CAN2000變電站自動化系統(tǒng)的性能特點及應(yīng)用

目前，CAN2000變電站綜合自動化系統(tǒng)已在沂南電網(wǎng)35kV張莊變電站、青駝變電站中應(yīng)用，運行2年來取得了較好的運行業(yè)績。下面我就結(jié)合該系統(tǒng)在沂南供電公司的運行情況對其性能特點、系統(tǒng)情況等幾個方面加以介紹，與大家共同交流、探討。

系統(tǒng)簡要介紹：

CAN2000變電站自動化系統(tǒng)是根據(jù)變電站自動化的最新發(fā)展趨勢，采用最新的軟硬件技術(shù)研制開發(fā)的新一代變電站自動化系統(tǒng)。完成各高壓間隔的繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動監(jiān)控、低周減載、同期操作、備用電源自投、小電流接地選線、電壓并列和切換等功能。廣泛應(yīng)用于110KV及以下電壓等級的各種變電站。

該系統(tǒng)設(shè)計、制造和試驗符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)，滿足電力部有關(guān)規(guī)定及反事故措施要求。將先進(jìn)的電子、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)技術(shù)及時應(yīng)用到變電站自動化中，使變電站的運行維護(hù)操作更加簡便實用，為促進(jìn)變電站更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運行提供良好的自動化設(shè)備。

一、系統(tǒng)性能特點

1、結(jié)構(gòu)合理：

分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包含變電站層和間隔層。變電站層由當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能、通訊控制、GPS時鐘等裝置組成。間隔層在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備分布式配置單元，由CAx系列測控保護(hù)裝置等組成。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰合理。

2、安全可靠：

電磁兼容性滿足IEC255-22、IEC1000-4、IEC801-5、GB/T14598、DL/T630、DL478等標(biāo)準(zhǔn)要求。系統(tǒng)中各裝置相對獨立，一個裝置故障不影響其它裝置運行。保護(hù)與測控功能相對獨立，測控及通訊網(wǎng)故障都不影響保護(hù)功能運行。

保護(hù)、測控雙CPU并行工作模式，保護(hù)CPU僅完成保護(hù)功能，測控CPU完成測控通訊及界面操作功能。CPU功能分配合理，不僅可靠性更高，同時與普通測控保護(hù)一體化裝置相比較實現(xiàn)了在單裝置內(nèi)同時滿足國家遠(yuǎn)動、保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、使用方便：

可按用戶需求分散安裝于高壓開關(guān)柜或保護(hù)小間。

各測控保護(hù)裝置支持當(dāng)?shù)厥謩涌刂萍皵嗦菲魑恢蔑@示，保證在緊急情況下仍然有必要的信號系統(tǒng)及控制能力。測控保護(hù)裝置帶漢字液晶顯示，結(jié)合16鍵仿微機(jī)鍵盤和創(chuàng)造性的快捷菜單查詢模式，即便是第一次接觸微機(jī)保護(hù)的用戶也能夠快速掌握基本操作。

保護(hù)、測控一體化設(shè)計，簡化了硬件設(shè)置和二次接線，同時又使結(jié)構(gòu)緊湊、對象對應(yīng)簡潔明了，使用維護(hù)方便。

4、技術(shù)先進(jìn)：

測控保護(hù)裝置內(nèi)采用搶占式實時多任務(wù)嵌入式軟件內(nèi)核和模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計。搶占式實時多任務(wù)內(nèi)核能夠保證各種任務(wù)的并行實時處理和動態(tài)切換，提高了CPU的利用效率和任務(wù)的實時性，并防止了單個任務(wù)空間中數(shù)據(jù)的偶然破壞造成的系統(tǒng)崩潰，大大提高了裝置軟件體系的穩(wěn)定性和可靠性。

獨立的保護(hù)、測控的交流電流輸入回路，測控采用了優(yōu)化的自動校準(zhǔn)、自動跟蹤的高精度交流采樣技術(shù)，免調(diào)節(jié)、免維護(hù)、免校準(zhǔn)，測量精度0.2級。校準(zhǔn)參數(shù)存儲于PTCT板卡，增強(qiáng)了裝置間的互換性和易維護(hù)性。

