隨著計算機自動化水平的不斷提高，變電站自動化已成為電力企業(yè)發(fā)展的一個方向。它能提高變電站的運行水平，降低運行維護成本，安全可靠性高，能真正實現(xiàn)減人增效目的。因此，增城分公司在1998年建設(shè)220 k V新塘變電站時，決定采用變電站綜合自動化系統(tǒng)，同時根據(jù)新塘變電站的特點及在電網(wǎng)中的重要性，對它的建設(shè)提出了幾點要求。 　　a）可靠性高。所有足以影響變電站和電網(wǎng)正常運行與安全運行的重要功能都應(yīng)實現(xiàn)無公用環(huán)節(jié)的雙重化，以保證系統(tǒng)中任何硬件設(shè)備故障和軟件功能失效時，系統(tǒng)仍能不間斷地全功能運行。 　　b）實用性強。既能適合變電站無人值班運行，也能適合運行人員進行就地監(jiān)控和操作，同時滿足系統(tǒng)自動化及運行管理現(xiàn)代化的要求。 　　c）先進性和靈活性。系統(tǒng)應(yīng)用的軟硬件技術(shù)成熟、先進，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理、可靠，運行維護容易，能適應(yīng)變電站今后的擴建，滿足開放式系統(tǒng)的要求，可以接入任何一廠家的微機保護及自動化裝置設(shè)備。 　　針對新塘變電站的特點和要求，增城分公司采用了四方公司最新的CSC2000綜合自動化系統(tǒng)。 [b]1　CSC2000綜合自動化系統(tǒng)的構(gòu)成 [/b]　　CSC2000綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)由以下三部分組成： 　　a）間隔層分布式配置綜合設(shè)備。在間隔層橫向分布式地配置站內(nèi)一次設(shè)備（一臺主變壓器、一條線路等）。該層的作用：把模擬量、開關(guān)量數(shù)字化；具有獨立的保護、測量、就地操作等功能；上是系統(tǒng)與一次設(shè)備的接口。 　　b）站內(nèi)通信網(wǎng)。它的作用是搜集各綜合設(shè)備的上傳信息后，下達控制命令。通信網(wǎng)采用美國Echelon公司生產(chǎn)的Lon Works總線型網(wǎng)，分層分布式總線結(jié)構(gòu)，三個網(wǎng)絡(luò)互相獨立。為了提高可靠性，設(shè)置了雙重化的監(jiān)控A網(wǎng)、B網(wǎng)。重要的間隔層設(shè)備，如220 kV間隔，主變壓器間隔，中央信號等均同時連接在A網(wǎng)、B網(wǎng)上。110 k V及10kV間隔設(shè)備則連接至C網(wǎng)。錄波網(wǎng)主要是將分散在各保護裝置中的錄波插件數(shù)據(jù)、集中式的專用錄波屏的記錄數(shù)據(jù)，提供給工程師工作站存盤。通信網(wǎng)上所有設(shè)備均用對稱雙絞線電纜連接，連接方式一樣。應(yīng)用載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA）－沖撞檢測（CD）法進行信息傳輸。Lon Works網(wǎng)一個重要特點是改善了CSMA，一種新的Predictivep－Persis－tewt CSMA，它能自動地隨著網(wǎng)絡(luò)的繁忙程度，調(diào)整各個節(jié)點的隨機等待時間。網(wǎng)絡(luò)繁忙時，節(jié)點的隨機等待時間自動加長而拉開，減少沖撞，反之則自動縮小，加大通過率。此外，它還能設(shè)置優(yōu)先級，使重要信息等待時間短，搶先發(fā)送，從而實現(xiàn)在負載較輕時使介質(zhì)訪問延遲最小化，負載較重時使沖突的可能最小化。 　　Lon Works網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點都采用耐高壓的脈沖變壓器隔離，因而公共總線部分僅僅是無源的電纜，可靠性極高。每個接點同網(wǎng)絡(luò)連接處設(shè)計了一個小型電磁繼電器，并有相應(yīng)檢測回路，能在檢測到該節(jié)點異常時自動脫離網(wǎng)絡(luò)，從而保證了其余節(jié)點的正常通信。網(wǎng)上增加或減小節(jié)點非常方便，任一節(jié)點退出不影響其它節(jié)點的通信。