1. 前言
變電站綜合自動化系統(tǒng)及主站在國內(nèi)的電力系統(tǒng)已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用，但是，在工廠企業(yè)中大多照搬電力系統(tǒng)的變電站綜合自動化系統(tǒng)及主站。我公司認(rèn)為電力系統(tǒng)的變電站綜合自動化系統(tǒng)及主站在某些方面不適合在工廠企業(yè)中應(yīng)用。
電力系統(tǒng)的變電站綜合自動化系統(tǒng)及主站絕大多數(shù)采用串行口與主站通訊；受地理位置的影響，通訊方式大多選擇微波、電力載波等；在變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部幾乎全部采用串行口與其它設(shè)備通訊，甚至其中也包括保護裝置、監(jiān)控裝置。變電站綜合自動化系統(tǒng)在工廠企業(yè)的應(yīng)用，不能照搬電力系統(tǒng)的變電站綜合自動化系統(tǒng)及主站，這是由于工廠企業(yè)及其變電站具有自己非常鮮明特點。
· 企業(yè)變電站地理分布的范圍要比電力系統(tǒng)小的多。
· 企業(yè)內(nèi)部一般已經(jīng)有非常完善的計算機網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)（基于TCP/IP的以太網(wǎng)）在企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)有了非常成功的應(yīng)用，企業(yè)為此已經(jīng)培養(yǎng)了大批的專業(yè)技術(shù)人員。
· 保護與監(jiān)控裝的分離為維護和信息的共享帶來了不必要的麻煩。
· 國內(nèi)和國外的絕大多數(shù)保護裝置都是各自獨立的、相互封閉的單元，雖然它們也提供通訊接口，但是通訊接口提供的信息僅僅是監(jiān)視信息，變電站內(nèi)的保護裝置僅僅是一個個獨立的設(shè)備，沒有有效的組織起來，使它們相互協(xié)調(diào)共同完成整個變電站的保護任務(wù)。
· 企業(yè)的變電站直接為生產(chǎn)裝置提供電源，供電系統(tǒng)與生產(chǎn)裝置一般有非常復(fù)雜的閉鎖關(guān)系。
· 傳統(tǒng)的監(jiān)控保護裝置一般設(shè)計成一體化的結(jié)構(gòu)，維修或擴展時必須整個裝置都換掉。
針對企業(yè)變電站綜合自動化系統(tǒng)及主站的特殊要求，我公司全部采用美國GE的產(chǎn)品推出了一個整體的解決方案。UR系列監(jiān)控保護裝置+GE CISCO工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備+GE FANUC變電站綜合自動化軟件。
2. 企業(yè)變電站解決方案的特點
2.1UR系列監(jiān)控保護裝置
單一的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)
藍(lán)英通達(dá)在整個解決方案中只采用了一種網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)用非常廣泛、技術(shù)非常成熟、基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。我們之所以采用以太網(wǎng)作為通訊網(wǎng)絡(luò)，主要出于以下考慮：
· 企業(yè)的辦公自動化系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等大量以太網(wǎng)，企業(yè)為此已經(jīng)培養(yǎng)了大批的專業(yè)技術(shù)人員，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中采用以太網(wǎng)，可以利用已經(jīng)成熟的專業(yè)技術(shù)人員，以減少人員的培訓(xùn)費用。
· 企業(yè)有很大的余地選擇成熟的通用的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，以減少設(shè)備的投資。
·以太網(wǎng)是一個非常開放的網(wǎng)絡(luò)，利用它可以與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫連接。
· 采用單一的網(wǎng)絡(luò)，我們的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常簡單。
全站保護
我們的解決方案提出了一個新的概念"全站保護"，所有的保護監(jiān)控設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組織到一起，相互協(xié)調(diào)共同完成保護任務(wù)。
UR系列監(jiān)控保護裝置采用以太網(wǎng)將整個變電站的二次設(shè)備組成一個統(tǒng)一的整體，在這個整體中以太網(wǎng)是設(shè)備信息共享的紐帶。利用以太網(wǎng)監(jiān)控保護裝置將跳閘信號、閉鎖信號、保護信號等信息在網(wǎng)絡(luò)上交換，各個監(jiān)控保護裝置可以相互協(xié)作完成復(fù)雜的、要求苛刻的保護任務(wù)。利用以太網(wǎng)高速可靠的通信能力，當(dāng)?shù)毓δ苡嬎銠C可以非?？斓?fù)渥降阶冸娬拘畔⒌淖兓?
