摘 要：變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站內(nèi)的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)、并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。 

關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng)；自動監(jiān)視；保護(hù)；調(diào)度通信 

1. 概述 

  靜脈產(chǎn)業(yè)，這一概念最早由日本學(xué)者提出，專家們形象地將廢棄物轉(zhuǎn)換為再生資源的行業(yè)稱為“靜脈產(chǎn)業(yè)"——因其變廢為寶，循環(huán)利用，如同將含有較多二氧化碳的血液送回心臟的靜脈。安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園是為創(chuàng)建安慶市經(jīng)濟(jì)健康持續(xù) 發(fā)展的長期環(huán)境安全保證、建設(shè)資源節(jié)約型社會、推進(jìn)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高土地利用價值、構(gòu)建固體廢棄物綜合處置和資源化平臺、*改善安慶市整個城市的面貌、解決未來安慶市固體廢棄物的出路，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量循環(huán)利用。 

  本次建設(shè)內(nèi)容包括：危險廢物處理中心、有機(jī)廢棄物處理中心、配套建設(shè)園區(qū)污水處理廠和園區(qū)管理中心等，該建設(shè)內(nèi)容包括了安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目紅線范圍內(nèi)得所有固體廢棄物處理子項(xiàng)目，以及園區(qū)紅線范圍內(nèi)、外為園區(qū)配套的市政設(shè)施。全廠共設(shè)置 35kV 變電所 1 座，區(qū)域變電所 3 座。35kV 變電所為獨(dú)立二層建筑物，其中一層為 35kV 開關(guān)室、35kV 變壓器室、10kV 開關(guān)室，二層為 10kV 變壓器及0.4kV 開關(guān)室、通信室。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨(dú)立區(qū)域，配置 10kV 開關(guān)柜、變壓器及 0.4kV 低壓柜。本項(xiàng)目外線電源由國網(wǎng)安慶市供電公司提供，第一路電源為晴嵐變 35kV 京環(huán) 313 專線作為常用電源、35kV 電壓等級，第二路電源為朝陽變 10kV 山口 17 線作為備用電源、10kV 電壓等級。 

圖 1 靜脈產(chǎn)業(yè)園現(xiàn)場圖 

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

  變電站綜合自動化系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合，變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量。 

  系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu)：即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。 

  現(xiàn)場設(shè)備層：包含微機(jī)保護(hù)、智能操控、多功能儀表、計量表等設(shè)備，用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、電氣接點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù)，同時分別在 35kV 變電站和 10kV 變電所配置多套直流電源，保障現(xiàn)場設(shè)備良好的運(yùn)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)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，分散 10kV 變電站通過數(shù)據(jù)采集箱（內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)）采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺；同時網(wǎng)關(guān)充當(dāng)遠(yuǎn)動通信裝置，將現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過交換機(jī)經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng)。 

  平臺管理層： 變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺、國網(wǎng)安徽省安慶電力調(diào)度控制中心平臺。 

圖 2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 

3. 解決方案 

  本項(xiàng)目 35kV 變電所 1 座，區(qū)域變電所 3 座，35kV 變電所為獨(dú)立二層建筑物，其中一層為 35kV 開關(guān)室、35kV 變壓器室、10kV 開關(guān)室，二層為 10kV 變壓器及 0.4kV 開關(guān)室、通信室。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨(dú)立區(qū)域，配置 10kV 開關(guān)柜、變壓器及 0.4kV 低壓柜。

  35kV 變電所內(nèi) 35kV 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖如圖 1 所示，共有 4 面開關(guān)柜，分別為：1 面進(jìn)線柜、1 面出線柜、1 面計量柜、1 面 PT 柜。 

圖 3 35kV 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖 

  35kV 變電所內(nèi) 10k 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖如圖 2 所示，共有 16 面開關(guān)柜、其中 2 面 10kV 進(jìn)線柜、9 面變壓器出線柜（含備用出線柜 3 面）、1 面母聯(lián)柜、1 面隔離柜、2 面 PT 柜、1 面計量柜。 

圖 4 10kV 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖 

圖 5 各分散 10kV 變電所進(jìn)線柜一次系統(tǒng)圖 

3.1. 方案綜述 

  本次工程在 35kV、10kV 配電系統(tǒng)中配置微機(jī)保護(hù)裝置，對每面 35kV、10kV 高壓開關(guān)柜內(nèi)配置開關(guān)狀態(tài)操控裝置，對電氣量采集和對電氣設(shè)備（如斷路器）的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，發(fā)生故障時，由微機(jī)保護(hù)裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切除故障設(shè)備和完成事故后的恢復(fù)操作。 

