百花

车间综合自动化系统升级改造

来源:首页 | 时间:2019-04-06

  10KV变电站综合自动化系 10KV变电站综合自动化系 统升级改造 电力车间 2010年12月 调 整 优 化 稳 快 求 强 4734站1996年投运,是我厂首个综合自动化变电站, 4734站1996年投运,是我厂首个综合自动化变电站,该站使用 年投运 的DISA-1综合自动化系统运行至今, 模块元器件老化现象突出,系统 DISA- 综合自动化系统运行至今, 模块元器件老化现象突出, 所使用的很多电子元器件已经处于其寿命极限。鉴于上述原因, 所使用的很多电子元器件已经处于其寿命极限。鉴于上述原因,我们 将对变电站综合自动化系统进行升级改造。 将对变电站综合自动化系统进行升级改造。改造后将大大提高变电站 的安全稳定水平,并保证全厂电网的稳定运行。 的安全稳定水平,并保证全厂电网的稳定运行。 调 整 优 化 稳 快 求 强 一、变电站综合自动化系统的结构模式 我国对变电站综合自动化尚未有准确的定义和标准。简单的说, 我国对变电站综合自动化尚未有准确的定义和标准。简单的说, 变电站综合自动化系统就是,利用计算机技术, 变电站综合自动化系统就是,利用计算机技术,把变电站的控制和保 护、远动、计量、故障录波、当地监控等分离的装置集成于一体,以 远动、计量、故障录波、当地监控等分离的装置集成于一体, 实现资源共享避免功能重复,达到变电站更加可靠运行和方便管理的 实现资源共享避免功能重复, 综合系统。 综合系统。 目前变电站综合自动化系统有两种结构模式( 目前变电站综合自动化系统有两种结构模式(1)按功能划分模 块,以RTU为核心,以数据采集、控制、微机保护、微机安全自动装 RTU为核心,以数据采集、控制、微机保护、 为核心 置、计量等装置为外围的集中式结构;(2)以一次设备为对象来组 计量等装置为外围的集中式结构;(2 ;( 织各类二次功能,以通讯网为手段实现功能和组成分散化的分布式结 织各类二次功能, 构。 调 整 优 化 稳 快 求 强 1、集中式: 即将变电站微机监控系统及微机继电保护装置等设备集中布置在主控 制室内,集中控制、操作和管理。系统由集中式RTU 集中式微机保护、 RTU、 制室内,集中控制、操作和管理。系统由集中式RTU、集中式微机保护、各 种集中式微机安全自动装置等按功能划分的单元组成, 种集中式微机安全自动装置等按功能划分的单元组成,各单元之间一般通 过RS232或422通讯接口连接,各种电气设备的二次电缆及控制信号电缆都 RS232或422通讯接口连接, 通讯接口连接 送至主控室。其优点是设备集中安装在控制室内,可以有较好的运行环境, 送至主控室。其优点是设备集中安装在控制室内,可以有较好的运行环境, 而且早期的微机监控装置抗干扰性差,安装在主控室不易受干扰, 而且早期的微机监控装置抗干扰性差,安装在主控室不易受干扰,安全可 靠。不足之处是要敷设多条二次电缆,连接点多,故障率高,各功能单元 不足之处是要敷设多条二次电缆,连接点多,故障率高, 之间接口复杂,扩充性和维护性较差,各功能单元内部多采用RS RS串行通信 之间接口复杂,扩充性和维护性较差,各功能单元内部多采用RS串行通信 总线和位总线,通信速率、质量和灵活性均不够理想,可靠性较差, 总线和位总线,通信速率、质量和灵活性均不够理想,可靠性较差,各功 能单元内部公用部分太多,一旦某部分出问题, 能单元内部公用部分太多,一旦某部分出问题,将影响整个系统的可靠运 行。 调 整 优 化 稳 快 求 强 2、分布式: 该结构是按照变电站的元件,断路器间隔进行设计。 