系統(tǒng)提供載頻自動跟蹤技術(shù)的FSKMODEM，能自動跟蹤載頻的變化，適應(yīng)了國內(nèi)信道質(zhì)量差的條件，保證了整個系統(tǒng)的可靠通信。系統(tǒng)采用支持CSMA/CA協(xié)議的CANBus網(wǎng)絡(luò)，允許多主節(jié)點、多優(yōu)先級信息傳輸，保證信息傳輸?shù)膶崟r性。CANBus網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)可靠，雙絞線介質(zhì)中一根接地或任一節(jié)點故障均不影響網(wǎng)絡(luò)運行。

二、系統(tǒng)應(yīng)用簡介

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

以張莊變電站為例，35kV進(jìn)線二回，10kV母線采用單母線分段的接線方式，出線8回，其自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用2面變壓器主保護(hù)及后備保護(hù)屏、1面35kV線路保護(hù)屏、1面10kV線路保護(hù)屏、1面后臺監(jiān)控和通訊管理屏。

2、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

采用先進(jìn)的專為強(qiáng)干擾環(huán)境而設(shè)計的控制局域網(wǎng)CANbus通訊網(wǎng)絡(luò)，其訪問方式為非破壞性的CSMA/CA，傳輸介質(zhì)采用雙絞線；站內(nèi)通過CC200通訊管理單元與CAX200系列測控保護(hù)裝置通訊，還可以利用串行通道與站內(nèi)其他智能設(shè)備，如電度表、直流屏、五防閉鎖系統(tǒng)通訊；通訊控制器通過串行通道與主站、當(dāng)?shù)毓δ軐崿F(xiàn)通訊，上傳CAN2000系統(tǒng)及通訊采集的站內(nèi)測控保護(hù)信息，同時可接收和轉(zhuǎn)發(fā)主站、當(dāng)?shù)毓δ芟逻_(dá)的各種控制和校時命令。與主站通訊采用載波通道時，可外加“MODEM+防雷盒”實現(xiàn)。

3、間隔層的智能單元：

間隔層智能單元包括35kV、10KvCAL211、CAL221線路保護(hù)裝置、CAT211、CAT212、CAT221、CAT231變壓器主保護(hù)及后備保護(hù)裝置、CAC211電容器保護(hù)裝置、CAM21X綜合監(jiān)控及單元測量裝置、CAB211備用電源自投、CAE211、CAE221、CAE231電壓并列裝置以及CC200通訊管理單元。各保護(hù)裝置功能相對獨立，結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，依賴EMC抗干擾技術(shù)和抗強(qiáng)震動設(shè)計，可分散安裝于高壓開關(guān)柜。保護(hù)、測控功能相對獨立，測控及通訊網(wǎng)故障都不影響保護(hù)功能運行。CPU以PHILIPS公司XA-S3單片機(jī)為核心，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、計算及邏輯運算等功能。CPU插件采用多層印刷板，大大提高了抗電磁干擾能力，增強(qiáng)了硬件系統(tǒng)的工作可靠性。

保護(hù)、測量、控制、通訊一體化，大大簡化了硬件配置和二次接線，有效降低了PT負(fù)載，使站內(nèi)二次電纜大大簡化，節(jié)省了投資也便于維護(hù)。

4、后臺監(jiān)控和通訊系統(tǒng)：

變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)平臺IES-SL300采用一體化工作站，將通訊控制器、當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控功能集成于一體（也可獨立提供）。設(shè)計了更加靈活的規(guī)約處理模式，特別是提供強(qiáng)大的基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化支持，為變電站自動化的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用提供了更為優(yōu)秀的解決方案。

①系統(tǒng)特性：IES-SL300系統(tǒng)具有完備的通訊功能。能夠支持CAN網(wǎng)通訊；支持RS232/422/485方式的串行通訊；支持基于TCP/IP的以太網(wǎng)通訊；具有基本的SCADA數(shù)據(jù)采集與控制功能，能夠以圖形或表格的形式實現(xiàn)原來的一些信號屏的功能和二次設(shè)備的管理功能。

②系統(tǒng)配置：采用INTEL低功耗奔騰CPU，免風(fēng)扇設(shè)計，以電子硬盤為系統(tǒng)實時運行存儲介質(zhì)，運行可靠，訪問速度快，抗干擾能力強(qiáng)。軟件系統(tǒng)選用Windows嵌入式的產(chǎn)品，不使用虛擬內(nèi)存，特別適合無人職守的運行要求。數(shù)據(jù)庫采用ODBC或SQL編程，使用ACCESS數(shù)據(jù)庫文件格式存儲數(shù)據(jù)?；贑lient/Server方式設(shè)計，便于功能擴(kuò)展，選用PCAnywhere作為遠(yuǎn)程維護(hù)軟件，功能強(qiáng)大。