  在每面 35kV、10kV 高壓變配電開關(guān)柜配置 1 臺多功能電表，在晴嵐變 35kV 京環(huán) 313 專線間隔處、客戶側(cè) 35kV 變電所備用電源計量柜處、客戶側(cè) 35kV 變電所主用電源計量柜處、客戶側(cè) 35kV 變電所低壓柜辦公照明出線處、客戶側(cè) 35kV 變電所低壓柜職工宿舍負(fù)荷出線處裝有計量儀表，其中在總變電所安裝負(fù)荷采集終端箱，收集計量點(diǎn)客戶側(cè)四處計量表的電能信息，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控及電量數(shù)據(jù)采集。 

  在 35kV 總變配置 1 套 DC220V/100AH 柜式直流電源，各區(qū)域變電所在高壓柜配置 DC220V/20AH 分布式直流電源，為整個變電站的斷路器、二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源。 

  在通信室配置一臺時鐘同步裝置，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)所有微機(jī)保護(hù)裝置、監(jiān)控主機(jī)、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置、遠(yuǎn)動裝置、廠站采集終端的時鐘同步。 

  在通信室配置一套變電站綜自自動化系統(tǒng)，通過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置采集站內(nèi) UPS、直流屏數(shù)據(jù)，通過光纖組網(wǎng)與分散的各區(qū)域 10kV 變電所通信實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化監(jiān)控與管理。 

  在通信室配置一面通訊屏、一面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏，通訊屏配置 1 套 155M 光傳輸設(shè)備，內(nèi)配 1 塊 155M單光口板，配置 2 臺 PCM 接入設(shè)備（1 臺安裝在 35kV 靜脈變，一臺安裝在安慶市調(diào)度），通過專用通道點(diǎn)對點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)變電站與調(diào)度端通訊。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏配置數(shù)據(jù) 1 臺路由器、2 臺交換機(jī)、2 臺縱向加密裝置、1 臺網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置、1 臺廠站采集終端，廠站采集終端實(shí)現(xiàn)站內(nèi)的總電能計量與所用變計量。 

3.2. 功能需求 

3.2.1. 本地數(shù)據(jù)采集 

  變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計 34 臺，本地設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測、遙信、電能三類數(shù)據(jù)。

3.2.2. 電力安全防護(hù)需求 

  為了加強(qiáng)安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)，抵御惡意代碼等對監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊，以及其它非法操作，防止電力監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓和失控，和由此導(dǎo)致的變電站一次系統(tǒng)事故和其他事故，需制定電力安全防護(hù)方案。 

  安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程內(nèi)配置變電站監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)、電能量采集裝置。 

? 變電站監(jiān)控系統(tǒng) 

  本站變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用系統(tǒng)組態(tài)軟件 Acrel-1000 變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，配置一臺監(jiān)控后臺主機(jī)兼操作員站。主要實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制功能，以監(jiān)測控制計算機(jī)為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測控制的對象（生產(chǎn)過程）共同構(gòu)成的整體。在這個系統(tǒng)中，計算機(jī)直接參與被監(jiān)控對象的檢測、監(jiān)督和控制，采用 IEC104 規(guī)約、端口號 2404，并實(shí)時與地調(diào)自動化主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。裝置操作系統(tǒng)采用 64 位 WINDOWS 7 旗艦版，數(shù)據(jù)庫版本為 SQL Server 2008R2。 

? 電能量采集裝置 

  本站配備了一套積成電子生產(chǎn)的型號為 iES-E70 廠站采集終端電能量采集裝置。電能量采集器是一種用于采集、存儲和轉(zhuǎn)送電站關(guān)口表采集和生成的計量計費(fèi)信息的裝置，配置 2 個以太網(wǎng)口，電源供電方式為：交直流 220V。裝置通過與電度表通信，收集電度表采集和生成的計量計費(fèi)信息。采集器通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)非實(shí)時業(yè)務(wù)與計量計費(fèi)主系統(tǒng)通信，地調(diào)接入網(wǎng)上傳通信端口為 1020，上報所采集和生成的。