新增節(jié)點可以設(shè)在任意地點，只要接上總線即可。原有節(jié)點移動位置不須網(wǎng)絡(luò)初始化文件作任何改變。 　　Lon Works網(wǎng)絡(luò)通信速度為78 Kbit／s，最大通信距離為2 k m，最大通過能力為400幀／s，每幀有效字節(jié)可以從0到288個字節(jié)，因此設(shè)計時要注意避免過長的幀結(jié)構(gòu)，以免產(chǎn)生沖撞。如果要傳輸大塊數(shù)據(jù)時，可以將其分成幾個短分組，這樣就可以在分組傳輸?shù)拈g斷時間內(nèi)保證給予優(yōu)先權(quán)的其他信息搶占有媒介。 　　c）變電站層的監(jiān)控及通信系統(tǒng)。它的作用是向下與站內(nèi)通信網(wǎng)相連，使全站信息順利進入數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需要向上送往調(diào)度和控制中心，實現(xiàn)遠方通信功能；通過人機界面和強大的數(shù)據(jù)處理能力實現(xiàn)就地監(jiān)控功能，是系統(tǒng)與運行人員的接口。變電站層的設(shè)備包括2個就地監(jiān)控主站，4個遠動主站，1個工程師工作站和1個無功工作站。變電站層也采用分布式結(jié)構(gòu)，就地監(jiān)控和遠動主站完全相同又互相獨立。設(shè)有切換電路，可選擇連接至A網(wǎng)或B網(wǎng)，可通過串行口或其它通信接口同就地監(jiān)控PC機通信或經(jīng)modem通道連接遠方控制中心。變電站層的某一部件損壞不影響其它部件的正常工作，它們共享網(wǎng)上的信息。 [b]2　就地監(jiān)控主站 [/b]　　就地監(jiān)控主站1和2的軟硬件完全相同，都同時連接在Lon Works網(wǎng)上，其中一個作為主站運行，執(zhí)行與網(wǎng)絡(luò)的通信，另一個處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)主站出現(xiàn)故障時，備份站自動切換成主站方式，接管通信；當(dāng)主站恢復(fù)正常后，備份站將主站失去的歷史數(shù)據(jù)重新傳給主站，使主站的歷史數(shù)據(jù)庫始終是完整的。這種雙機熱備份方式，保證不會丟失任何實時和歷史數(shù)據(jù)，從而增加冗余度，提高了可靠性。 　　監(jiān)控機的SCADA監(jiān)控軟件，可運行于32位操作系統(tǒng)Windows NT4．0環(huán)境下，該系統(tǒng)有真正的占先式多任務(wù)多線程能力，有最適合SCADA應(yīng)用的環(huán)境。當(dāng)監(jiān)控機要同時執(zhí)行幾項任務(wù)時，每項任務(wù)都運行在自己的環(huán)境下，并有自己的優(yōu)先級，由操作系統(tǒng)安排CPU執(zhí)行。占先式多任務(wù)多線程技術(shù)可以有效地安排所有被裝載的任務(wù)，并分配CPU去執(zhí)行最緊要的任務(wù)。其核心服務(wù)程序，由同時運行的幾個線程組成，如通信采樣、報警生成、歷史記錄器、打印、網(wǎng)絡(luò)等線程。每個線程執(zhí)行各自的任務(wù)，并且能同時運行，故可靠性高、性能高且數(shù)據(jù)保持完整。 　　SCADA監(jiān)控系統(tǒng)在事故情況下處理能力非常強大。該系統(tǒng)是建立在基于快速、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議式的和事件驅(qū)動式的信息傳遞基礎(chǔ)上，其通信總線可在短時間內(nèi)通過大量數(shù)據(jù)而不會產(chǎn)生瓶頸現(xiàn)象。軟件內(nèi)核為每個內(nèi)部或外部模塊分配了10 000個信息行。不同模塊之間的信息交換是由事件驅(qū)動的，只有新的或變化了的值才進行交換，這樣能夠均衡CPU的消耗，保持CPU的高性能，使軟件可以接收并處理數(shù)千個事件并精確地記錄到歷史數(shù)據(jù)庫而不丟失任何數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)最多可定義65 000個控點，并可同時處理65 000個報警。