该结构是按照变电站的元件,断路器间隔进行设计。将变电站一 个断路器间隔所需要的全部数据采集、 个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个 智能化的测控单元完成。 智能化的测控单元完成。测控单元可直接安装在断路器柜或断路器间 隔附近,相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。这种系统代表了现代 隔附近,相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。 变电站自动化技术发展的趋势,大幅度地减少了连接电缆, 变电站自动化技术发展的趋势,大幅度地减少了连接电缆,减少了电 缆传送信息的电磁干扰,且具有很高的可靠性, 缆传送信息的电磁干扰,且具有很高的可靠性,比较好的实现了部分 故障不相互影响,方便维护和扩展。 故障不相互影响,方便维护和扩展。 调 整 优 化 稳 快 求 强 分布式结构的主要特点有: 分布式结构的主要特点有: 各个单元的设备相对独立,每个单元有独立的CPU系统、输入输出回路、 CPU系统 各个单元的设备相对独立,每个单元有独立的CPU系统、输入输出回路、一次设备 的开关操作回路和电源模块,相互之间无任何电气联系,仅通过站内通信网互联, 的开关操作回路和电源模块,相互之间无任何电气联系,仅通过站内通信网互联,并 同变电站层通信,凡是在间隔层能完成的功能决不依靠通信网。 同变电站层通信,凡是在间隔层能完成的功能决不依靠通信网。这样与集中式系统相 比有明显的优点 ? ? ? ? 可靠性提高,当一个间隔的单元设备出现异常时,不影响其它单元的正常工作。 可靠性提高,当一个间隔的单元设备出现异常时,不影响其它单元的正常工作。 可扩展性和灵活性提高 站内二次电缆大大简化, 站内二次电缆大大简化,避免了电缆传送信息的电磁干扰 最大限度地压缩了二次设备的占地面积,节省投资, 最大限度地压缩了二次设备的占地面积,节省投资,简化维护 集中式柜内二次电缆 集中式柜内二次电缆 分布式柜内二次电缆 调 整 优 化 稳 快 求 强 继电保护功能相对独立 ? 由于继电保护的特殊重要性,在变电站综合自动化系统中,继电保护 由于继电保护的特殊重要性,在变电站综合自动化系统中, 功能宜相对独立 ? 继电保护功能不依赖于通信网,保护的启动、测量、逻辑功能独立实 继电保护功能不依赖于通信网,保护的启动、测量、 现,不依赖通讯网交换信息。 不依赖通讯网交换信息。 ? 继电保护功能按被保护的间隔分别独立设置,直接由相关的CT、PT输 继电保护功能按被保护的间隔分别独立设置,直接由相关的CT、PT输 CT 入电气量,动作后由接点输出,直接操作相应断路器的跳闸线圈。 入电气量,动作后由接点输出,直接操作相应断路器的跳闸线圈。 ? 除保护功能外,其它的一些安全自动装置如备用电源自投,也不依赖 除保护功能外,其它的一些安全自动装置如备用电源自投, 通讯网, 通讯网,而设置专用的装置 调 整 优 化 稳 快 求 强 目前, 目前,我国电力系统及各大企业变电站微机监控系统基本上采用 以上两种模式。根据我厂变电站的规模、特点等具体情况, 以上两种模式。根据我厂变电站的规模、特点等具体情况,为切实保 证二次设备改造后变电站供电的可靠性及施工方便, 证二次设备改造后变电站供电的可靠性及施工方便,最大限度地减少 施工停电时间,减少对生产的影响,经过我们认真调查和充分论证, 施工停电时间,减少对生产的影响,经过我们认真调查和充分论证, 认为分布式结构应当作为变电站二次设备改造的首选方案。 