利用全站保護功能，可以大大減少電纜的長度，簡化變電的接線。任何一個信號，只要接入到一個裝置中，其它的任何一個裝置都可以利用網(wǎng)絡(luò)得到該信號的狀態(tài)。在信號的傳輸方面，我們的解決方案要比傳統(tǒng)的方案快一倍。
三種保護跳閘方式的對比
除了利用光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)"全站保護"，我公司針對要求比較苛刻的場合又提出了另一種解決方案："直接I/O"（DIRECT I/O）。它利用獨立的通訊模塊組成單環(huán)或雙環(huán)通訊網(wǎng)絡(luò)，在這個網(wǎng)絡(luò)上僅僅傳遞變化的開關(guān)量信息。與光纖以太網(wǎng)相比，直接I/O的反應(yīng)速度更快（小于等于2毫秒），通訊更可靠（獨立的通訊模塊、單環(huán)或雙環(huán)通訊網(wǎng)絡(luò)）。
可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)
以太網(wǎng)的可靠性決定了全站保護的成敗。為此藍(lán)英通達(dá)給出了自己的答案：
· 采用高可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。GE與CISCO成立了一個合資公司GE CISCO，專門生產(chǎn)工業(yè)用以太網(wǎng)設(shè)備。
· 采用光纖通訊。這樣變電站的電磁場對通訊線沒有任何干擾。
· 采用冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
閉鎖邏輯
企業(yè)變電站與生產(chǎn)裝置一般有非常復(fù)雜的閉鎖關(guān)系，我們采用分布邏輯編程以解決用戶的特殊要求。另外，用戶還可以選擇專門的邏輯控制裝置（C30），以解決復(fù)雜的邏輯控制。每一種UR監(jiān)控保護裝置都支持分布邏輯編程，用戶可以在一臺裝置上讀取網(wǎng)上任何一臺裝置上的數(shù)據(jù)， 它可以加入到自己內(nèi)部的邏輯方程中，參入當(dāng)?shù)貎?nèi)部的邏輯運算，邏輯運算的輸出也可以控制網(wǎng)上任何一臺裝置上的數(shù)據(jù)。
模塊化的結(jié)構(gòu)
國內(nèi)外幾乎全部的監(jiān)控保護裝置都是一體化的結(jié)構(gòu)，維修或擴展時必須整個裝置都換掉。而GE UR系列的監(jiān)控保護裝置采用模塊化的結(jié)構(gòu)，給設(shè)計、維修及擴展帶來極大的方便。UR系列監(jiān)控保護裝置按照功能和信號的類型劃分出各種模塊：電源模塊、CPU模塊、PT/CT模塊、CT模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊、帶控制回路斷線檢測的開關(guān)量模塊等。
由于UR系列監(jiān)控保護裝置采用模塊化的結(jié)構(gòu)，用戶可以通過選擇不同的模塊，來組成不同類型的裝置。如：選擇一塊或多塊PT/CT模塊（或CT模塊），并將其接入保護CT，組成純保護裝置；選擇多塊PT/CT模塊（或CT模塊），分別將其接入保護CT及測量CT，組成保護監(jiān)控裝置。
故障錄波及SOE功能
UR系列裝置全部內(nèi)置故障錄波功能，另外，用戶還可以選擇專用的故障錄波裝置（R30）。對開關(guān)量輸入輸出信號、遙測越限、保護元件的動作都可產(chǎn)生SOE記錄，分辨率1毫秒。
監(jiān)控與保護功能的集成
用戶可以選擇將保護與監(jiān)控的功能集成到一個裝置中。與電力系統(tǒng)不同，企業(yè)變電站的維護一般不設(shè)置保護、監(jiān)控兩個獨立的部門，在企業(yè)中，將保護與監(jiān)控集成到一個裝置中不會帶來管理上的混亂。保護與監(jiān)控的集成可以實現(xiàn)遙信量、遙控量、遙測量、保護輸入信號的一點采集。信號只要一點接入裝置，保護和監(jiān)控就可以共享該信息。
2.2變電站綜合自動化軟件
大中型企業(yè)的變電站一般不止一個，用戶需要采用一種簡單的方式將所有變電站的信息集中到控制中心。在我們的解決方案中，用戶僅僅將控制中心與變電站用以太網(wǎng)連接起來，同時，在控制中心添加信息采集點?？刂浦行募白冸娬静恍柙黾尤魏瓮顿Y，變電站也不需做任何設(shè)置及更改。
· 支持C/S構(gòu)架，可以先建一個小系統(tǒng)，然后再根據(jù)需要添加計算機或軟件。用戶可以先建一個控制中心，然后根據(jù)需要將各個變電站分期加入到控制中心中。
· 支持WEB瀏覽。WEB VIEW或WEB GATEWAY。
· 支持?jǐn)?shù)據(jù)回放功能。
· 歷史曲線和實時曲線可以在一個控件內(nèi)完成，用戶在瀏覽時不用做任何的切換。
· 可以連接到關(guān)系式數(shù)據(jù)庫：MICROSOFT ACCESS、MICROSOFT SQL SERVER、ORCACLE等。
· 可以連接到ERP或MES系統(tǒng)，如SAP的R/3。
· 利用無線以太網(wǎng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)進行移動式訪問。
· 支持三級冗余：服務(wù)器、通訊線路、采集單元。
3. 工程實例
工程概況：該變電站為新建變電站，共有110KV兩條進線，本期工程沒有橋接線，但在本期工程中考慮內(nèi)橋接線。兩臺主變。6KV母線為單母分段，每段母線各有20條出線，每段母線各有電容器、消弧線圈、發(fā)電機、所用變一臺。
系統(tǒng)配置：兩臺計算機，用作SCADA服務(wù)器及操作員站，這兩臺計算機構(gòu)成服務(wù)器冗余，一臺保護工程師站。共配置了十九臺RU系列測控保護裝置，每臺裝置都是保護和監(jiān)控的集成。另外，還有一臺公共采集單元，負(fù)責(zé)采集直流系統(tǒng)、消弧線圈、站用電系統(tǒng)等。
網(wǎng)絡(luò)通訊全部采用雙網(wǎng)以太網(wǎng)通訊，通訊介質(zhì)是多模光纖。
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