基于現場(chǎng)總線(xiàn)CAN的變電站綜合自動(dòng)化系統

1．引言

　　電力系統是一個(gè)特殊的系統，其安全性、可靠性要求高，為了實(shí)現系統的安全可靠運行，必須實(shí)現電力系統的調度、運營(yíng)和管理的自動(dòng)化。隨著(zhù)電力系統自動(dòng)化程度的提高，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的日臻完善，以及電力系統減員增效要求的提出，實(shí)現電站綜合自動(dòng)化，從而達到無(wú)人值班，已成為電力系統自動(dòng)化發(fā)展的趁勢。目前，采用符合現代工業(yè)控制技術(shù)方向的高性能微控制器，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統等多項先進(jìn)技術(shù)，能實(shí)現對中低壓輸配電線(xiàn)路及主設備的綜合自動(dòng)化功能。而且能集保護、監控 、調控、通信于一體，既可聯(lián)網(wǎng)構成綜合自動(dòng)化系統，也可獨立運行，既可適合有人監控中心，也可適合無(wú)人值班的要求。眾所皆知，變電站綜合自動(dòng)化關(guān)鍵在于大量的現場(chǎng)采集信息和數據快速、準確，實(shí)時(shí)上傳到監控中心，也能將監控中心下達的控制命令準確無(wú)誤地發(fā)送到控制單元，及時(shí)采取措施避免事故發(fā)生，這就需要變電站綜合自動(dòng)化系統有可靠的通信保障。隨著(zhù)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電力系統自動(dòng)化中的廣泛應用，有效地解決了變電站綜合自動(dòng)化系統中的通信問(wèn)題。

2．變電站綜合自動(dòng)化系統

2.1 變電站綜合自動(dòng)化系統的構成

　　變電站綜合自動(dòng)化系統一般由站控層、通信管理層和間隔層構成的計算機監控系統，采用分布式結構，設備分為站控層、通信管理層及間隔層，間隔層原則上按一次設備組織，每一間隔層設備包括測量、控制、保護、信號、通信、錄波等基本功能，并完成各自的特殊功能，系統能實(shí)現信息共享及保護、監控功能的綜合化，極大簡(jiǎn)化二次回路，節省系統投資，由于間隔層設備可放在開(kāi)關(guān)柜或一次設備附近，大為減少主控室面積，節約控制電纜，大大提高了整個(gè)系統的可靠性和可擴展性。通信管理層由于各間隔層設備通信協(xié)議的多樣性，要實(shí)現不同裝置的數據鏈接，可加入前置機（通信管理裝置）完成通信控制和規約轉化，使其在功能上實(shí)現通信接收、發(fā)送、規約轉化等功能；通信協(xié)議采用電力行業(yè)標準協(xié)議，能實(shí)現不同廠(chǎng)家設備的互聯(lián)，采用全球定位系統（GPS），支持硬件對時(shí)網(wǎng)絡(luò )，減少GPS與設備間的連接，并保證對時(shí)精度，硬件上采用模塊化設計以支持多種通信接口，包括以太網(wǎng)、串行通信接口、可擴充的其他現場(chǎng)總線(xiàn)接口等；軟件上具有規約庫以支持RS-232、RS-485、LONWORKS及標準網(wǎng)絡(luò )協(xié)議（TCP/IP）等多種類(lèi)型的標準通信接口，從而具備良好的軟、硬件擴展性。站控層包括數據庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、運行工作站、維護工作站、監視工作站等。

2.2 變電站綜合自動(dòng)化系統功能

　　以某110KV變電站為例，根據變電站高壓供電系統一次系統的整體要求，變電站綜合自動(dòng)化系統決定采用CL2000變電站綜合自動(dòng)化系統，在此，結合工程實(shí)踐，介紹該系統用于變電站監控系統中的經(jīng)驗。

　　變電站綜合自動(dòng)化系統由WXH-322A/01微機線(xiàn)路保護裝置，WBH-90系列微機變壓器保護裝置，ZBH-91A/05變壓器本體保護裝置，WBH-92A/02微機變壓器后備保護裝置，WMC-31A03微機母線(xiàn)差動(dòng)保護裝置，WBH-93A/02微機廠(chǎng)用電保護裝置，WBT-31A/01微機備用電源自投裝置，微控制器SAB-C167CR（SIEMENS公司產(chǎn)），工作站微機及相應設備組成。CL2000變電站綜合自動(dòng)化系統系列保護裝置具有一般的主要功能，如開(kāi)關(guān)量的變位遙控，電壓電流的模擬輸入，斷路器遙控分口，脈沖累加，遙控事件記錄及順序記錄（SOE），邏輯閉鎖等。

　　WXH-322A/01微機線(xiàn)路保護裝置是多CPU并行設計，距離保護，零序保護及錄波，測距分別由單獨CPU完成，各CPU插件在電氣及結構上相互獨立，無(wú)依賴(lài)關(guān)系，它能實(shí)現以下功能：

　?。?）保護功能：a) 三段式相間距離保護； b) 三段式接地距離保護； c) 四段式零序方向過(guò)流保護；d) 故障測距； e) 振蕩閉鎖； f) 三段式反向及低壓閉鎖過(guò)流保護； g) 檢無(wú)壓、檢同期三相一次重合閘，手動(dòng)同期合閘； h) 低周低壓減載保護； i) 過(guò)負荷保護或報警； j) PT斷線(xiàn)告警。

　?。?）測量功能：a) 采集測量電壓，三相或二相測量電流，計算有功功率，無(wú)功功率，功率因數； b) 測量頻率，每周波72點(diǎn)自適應采樣； c) 采用12路開(kāi)關(guān)量； d) 采用4路脈沖量（正負脈沖 均可）； e) 遠方及本地操作。