认为分布式结构应当作为变电站二次设备改造的首选方案。 集中式结构 分布式结构 调 整 优 化 稳 快 求 强 二、改造前综自系统的主要问题 1、开关动作过程中遥信误报,遥信误报是电力自动化系统在运行中常见且用户反应强 开关动作过程中遥信误报, 烈的问题之一,遥信的频繁误报造成了运行值班人员很大精神负担, 烈的问题之一,遥信的频繁误报造成了运行值班人员很大精神负担,甚至导致调度人 员判断错误造成事故。 员判断错误造成事故。 所谓遥信误报可分为两类, 所谓遥信误报可分为两类,第 一类是由于综自系统中没有很好的 区分, 区分,当遥信变位时信号出现如图 波形,即有一个“抖动” 1波形,即有一个“抖动”的暂态 过程。 过程。通过光隔电路后的波形也出 现几个反应暂态过程的方波, 现几个反应暂态过程的方波,这样 造成遥信误报, 造成遥信误报,而造成暂态过程的 原因是装置内某些继电器的触点不 能一次性闭合/分开, 能一次性闭合/分开,这是继电器 的机械特性所致。 的机械特性所致。 调 整 优 化 稳 快 求 强 (1)开关跳闸时,误发“控制回路断线”信号 开关跳闸时,误发“控制回路断线” 开关跳闸时,开关常开辅助接点断开,但常闭辅助接点却未同时闭合, 开关跳闸时,开关常开辅助接点断开,但常闭辅助接点却未同时闭合, 使合闸回路与跳闸回路同时断开,合闸位置继电器(HWJ) 使合闸回路与跳闸回路同时断开,合闸位置继电器(HWJ)和跳闸位置继电 器(TWJ)瞬间均失电,误发“控制回路断线(a)。 TWJ)瞬间均失电,误发“控制回路断线)开关合闸时,“事故总信号”误发信 开关合闸时,“事故总信号” ,“事故总信号 开关合闸之前跳闸位置继电器(TWJ) 常开接点是闭合的, 开关合闸指 开关合闸之前跳闸位置继电器(TWJ) 常开接点是闭合的, 令发出后, 合闸后继电器( 动作, 其常开接点闭合, 便发生“ 令发出后, 合闸后继电器( HHJ) 动作, 其常开接点闭合, 便发生“事故总 信号”,待开关合上后, 开关常闭辅助接点才断开,跳闸位置继电器(TWJ) 信号” 待开关合上后, 开关常闭辅助接点才断开,跳闸位置继电器(TWJ) 失电, 其常开接点返回,“事故总信号”复归,见图3(b) ,“事故总信号 失电, 其常开接点返回,“事故总信号”复归,见图3(b) 。 图3 有关信号取样回路 调 整 优 化 稳 快 求 强 第二类的遥信误报, 第二类的遥信误报,如 图2所示,是由于在每一个遥 所示, 信回路中由于电磁干扰, 信回路中由于电磁干扰,多 多少少有些尖峰干扰脉冲, 多少少有些尖峰干扰脉冲, 对于干扰大的某写遥信回路 会不时的出现一些遥信误报 现象。 现象。 另外,由于 多年的运行 多年的运行, 另外,由于10多年的运行,继电器触点的氧化造成触头接 触电阻增大,导电性能下降也是造成遥信误报的原因之一。 触电阻增大,导电性能下降也是造成遥信误报的原因之一。 调 整 优 化 稳 快 求 强 2、从改造前4734变电站综合自动化系统运行现状来看,设备电子元器 从改造前4734变电站综合自动化系统运行现状来看, 4734变电站综合自动化系统运行现状来看 件的老化,老设备的淘汰升级,备件的缺乏, 件的老化,老设备的淘汰升级,备件的缺乏,导致变电站很多装置出 现故障后不能得到及时的修复,使得变电站在运行中存在很大的缺陷。 现故障后不能得到及时的修复,使得变电站在运行中存在很大的缺陷。 