5、CAN2000系統(tǒng)功能：

①數(shù)據(jù)量采集與處理：

裝置設(shè)計有完整的測量功能，為了保證數(shù)據(jù)量的測量精度，測量模擬量同保護(hù)模擬量是分別接入的。同時，還設(shè)計有開關(guān)量、直流模擬量、脈沖量的測量。選擇三表法或兩表法可以測量電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)和頻率等量。測量電流輸入同保護(hù)電流輸入獨立。裝置采用自跟蹤、自校驗、自補(bǔ)償、免調(diào)節(jié)技術(shù)，測量精度高。

②控制功能：

裝置操作插件可以完成跳合閘出口保持、防跳、斷路器壓力閉鎖及就地跳合閘、斷路器位置的當(dāng)?shù)仫@示功能。裝置具有遠(yuǎn)方/就地切換功能，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有的遙控功能，當(dāng)切換開關(guān)放在遠(yuǎn)方位置時，在后臺機(jī)、遠(yuǎn)動主站的上能夠遙控斷路器跳合閘操作。

③保護(hù)信息：

自動化系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，保護(hù)裝置向系統(tǒng)傳送保護(hù)動作信號、整定值組別、運行監(jiān)視等信息。在當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控及和遠(yuǎn)動主站上能夠?qū)崿F(xiàn)微機(jī)保護(hù)整定值的召喚、下發(fā)、組別切換、投/退及信號復(fù)歸等功能。

④人機(jī)會話：

以多種形式顯示變電站一次設(shè)備信息，包括：接線圖、棒圖、曲線圖、數(shù)據(jù)表等。能夠人工或自動打印圖形、報表；可以顯示遙測越限報警、遙測越限恢復(fù)、遙信正常變位、事故變位、SOE事項、遙調(diào)、遙控事項以及操作結(jié)果、操作員操作記錄等；執(zhí)行遙調(diào)、遙控操作、進(jìn)行遙信、遙測量的人工置數(shù)，設(shè)置旁母替代、開關(guān)檢修、接地等標(biāo)志；顯示保護(hù)信息列表，顯示母線電壓、廠站負(fù)荷等數(shù)據(jù)的實時和歷史曲線；可進(jìn)行事故追憶，顯示追憶數(shù)據(jù)。

三、實際運行情況

CAN2000變電站綜合自動化系統(tǒng)具有面向?qū)ο?、分層分布等特點，該系統(tǒng)設(shè)計、制造和試驗符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)，滿足電力部有關(guān)規(guī)定及反事故措施要求。將先進(jìn)的電子、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)技術(shù)及時應(yīng)用到變電站自動化中，使變電站的運行維護(hù)操作更加簡便實用，為促進(jìn)變電站更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運行提供良好的自動化設(shè)備。其實際運行結(jié)果令人滿意，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有高度的可靠性和抗干擾能力，未發(fā)現(xiàn)因為監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)載過重或電磁干擾導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)阻塞、系統(tǒng)出錯現(xiàn)象。

（2）、系統(tǒng)對異常、事故處理及時、恰當(dāng)。電網(wǎng)事故時，自動推出畫面或提示信息，發(fā)出嚴(yán)重警告，并打印記錄。

（3）、實現(xiàn)了自動抄表，對電網(wǎng)運行的整點參數(shù)，自動處理儲存，定時打印報表。

（4）、通過調(diào)度主站模擬屏和調(diào)度工作站，即可完成電網(wǎng)的監(jiān)測、操作。

（5）、變電站實現(xiàn)了無人值班，四遙功能的準(zhǔn)確無誤，為安全運行提供了保障。

四、系統(tǒng)存在的問題

CAN2000雖然是一套技術(shù)先進(jìn)的綜合自動化系統(tǒng)，但是在實際運行中也發(fā)現(xiàn)了一些小的缺陷，希望廠家能夠進(jìn)一步完善：

（1）裝置液晶屏顯示的P、Q測量值為內(nèi)部處理值，與一次值并不對應(yīng)。

（2）在后臺機(jī)進(jìn)行二次設(shè)備參數(shù)編輯后，不能同時傳送到IES-SL300管理機(jī)上，需要人工拷貝。

（3）在進(jìn)行圖形編輯時發(fā)現(xiàn)，個別刀閘在IES-SL300管理機(jī)數(shù)據(jù)庫中顯示分閘，圖形仍然顯示在合閘位置。