TranSyS變電站綜合自動化系統的實際應用

張景久

摘 要： 本文介紹了TranSyS變電站綜合自動化系統在中國海洋石油渤海有限公司東沽基地35kV變電站技術改造中的應用，闡述了以SEL微機保護裝置， PMC-560監控裝置為核心的單元模塊組合、分層分布式系統的結構和性能，以及計算機數字信號處理技術和數字通信技術在TranSyS系統的應用。

關鍵詞： 變電站；綜合自動化系統

一、變電站綜合自動化系統概述

中國海洋石油渤海公司東沽基地35kⅤ變電站采用TranSyS變電站綜合自動化系統實施監控、保護和測量。TranSyS系統采用單元模塊組合、分層分布式系統結構，它以SEL微機保護裝置和PMC監控裝置為核心，系統結構簡潔，層次清晰、功能全面、可靠性高。TranSyS系統應用計算機數字信號處理技術和數字通信技術，把變電站自動化安全可靠運行而相互有關聯的各部分聯結為一個整體，完成繼電保護、正常測量、監控、事故過程記錄與分析、開關操作、數據存儲、處理、共享等全部功能。提高了變電站運行自動化水平，運行人員可以實時觀察整個供電系統運行情況，合理調配負荷，實現優化運行，還可以及時發現故障，迅速處理，減少停電時間，提高供電的可靠性。

二、系統結構及配置

1.單元模塊組合，分層分布式管理的系統結構

系統結構如圖1所示。

TranSyS系統采用現場控制機和遠方監控主機分層分布的系統結構，且現場控制機權限優先。現場監控機、遠方監控主機和通訊網絡形成一個綜合自動化系統，并通過一臺高精度GPS同步時鐘，進行全系統對時。

遠控機為雙機雙網絡結構（一主一備），以TCP/IP協議實現以太網通訊互聯；根據電網運行方式的要求，對現場監控機進行數據采集、顯示、儲存、打印、各種閉環控制、開出操作票、開關動作等操作。任一系統或設備出現故障，不會影響整體系統的正常工作。

現場監控機主要由若干個SEL裝置、PMC監控裝置、SED-11裝置組塊組成。現場監控機分為：主變后備保護、主變差動保護、6kV母線分段保護、監控子站等組塊。保護組塊和監控組塊分開配置，各個裝置能獨立于遠方監控主機直接完成各種參數的采集和處理，檢測開關狀態；完成主變差動保護、主變后備保護、電流保護等功能。各裝置提供RS-485接口，裝置間以EIA-485總線方式通訊。各裝置組塊以RS-485方式通過CEIEC-1210B轉換器進行RS-485/RS-232方式轉換后，采用Modbus規約與Nport智能通信處理器連接，再通過CEIEC1280智能通訊控制器與遠方監控機通信。系統采用T-GP2022電力系統同步時鐘接收GPS衛星信號，輸出時間為1us的1PPS脈沖，向自動化系統提供精確時間。

2.系統硬件配置

（1）主變差動保護組塊

東沽35kⅤ變電站有兩臺主變，每臺主變選用2臺SEL-587裝置組成一個雙差動保護單元。SEL-587具有電流差動保護和兩組完整的過電流保護功能；可測量高低壓側的電流、差動動作和制動量以及二次和五次諧波；利用制動元件具有雙折線百分比率制動特性，設置二次和五次諧波閉鎖功能來防止差動元件誤動作，無制動差動元件可快速切除高值內部故障；配置Selogic控制方程，可自行設計跳閘方案。出口OUT1和OUT2分別控制高低壓側斷路器跳閘，OUT3用于動作變壓器聯跳繼電器，OUT4用于控制一個跳閘信號。利用裝置上的RS-485接口進行通訊。

（2）主要后備保護組塊

SEL-351A具有U、I、f檢測，信號邏輯輸出以及串口功能。裝置采集主變的高壓側CT和低壓側PT二次電流和電壓，將OUT1與35kV保護跳閘線圈連接，0UT2與6kV保護跳閘線圈連接，將信號通過串口輸出，與各單元組塊及遠動控制機通訊。按實際需要應用SELogic控制方程的整定值跳閘，構成高壓35kV側電流和低壓6kV側電壓復合電壓閉鎖過電流保護單元，實現如下保護功能：

①35kV側復合電壓閉鎖過電流保護、延時動作于主變各側開關跳閘；

②6kV側復合電壓閉鎖過電流保護，設二段，每段兩個時限，經延時作用于6kV分段和主變6kV側；

③6kV側過負荷保護，延時動作于信號；

④本體重瓦斯保護、調壓重瓦斯保護及壓力釋放保護均通過SEL-351A出口，動作于信號或跳用。

（3）6kv母線分段保護組塊

SEL-551A裝置具有過電流保護功能和多達四次的重合閘功能，能測量各相電流及中性點電流，提供了兩個可編程光電隔離的輸入點和四個可編程輸出點。該方案在6kV配出柜上各安裝一臺SEL-551A，對CT二次電流進行測量，將0UT1、0UT2與保護出口繼電器線圈連接，根據需要應用Selogic控制方程整定值跳閘，實現6kV進線、母線分限時速斷保護，延時動作于跳閘功能。還可儲存順序事件記錄報告和事件報告等。