3、变电站内测控装置均为早期产品,经过近15年的不间断运行,装置 变电站内测控装置均为早期产品,经过近15年的不间断运行, 15年的不间断运行 硬件老化,经常出现电源插件损坏,人机对话面板插件损坏,通信插 硬件老化,经常出现电源插件损坏,人机对话面板插件损坏, 件损坏,不受理遥控命令,通信中断等问题, 件损坏,不受理遥控命令,通信中断等问题,增加了检修人员的维护 工作量,降低了系统的可靠性。 工作量,降低了系统的可靠性。 4、基于WINDOWS95操作系统的监控后台工作站运行维护中易感染病毒, 基于WINDOWS95操作系统的监控后台工作站运行维护中易感染病毒, WINDOWS95操作系统的监控后台工作站运行维护中易感染病毒 经常出现中毒导致死机的现象。 经常出现中毒导致死机的现象。 调 整 优 化 稳 快 求 强 5、DISA-1监控系统不支持在线维护功能。数据库数据和图形界面修改 DISA- 监控系统不支持在线维护功能。 后不能在线生效,也不能自动同步到监控后台的每台工作站, 后不能在线生效,也不能自动同步到监控后台的每台工作站,维护工 作效率低。 作效率低。 6、DISA-1监控系统数据库工具、图形编辑工具和报表编制工具性能较 DISA- 监控系统数据库工具、 弱,使用很不方便,维护工作效率低。 使用很不方便,维护工作效率低。 7、DISA-1总控系统的硬件配置容量太小,不能满足厂站与多个主站同 DISA- 总控系统的硬件配置容量太小, 时以不同的规约进行通信的条件。 时以不同的规约进行通信的条件。 8、DISA-1系统不支持RS485通讯接口,不能满足峰谷平计量电能表的信 DISA- 系统不支持RS485通讯接口, RS485通讯接口 号传输要求。 号传输要求。 调 整 优 化 稳 快 求 强 三、改造方案的确定 根据以上对4734站综自系统的现状分析和我们调查论证, 根据以上对4734站综自系统的现状分析和我们调查论证,将采用 4734站综自系统的现状分析和我们调查论证 分散式布置的南京中德保护系统公司的NSC2000系统确定为本次改造 分散式布置的南京中德保护系统公司的NSC2000系统确定为本次改造 NSC2000 的首选方案。考虑到4734站为单母线分段接线,出线回路比较少, 的首选方案。考虑到4734站为单母线分段接线,出线站为单母线分段接线 们采用单网单机(小系统)结构,如图4所示 们采用单网单机(小系统)结构,如图4 图4 小系统结构 调 整 优 化 稳 快 求 强 NSC2000厂站自动化系统是全分散的、基于以太网的系统, NSC2000厂站自动化系统是全分散的、基于以太网的系统,它采 厂站自动化系统是全分散的 用了成熟先进的全分层分布、开放式系统, 用了成熟先进的全分层分布、开放式系统,具有高可靠性和高可扩充 性。间隔控制层设备一般按一次电气间隔配置,可以实现信息采集和 间隔控制层设备一般按一次电气间隔配置, 控制等自动化功能。系统具有数据采集、安全监测、控制操作、 控制等自动化功能。系统具有数据采集、安全监测、控制操作、防误 操作联锁、系统自诊断等多种功能。 操作联锁、系统自诊断等多种功能。 在硬件选择和软件设计上充分保证系统的实时性能指标和抗干扰 能力指标。 间隔控制层测控、保护单元全部为32位处理机加数字信 号处理器(DSP)的双CPU结构,采用模块化设计,具有很强的实时 处理能力、很高的可靠性和抗干扰能力,适合于各种自然环境的室内 电气室使用。装置可以采用图形逻辑编程进行参数化设置,使用和维 护方便。 调 整 优 化 稳 快 求 强 1、系统配置 下图所示为一种广泛应用于10kV电压等级变电站的NSC2000变电站自动化系统, 下图所示为一种广泛应用于10kV电压等级变电站的NSC2000变电站自动化系统,整 10kV电压等级变电站的NSC2000变电站自动化系统 个系统由站控层后台、双远动处理机和间隔层的保护测控单元组成, 个系统由站控层后台、双远动处理机和间隔层的保护测控单元组成,实现了真正意义上的 直采直送和切换不丢失数据。 