計量計費(fèi)信息。 

項(xiàng)目二次系統(tǒng)及生產(chǎn)廠商、操作系統(tǒng)具體版本號等情況如下：

 表 1 監(jiān)控系統(tǒng)或設(shè)備列表 

 表 2 網(wǎng)絡(luò)及安全防護(hù)系統(tǒng)和設(shè)備列表 

3.2.3. 主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加固 

安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程現(xiàn)場應(yīng)用的監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)組態(tài)軟件 Acrel-1000（超級狗用戶鎖），以及網(wǎng)絡(luò)邊界處的通信網(wǎng)關(guān)機(jī) ANet-2E8S1 等，使用非 LINUX Ubantu 的安全加固操作系統(tǒng)，已關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，具體內(nèi)容如下： 

(1) 確定生產(chǎn)控制大區(qū)計算機(jī)設(shè)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(qū)用封條貼住，禁止 USB、光驅(qū)移動介質(zhì)接入 

(5) 強(qiáng)化口令密碼，刪除默認(rèn)多余賬戶，不同的賬戶對應(yīng)不同的權(quán)限設(shè)置 

(6) 禁止在計算機(jī)上安裝與運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)無關(guān)的軟件。 

使用其它系統(tǒng)同樣進(jìn)行主機(jī)安全加固，加固方式包括： 

(1) 卸載不必要的應(yīng)用軟件、主機(jī)密碼復(fù)雜度， 

(2) 主機(jī)多余賬戶刪除，關(guān)閉 3389、135、138、445 端口 

(3) 使用無惡意芯片和無安全隱患計算機(jī)、存儲設(shè)備 

(4) 確定生產(chǎn)控制大區(qū)計算機(jī)設(shè)備各網(wǎng)卡的 IP 地址正確配置 

(5) 關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，禁止網(wǎng)絡(luò)非法外聯(lián) 

(6) 強(qiáng)化口令密碼，刪除默認(rèn)多余賬戶，不同的賬戶對應(yīng)不同的權(quán)限設(shè)置 

(7) 禁止在計算機(jī)上安裝與運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)無關(guān)的軟件。 

現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如 A、B 網(wǎng)交換機(jī)，業(yè)務(wù)交換機(jī)等，對網(wǎng)口實(shí)行 MAC 地址綁定，實(shí)現(xiàn)?？趯Ｓ?，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(biāo)志"。 

安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程項(xiàng)目監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護(hù)如下圖所示： 

圖 6 監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護(hù)圖 

3.3. 配置設(shè)備清單 

表 3 我司提供方案設(shè)備列表 

3.4. 現(xiàn)場應(yīng)用圖 

圖 7 10kV 有機(jī)車間變電所圖 

圖 8 10kV 有機(jī)車間變電所圖 

圖 9 10kV 朝陽變山口 17 線備用電源變電所圖 

圖 10 通信室現(xiàn)場圖 

4. 系統(tǒng)功能 

4.1. 實(shí)時監(jiān)測 

  Acrel-1000 變電站綜合自動化系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(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(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗(yàn)位置信號，遠(yuǎn)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(hù)跳閘信號和事故預(yù)告信。 

圖 11 實(shí)時監(jiān)測主界面圖 

 4.2. 電參量查詢 

  在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等，并可以查看 24 小時相電流趨勢曲線。 

圖 12 電參量查詢界面圖 

4.3. 運(yùn)行報表 

能查詢各回路或設(shè)備時間的運(yùn)行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。 

圖 13 電參量運(yùn)行統(tǒng)計報表界面圖 

4.4. 歷史事件查詢 

能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。 

圖 14 歷史數(shù)據(jù)查詢界面圖 

4.5. 電能統(tǒng)計報表 

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。 

 4.6. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 

系統(tǒng)支持實(shí)時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷

設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。 

圖 15 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 

4.7. 遙控功能 

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。 

圖 16 遙控操作界面圖 

4.8. 曲線查詢 

在曲線查詢界面可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等曲線。 

圖 17 曲線查詢界面圖 

5. 結(jié)語 

  變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的作用越來越顯著，對實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和運(yùn)維管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和可靠運(yùn)行水平起到了很大的作用，因此縣級電網(wǎng)中的變電站要進(jìn)一步加強(qiáng)綜合自動化系統(tǒng)水平，提高運(yùn)維人員的技能，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 

參考文獻(xiàn) 

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