（4）監控測量組塊

560PMC是針對電力系統設計的集三遙功能于一體的多功能電力監控智能裝置，可直接入一回輸電線路 PT二次側三相電壓、CT二次側三相電流。具有1路零序電流輸入、1路模擬量輸入、12路開關量輸入、3路繼電器輸出和1路串口。

我們的方案采用560PMC對變壓器和線路實施監控。現場高壓柜和集控柜共25塊560PMC裝置，通過RS-485/RS-232轉換器與微機連在一起；微機上安裝組態軟件，構成一個功能完善、操作簡單的電力監控系統。該系統采用三相交流采樣技術，直接測量變壓器的一、二次電流、溫度；35kV、6kV進線，6kV各個出線U、I、f等參數；監視隔離開關、斷路器位置狀態。通過軟件可設定U、I、f、諧波共10個普通越限控制輸出和6個高速越限控制輸出；自定義間隔記錄U、I、P、Q信息；完成高速定時記錄，準確記錄暫動態過程中U、I、P、Q、f的變化趨勢；具有故障錄波、諧波分析、事故記錄、遠程通信等功能并與操作箱SED-11裝置連接實現遠控功能。

（5）系統通訊組塊

單元監控裝置PMC和保護裝置SEL都采用雙通訊口，以RS-485方式連接到CEIEC-1210B轉換器上，采用MODBUS規約，與MoxaNportDE303智能通信處理器連接。遠方監控機與現場監控機通過RS-232/RS-485轉換器進行數據轉換，完成相互通訊。兩臺遠控機通過交換機采用RS-232方式，以TCP/IP協議實現通訊互聯。

（6）遠方監控機

主控室內配備2臺工控機和一臺打印機。兩臺工控機具有完全相同的功能和運行條件，雙機完全獨立，任何一臺計算機均能擔負全部監控功能，互為備用，在操作中只需通過操作員口令設置不同的操作級別體現差別。

遠方監控機主要完成以下功能：實時采集現場設備的U、I、P、Q、cosφ、kWh、kvarh、f、諧波、溫度量等數據；斷路器、隔離開關狀態、保護信號和接點狀態；提供主接線圖、趨勢負荷曲線、電壓柱圖等顯示：打印各回路負荷、電能日報表、月報表、事件、事故記錄；分類記錄報警事件的日期和時間、報警事件啟動事故追憶；控制操作記錄、保護動作記錄、系統設置記錄；顯示和設定保護定值；設定運行參數；對斷路器進行停送電操作；模擬操作和開展作票功能。

（7）為統一系統時間，使故障分辨率達到1ms，全系統配置一臺T-GPS2022電力系統同步時鐘，利用 GPS衛星發送的同步信號，向電力系統各個裝置提供精確的同步時間信號。在本系統中主要應用在以下幾個方面：

①為電網自動化裝置提供時間標記；

②頻率監視的標準時鐘；

③相位測量的標準時鐘；

④繼電保護試驗，檢驗線路縱聯保護。

3.系統軟件配置

本系統是基于Windows7操作平臺，安裝了PecStar2.0綜合自動化組態軟件，其功能主要有以下幾個方面：

①多種硬件軟件規約的數據采集功能；

②多種數據計算、統計功能；

③智能化圖形用戶界面；

④在線修改定值、節電容量動態擴充；

⑤靈活組態的自定義報表；

⑥歷史數據查詢和運行管理統計信息；

⑦安全管理及操作跟蹤管理；

⑧事故追憶及故障分析工具；

⑨商用數據庫接入支持；

⑩雙機熱備及通道冗余功能。

三、系統功能和特點

（1）雙機對等結構提高系統可靠性；

（2）560PMC可獨立完成一個回路的所有監控，提供實時監控的各項數據；

（3）單元式的保護和監控裝置面向對象，各屏之間沒有直接電氣聯系，安裝、維護、檢修相對獨立，提高了系統的可靠性；

（4）SEL、PMC560裝置等主要設備的高可靠性保證了系統的穩定；

（5）具有事件、參數記錄、模擬操作、故障錄波等功能；

四、結束語

通過實際運行，驗證了該系統設計合理、硬件可靠、軟件穩定、功能全面，并極大的提高了供電系統的自動化程度和生產率，對推進變電站自動化程度，科學管理具有實際意義。

參考文獻

[1]東沽35kⅤ變電站設計圖紙資料，水電設計所，2003.

[2]SEL保護大全.中國電力出版社，1998.

[3]TranSyS產品樣本，深中電，1996.