系統(tǒng)按報警的嚴重級別可定義0～50 000級，可同時調(diào)用多至20個不同的報警器窗口，每一個報警器顯示特定類的報警，特別嚴重的報警直接進入報警彈出框，在屏幕上彈出一個特殊窗口以提示報警信息，同時驅(qū)動電鈴或事故音響。 　　SCADA系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)使它可以與其它系統(tǒng)互聯(lián)。其它系統(tǒng)及應(yīng)用軟件可用標準方法和通用接口交換實時和歷史數(shù)據(jù)。如虛擬文件接口（VFIs）是系統(tǒng)與數(shù)據(jù)文件之間的接口層。利用這些層，系統(tǒng)以通用文件格式記錄和保存數(shù)據(jù)。應(yīng)用編程接口（APIs）允許用戶直接從用戶程序或應(yīng)用模塊中訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)。支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE），能在兩個獨立應(yīng)用軟件之間交換實時數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的SQL接口可以運行用戶定義的SQL命令，用戶將控點作為嵌入?yún)?shù)，以自定義格式組成記錄，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。SQL接口還支持微軟公司的開放數(shù)據(jù)庫連接（ODBC）接口，允許系統(tǒng)存取各種常用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)文件。 　　SCADA系統(tǒng)具有防止外人誤操作的功能。它可以在確保安全的前提下對500多個用戶給予授權(quán)使用。根據(jù)用戶的性質(zhì)、區(qū)域或組織結(jié)構(gòu)特點將用戶分組。系統(tǒng)中的每一個控制對象，象控點、圖形層、菜單項、宏指令等，指定分配給各個用戶組，只有在這個組里的用戶才能操作上述對象。用戶可以鍵入唯一的用戶標識和口令以進入系統(tǒng)，一旦進入系統(tǒng)后，系統(tǒng)將根據(jù)用戶的授權(quán)組別，隱藏起不屬于其授權(quán)范圍內(nèi)的對象，或禁止對這些對象操作。系統(tǒng)還能與微機五防裝置配合，使就地操作時具有防誤操作功能。 　　SCADA系統(tǒng)還有豐富多彩，方便友好的人機界面，功能強大的圖形界面，龐大的組件庫，100多種通信驅(qū)動程序。能自動生成各種報表，記錄歷史報警及保護事件，可隨時查閱、顯示和打印。 [b]3　遠動主站 [/b]　　遠動主站采用四方公司的CSM300C基本型。它是基于Lon Works的分層分布式現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用32位工業(yè)控制PC機作為主機，運行在通用的DOS／Windows NT操作系統(tǒng)下。遠動主站與站內(nèi)通信網(wǎng)相連，構(gòu)成Lon Works網(wǎng)的一個節(jié)點。在站內(nèi)，遠動主站節(jié)點與其它節(jié)點按照《CSC2000系統(tǒng)內(nèi)部通信規(guī)約》通信；對站外，遠動主站與調(diào)度端按照外部通信規(guī)約進行通信。遠動主站起著承上啟下的作用，是一個模擬的網(wǎng)絡(luò)型RTU，與傳統(tǒng)的變電站端RTU相比，具有以下顯著的優(yōu)點。 　　a）處理容量大且靈活 　　傳統(tǒng)RTU的處理容量有明確的限制，規(guī)定最多能處理的三遙量（遙測量、遙信量、遙控量）。因為被采集的數(shù)據(jù)都是通過二次電纜送到RTU端子上，而端子和RTU內(nèi)部有關(guān)電路在物理上的數(shù)量是有限的，所以RTU的最大處理容量就固定了。在CSC2000自動化系統(tǒng)中，間隔層的設(shè)備已完成數(shù)據(jù)采集工作。遠動主站利用Lon Works網(wǎng)就可方便地收集到所需的各種數(shù)據(jù)，沒有端子數(shù)等限制。其處理容量主要受CPU處理速度、Lon－Works網(wǎng)最大流量等條件限制。