控制區網絡的邏輯隔離，實現控制區有關業務與其他區域相關業務系統的橫向數據通信。

正向隔離裝置：部署在非控制區與管理信息大區的網絡邊界，用于生產控制大區網絡與管理信息大區網絡的高強度隔離，實現生產控制大區有關業務系統以正向單向方式向管理信息大區相關業務系統發送數據。

控制區縱向加密認證網關：部署在控制區與調度數據網實時VPN之間，用于本地控制區與遠端控制區相關業務系統或業務模塊之間網絡數據通信的身份人證、訪問控制和傳輸數據的加密與解密，保障系統鏈接的合法性和數據傳輸的機密性及完整性。

非控制區縱向加密認證網關（硬件防火墻）：部署在非控制區與調度數據網非實時VPN之間，用于本地非控制區與遠端非控制區相關業務系統或業務模塊之間網絡數據通信的訪問控制。

根據以上方案，變電站應在生產控制大區內部署：縱向加密認證網關、縱向硬件防火墻、橫向互聯防火墻各1套以及互聯交換機2套，以上配置均以雙網結構配置。

8.結語

對變電站實現微機實時監控與調度自動化，能夠使變電站調度人員準確地了解電網的運行狀態，使電網在最佳狀態下運行，以取得最優的經濟效益。當電網發生故障時，變電站實時監控系統能夠及時提供變電站現場的運行信息和故障線路，使調度人員能及時采取措施，縮短停電時間。

參考文獻：

[1] 國家經貿委第30號令.《電網和電廠計算機監控系統及調度數據網絡安全防護規定》。

[2] 電監會5號令.《電力二次系統安全防護規定》。

[3] 中華人民共和國電力行業標準.《220-500kV變電所計算機監控系統設計技術規程》，DL/T 5149-2001

[4] 趙曉東.變電站綜合自動化技術現狀與前景.供用電，第23卷 第5期，2008年