直采直送和切换不丢失数据。 图5 用于10KV变电站的NSC2000厂站自动化系统配置 调 整 优 化 稳 快 求 强 2、系统特点 ?? ?? ?? 基于以太网的通信体系结构,对于保护装置和保护测控一体化装置可以有三 全开放式、全分散的控制系统结构,扩建和升级方便,可靠性高。 监控系统具有两个独立的通信数据流,一个是装置与当地后台的数据通信数 个以太网;两个用于监控,另一个用于保护故障录波专用网。 据流,另外一个是装置与远动处理机数据通信数据流,相互独立,实现了真正意 义上的直采直送。 ?? ?? 装置之间可以相互通信,可以方便地实现全站的电气防误操作联锁。 五防系统一体化,即五防系统与自动化系统融为一体,共用数据库和图形键 远动处理机一般采用专用的通信处理装置,无风扇和硬盘,能够实现装置级 的运行性能和寿命,同时兼备处理机的灵活多变的处理能力和接口能力。 面,自动化系统具有五防系统所有的功能,可以配置电脑五防锁具等等。 调 整 优 化 稳 快 求 强 四、改造的目标与原则 综合自动化系统改造是一项综合性的大型工程,涉及到对变电站 内大量设备停电,若规划不合理将造成浪费并使监控系统的实用性难 以达到目标要求。根据4734变电站监控系统的设备实际情况和存在 的问题,尽量利用原有设备,有效减少施工和调试工作量,制定了以 下改造目标与原则。 NSP782、 1、将15台NSP784 、NSP782、 15台 NSP40C 等型号的测控装置逐步 安装于开关柜本体上, 安装于开关柜本体上,并拆除 原开关柜至DISA原开关柜至DISA-1综自屏的二 DISA 次电缆, 次电缆,重新进行测控装置与 开关柜各元件之间的布线。 开关柜各元件之间的布线。 调 整 优 化 稳 快 求 强 2、将监控后台工作站更换为高配置的操作系统工作站,提高软硬件性能和抗病 毒能力。 3、将监控后台更换为基于WINDOWS SERVER 2003操作系统、数据库和图 形界面易于维护的NSC200NT SCADA系统。 4、4734变电站在我厂的重要性决定其不可能在全站停电的系统工况下进行监控 系统改造工作。4734变电站监控系统改造必然是一个DISA-1监控后台逐步 退出运行、NSC200NT监控后台逐步投入运行的长期过程。改造时,更换的 新测控装置直接接人NSC200NT监控后台,没有更换的DISA-1测控装置逐 步利用停电检修的机会再接入NSC200NT监控后台。待全站测控装置全部接 入NSC200NT监控后台后,DISA-1监控后台才可退出运行。 调 整 优 化 稳 快 求 强 5、DISA-1和NSC200NT 两套监控后台并列运行期间,它们的控制及运行监视 是相互独立的。NSC200NT监控后台实现对已经改造接人间隔设备的操作和 监视,DISA-1监控后台实现对未接入间隔设备的操作和监视。对同一设备的 监视与控制只能由1套系统完成,从而实现单点控制的要求,确保设备操作的 安全性。 6、由于远动工作站直接通过以太网与测控装置通信,所以,更换测控装置时远 动工作站的调试工作比较简单,只需修改远动工作站上相应测控装置的设置, 保证改造前后送往后台的信号点表不变,而后台端的数据库不用修改。 7、改造过程中新、旧计算机监控系统必需有可靠的物理断开点,尽量避免在改 造过程中对计算机监控系统软件的修改,尽可能的减少停电的范围和停电次 数。 