配電網綜合自動化變電站微機監控系統

變電站微機監控系統是在參考了目前國內外先進的變電站自動化產品的基礎上，為實現配電網綜合自動化而作為一個分站系統研制開發出來的。本系統充分考慮了配電網信息量大的特點，在結構上采用分布式RTU作為采集單元，設置586工控機進行管理。在通信上支持DNP3.0和部頒Polling規約等多種規約，并且通信速率最高可達19200bps。除具備 傳統變電站監控系統的采集功能和遠動功能外，還具有遙測數據顯示、遙信、開關狀態顯示 、SOE事件監視、開關操作、變壓器分接頭調整、電容器的投切等當地監控功能及方便的圖 形編輯功能。工控機還可實現饋線故障自動診斷隔離與恢復供電功能、電壓和無功綜合自動控制等功能。

圖1 變電站與微機監控位
1?畢低辰峁?
站內RTU的管理采用RS-422局域網經轉發模塊同后臺工控機連接方式，桿上RTU可通過Modem 或無線通信經多個RS-232口與后臺機相連，一條或幾條線路上的桿上RTU經點--多點近距 Modem同變電站工控多串口(MOXA)相連，以實現與桿上RTU的通信，也可采用光纜，無線等其 他通信方式。
與主站調度的通信采用微波、光纜、通信雙絞線等方式，其原理如圖1所示。 可根據變電站實際情況，靈活配置RTU數量，以適應不同變電站的要求。
2?敝饕?功能
除實現當地基本監控功能外，還可實現無功-電壓的綜合調節、線路的故障診斷、隔離與 供電恢復、遠方抄表的數據采集及轉發等功能。
(1)數據采集：從現場采集全部數據信息，采集時間≤4s。
(2)SOE事件記錄：可記錄遙信變位、開關/分接頭等操作、故障信息等事件，并可存儲5000 個SOE歷史記錄。
(3)診斷功能：可手動和自動檢測RTU的通信狀態，并可在故障后啟動RTU的通信。
(4)控制功能：當地或遠方遙控開關、分接頭調節，可手動、自動進行電壓和無功的綜合控制，以及故障的自動診斷、隔離與供電恢復。
(5)顯示功能：主接線圖、開關狀態、實時數據圖形顯示(包括曲線、棒圖、餅圖、表型圖等)、實時遙測表格、實時遙信表格、開關狀態表格、SOE記錄表格，通信報文的顯示。
(6)設置功能：修改、添加、刪除設備庫，顯示信息和開關狀態等。
(7)歷史數據存儲與顯示功能：可存儲和顯示各種遙測量的歷史數據，并可以年月日為索引，以曲線、棒圖和數據表格的形式來顯示歷史數據。
3?畢低橙萘?
變電站微機監控系統串口數最多可擴為66個，其中前置機和站內RTU各占一口，站內最多可管理64個RTU，總的串口數視具體情況而定，桿上每個串口最多可接9個RTU，并且還與距離有關。
(1)站內RTU
由于站內采用轉發模塊來管理RTU，最多可管理64個RTU。因此站內系統的容量視RTU的配量而定，由于單個RTU具有較強的信息處理能力，因而可滿足不同變電站的要求。
(2)桿上RTU
根據桿上RTU配量多少而定，最多可接64個串口，每個串口最多可接9個RTU。
4?鋇繆購臀薰ψ酆峽刂圃?理
電壓和無功綜合控制是利用電壓、無功兩個判別量對電壓和無功實行綜合調節，以保證在合格范圍內，同時實現無功基本平衡，利用電壓和無功構成的綜合判據通常規定了電壓和無功的上下限，并把電壓和無功平面分成了9個區如圖2所示，根據電壓，無功在電壓和無功平 面上所處的位置建立相應的控制規則。

圖3 故障自動診斷，隔離與恢復的開關動作情況

圖4 兩級控制功能示意圖
　
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??Q下限--無功過剩 ??Q上限--無功不足

圖2 采用模糊邊界的電壓和無功調節分區圖
總的基本控制原則：保證電壓合格，無功基本平衡，盡量減少調節次數。
5?北淶繒竟收獻遠?診斷、隔離與恢復的原理
(1)工作原理
變電站故障自動診斷、隔離與恢復分三個步驟來實現：
第一步是利用出線開關、分段開關的自動動作情況和桿上RTU采集上來的故障信息，快速確定故障段。
第二步是打開故障段兩端開關進行故障隔離，劃分出本身未含故障源的停電區域，使受故障影響的線路縮小到最小的范圍。
第三步是對未含故障源的停電區域尋找最優的恢復供電路徑，根據該路徑進行恢復供電操作。路徑最優的標準是供電可靠、離電源點最近等。對由此路徑形成的初步方案進行潮流計算，以對各元件的負載進行可行性檢驗，若有過載等非正常運行狀態出現則對其進行再調整，直至成功。獲得此路徑后，進行自動或手動操作來恢復未含故障源的停電區域的供電。
以圖3所示的帶有聯絡開關的線路為開環運行的典型環形線路來分析故障自動診斷、隔離與恢復的三個步驟，當C段有永久故障時各個步驟中的開關動作情況如圖3所示。
(2)兩級控制
故障的自動診斷、隔離與恢復功能由變電站監控機與主站控制計算機兩級控制來實現，本文主要介紹變電站這一級的實現方法。首先當故障發生后，由變電站監控機執行分站故障的自動診斷、隔離與恢復程序，判斷分析是否只在該站內就可以達到故障的診斷、隔離與恢復。 對于不能達到的則發出一個消息或事件給主站控制計算機，執行主站的故障自動診斷、隔離與恢復程序，再進行分析判斷，實現對完好的線段恢復供電，如圖4所示。
獲得最優的故障后恢復供電順序后，有兩種方式來實現恢復供電，一種是自動方式，另一種是手動方式。
1)自動方式：程序確定最優恢復供電順序后，將操作順序、操作開關及其位置等信息以對話框的形式在計算機屏幕上顯示出來，并按照操作順序自動下達每一步操作命令，在操作結束時給出操作成功與否的提示信息，當操作成功時，系統圖上的系統狀態變為故障被隔離和恢復后的狀態。不成功時則給出在哪一步操作時發生了故障，供系統操作員來參考分析。這樣不僅減少了恢復供電所需的時間，而且同時也在一定程度上防止了調度員出現誤操作等情況 ，因而大大減少了用戶的停電時間，提高了城網自動化系統的可靠性。
2)手動方式：當確定最優恢復供電順序后，將操作順序、操作開關及其位置等信息以對話框的形式在計算機屏幕上顯示出來，操作員根據其操作順序來恢復供電。
本變電站微機監控系統具有很強的靈活性，可適合不同電壓、不同規模的變電站綜合自動化的要求，既可適用于有人值守變電站，又適用于無人值守變電站，還可靈活地構成城網變電站饋線自動化管理系統。
0--電容器組的無功補償容量