在這些限制條件下，它的處理容量非常大，足以滿足一個變電站的實際需要。 　　b）處理速度快，通信方式靈活，可靠性高 　　遠動主站與Lon Works網(wǎng)連接，直接把收集到的數(shù)據(jù)送至獨立的數(shù)據(jù)庫，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后，送至調(diào)度主站。大量的工作已由間隔層的前置設(shè)備完成，從而使遠動主站的負擔(dān)較輕，使其處理數(shù)據(jù)的速度更快，容量更大，有更多時間對信息作綜合處理，同時大大提高系統(tǒng)的可靠性。 　　另外，CSM300C支持目前國內(nèi)普遍應(yīng)用的遠動通信規(guī)約，如U4F／N4F，CDT，DNP3．0，SC－1801，IEC60870－5－101，F(xiàn)ERRANTI，UCA等。通信規(guī)約全部內(nèi)置于CSM300C軟件中，調(diào)度端可根據(jù)不同的需要選擇不同的通信規(guī)約，非常靈活。 　　c）調(diào)試維護手段方便 　　在線運行時，可通過顯示器監(jiān)視運行狀態(tài)。各前置裝置送來的報文，各RTU規(guī)約的遙測、遙信、電量和SOE數(shù)據(jù)、RTU與調(diào)度主站的通信數(shù)據(jù)等都可以在屏幕上直接顯示。用戶可通過鍵盤向前置裝置下發(fā)簡單命令，還可以進行網(wǎng)絡(luò)信息模擬，模擬接收網(wǎng)絡(luò)報文或模擬向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報文。當(dāng)需要使用便攜式計算機進行調(diào)試時，可以使用工控PC機的標準串口COMI模擬任意一個通道的規(guī)約及其參數(shù)。當(dāng)便攜式計算機接入COMI串口時，系統(tǒng)自動尋找并提示用戶輸入需要模擬的通道號，COMI串口將模擬所輸入通道的配置與主站通信。這一功能，使遠動調(diào)試可以在調(diào)度端直接進行，靈活方便。 [b]4　繼保工程師工作站 [/b]　　繼保工程師工作站是Lon Works網(wǎng)的一個節(jié)點，與站內(nèi)通信網(wǎng)和錄波網(wǎng)連接。它能迅速將分散在各保護裝置中的錄波插件數(shù)據(jù)，以及集中式的錄波屏的記錄數(shù)據(jù)存盤，通過工控PC機將錄波數(shù)據(jù)的波形顯示出來，進行分析、計算。通過mode m接至公用電話網(wǎng)，遠傳至繼保工程師工作計算機，使其可以即時查閱，調(diào)用所需的數(shù)據(jù)。經(jīng)過授權(quán)的繼保工程師，還可以進行定值讀取，定值修改等有關(guān)繼保專業(yè)的工作。 [b]5　無功電壓調(diào)節(jié)工作站 [/b]　　無功電壓調(diào)節(jié)工作站專門用于投退10 k V電容器和控制主變壓器有載調(diào)壓機構(gòu)。它與Lon－Works網(wǎng)相連，直接從網(wǎng)上收集有關(guān)的模擬量和狀態(tài)量信息，進行分析計算，按設(shè)定的定值及動作邏輯向網(wǎng)上發(fā)布調(diào)壓和投切電容器的命令。調(diào)壓命令由主變壓器保護屏中的CSI301 A裝置執(zhí)行，達到無功電壓綜合調(diào)節(jié)功能。 [b]6　結(jié)束語 [/b]　　變電站的自動化運行，不僅使運行人員的勞動強度大大減少，而且為調(diào)度、運行人員提供準確的實時數(shù)據(jù)、圖形，幫助他們準確掌握設(shè)備的運行狀態(tài)。220 k V新塘變電站綜合自動化系統(tǒng)操作簡單，維護量小，運行可靠性高，從投運至今已連續(xù)安全運行超過了1 100 d，取得良好的效果，值得推廣。 [b]參考文獻 [/b]　　［1］李超群．220 kV不夜城變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計［J］．電力自動化設(shè)備，2001，21（9）：32—34． 　?。?］余永紅，許建昆．自動化系統(tǒng)在寶蓋220 kV變電站的應(yīng)用［J］．電力自動化設(shè)備，2001，21（12）：63—65．