调 整 优 化 稳 快 求 强 四、改造的难点及解决办法 1、遥控试验的安全风险较大,若安全措施不周全,可能误控其 他设备。监控系统改造做遥控试验时,安全措施一般是将变电站内除 了要做遥控试验的测控装置以外的其他测控装置的控制功能软压板或 出口硬压板全部退出。这样,一方面做安全措施的工作量较大,另一 方面对非遥控试验的测控装置的控制功能也有限制。此次监控改造摒 弃了以往的做法,在测控装置安装到开关柜上之前,先通过对装置上 电,模拟装置运行状态,在后台进行分合闸操作,通过听测控装置内 继电器动作的声音和查看测控装置内部的开关量信号,来确定后台与 测控装置之间点号的对应。 调 整 优 化 稳 快 求 强 2、测控装置更换改造时,改造屏柜内的控制电源和交流电压回路都是带电的, 还可能会有运行的设备和回路,加之4734变电站经过几次扩建,图纸与现场 实际接线可能不符,所以改造施工时存在施工人员触电、误碰、误拆接线等 安全隐患。为此,采取改造前先查清实际接线情况,将改造屏内非改造的运 行设备及端子用绝缘胶布封好隔离,并对要更换改造的测控装置的全部端子 进行验电,确保施工人员在一个有效隔离、停电的环境下进行更换改造工作。 控制 电源 交流电 压回路 改造前的柜内端子排 改造后的柜内端子排 调 整 优 化 稳 快 求 强 3、4734站开关柜上没有“远方”、“就地”转换开关,柜体上的合闸按钮只能在开关 4734站开关柜上没有“远方” 站开关柜上没有 就地”转换开关, 小车在实验位置的时候对开关进行合闸操作,如图6所示, 小车在实验位置的时候对开关进行合闸操作,如图6所示,就地合闸回路中串接有 试验位置限位开关的辅助接点“SW”,而开关小车在运行位置的时候 而开关小车在运行位置的时候, 试验位置限位开关的辅助接点“SW”,而开关小车在运行位置的时候,处于对操作 人员安全的考虑, SW”处于断开位置 按下合闸按钮“HA”后不能使就地合闸回 处于断开位置, 人员安全的考虑,”SW”处于断开位置,按下合闸按钮“HA”后不能使就地合闸回 路接通,开关不能就地合闸。这种情况下,如果通信出现故障, 路接通,开关不能就地合闸。这种情况下,如果通信出现故障,不能在后台机上进 行遥控合闸操作,那开关在运行位置时,就不能实现合闸操作, 行遥控合闸操作,那开关在运行位置时,就不能实现合闸操作,这将大大降低系统 运行的可靠性。 运行的可靠性。 针对这种情况,我们配 合厂家调试人员将保护 测控装置内部程序进行 修改,通过设置装置内 部的调试工具,使其能 接通装置内部的合闸回 路,从而达到就地合闸 的目的。 图6 4734站出线控制回路原理图 调 整 优 化 稳 快 求 强 4、NSC2000系统为了提高传输速率和抗干扰的能力,通讯连接使用网络传输, 网络传输超过100米以上就要使用光缆连接,而我们旧综自系统的后台采用 的是通信电缆连接,不能满足新系统网路传输的要求,为了节约重新敷设 1000米光缆的费用,我们经过详细论证,通过对新老系统通讯规约的修改, 使用MODEM在通信电缆两端将传输信号进行转换,利用原来的通信电缆实 现了网络接口的后台传输。 串行通信接口 调 整 优 化 稳 快 求 强 四、改造后的效果 几种曲线显示在同一界面, 几种曲线显示在同一界面,有利于相互比较 光字牌和大图显示, 光字牌和大图显示,更直观 调 整 优 化 稳 快 求 强 五、结束语 4734变电站监控系统综合自动化改造现正处于改造期间, 主体系统结构已搭建完毕,数据库已调试完成,并已有部分间 隔接人并投人运行,从目前的运行情况来看,设备可靠性明显 提高,运行性能达到预期的效果。 做 强 彩 管 创 新 产 业

百花相关

    无相关信息