所謂最新的變電站綜合自動化微機保護監(jiān)控系統(tǒng)，就是廣泛采用微機保護和微機遠動技術(shù)，分別采集變電站的模擬量、脈沖量、開關(guān)狀態(tài)量及一些非電量信號，經(jīng)過功能的重新組合，按照預(yù)定的程序和要求實現(xiàn)變電站監(jiān)視、測量、協(xié)調(diào)和控制自動化的集合體的全過程，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源共享，提高變電站自動化的整體效益。

　　[摘要]文章根據(jù)最新的變電站綜合自動化微機保護監(jiān)控系統(tǒng)――RCS9700在兗礦新疆煤化工有限公司110kV／10kV總降壓變電站一期工程的應(yīng)用，從設(shè)計原則、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及配置、系統(tǒng)保護裝置配置及功能、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等方面進行了介紹，對其在應(yīng)用中存在的問題進行了探討。

　　[關(guān)鍵詞]繼電保護,變電站,微機保護,視頻監(jiān)控RCS9700

　　1概述

　　最新的變電站綜合自動化微機保護監(jiān)控系統(tǒng)――RCS9700運用新一代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、最新國際標準，集保護、測控功能于一體，滿足6～110kV各種電壓等級變電站綜合自動化的需要�，F(xiàn)在市場上流通著有各利各樣的自動化系統(tǒng)，并且在不斷地改進和更新。本文主要根據(jù)南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的最新的RCS9700變電站綜合自動化系統(tǒng)在110kV變電站的最新應(yīng)用情況，對變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)及配置、性能、安裝和試驗等方面的技術(shù)要求，進行論述。

　　2系統(tǒng)設(shè)計原則

　　兗礦新疆煤化工有限公司110kV／10kV降壓總變電站一期工程包括：SFZ10-40000kVA／110kV／10kV三相油浸自冷有載調(diào)壓電力變壓器2臺，接線方式為Y／△；110kV線路2回；10kV進線2回；電容器組2回；10kV／0.4kV站用變饋線2回；10kV三級變電站饋出線10回；10kV電動機饋出線10回；10kV／0.4kV廠用變饋線8回；備用回路饋線20回。

　　變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計過程中始終貫穿著充分保證“可靠性”這一原則，采用分散分層分布式模塊化結(jié)構(gòu)，各保護、測量、控制、通信等各個模塊之間既相互獨立又互相聯(lián)系。RCS-9700采用WorldFip工業(yè)總線經(jīng)過智能網(wǎng)關(guān)RCS-9782、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機RCS-9882、RCS-9698D遠動裝置在后臺監(jiān)控機上實現(xiàn)全所電氣設(shè)備的“四遙”功能，完全滿足“可靠性”這一原則。

　　3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及配置

　　3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　RCS9700變電站綜合自動化微機保護監(jiān)控系統(tǒng)采用分散分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)從整體結(jié)構(gòu)上分為三層：站控層、網(wǎng)絡(luò)通信層、間隔層。站控層由本地后臺服務(wù)器、保護工程師站、五防系統(tǒng)等構(gòu)成。通信采用100M工業(yè)以太網(wǎng)。間隔層主要由保護單元、測控單元等組成。網(wǎng)絡(luò)通信層應(yīng)支持單網(wǎng)或雙網(wǎng)，支持全以太網(wǎng)，也提供其它網(wǎng)絡(luò)，通信方式采用WorldFIP現(xiàn)場總線，支持雙網(wǎng)通訊，通信層由WorldFIP網(wǎng)關(guān)、保護管理機、規(guī)約轉(zhuǎn)換器等組成。

　　微機監(jiān)控系統(tǒng)：分為站級控制層和間隔級控制層，網(wǎng)絡(luò)按雙網(wǎng)配置。站級控制層設(shè)備按遠期規(guī)模配置，采用基于TCP／IP協(xié)議的自適應(yīng)10／100M雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)(A、B網(wǎng))。間隔級控制層設(shè)備配置雙以太網(wǎng)接口，將采集和處理后的數(shù)據(jù)信號，經(jīng)雙絞線傳輸?shù)秸炯壙刂茖�，各間隔級單元相互獨立，不相互影響。應(yīng)用層協(xié)議使用IEC61850國際標準。

　　視頻監(jiān)控裝置：將變電站的視頻信號與音頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收視頻信號與音頻信號后進行監(jiān)控、存儲、管理。主要監(jiān)控、記錄變電站的安全以及設(shè)備的運行情況，監(jiān)測電力設(shè)備發(fā)熱程度，及時發(fā)現(xiàn)、及時處理事故情況，有助于提高電力系統(tǒng)自動化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有關(guān)圖像資料。同時它還具有防火、防盜等功能。RCS9700設(shè)置串行通信口與視頻監(jiān)視系統(tǒng)連接，視頻監(jiān)視系統(tǒng)智能設(shè)備的通信規(guī)約符合IECC61850國際標準通信規(guī)約，完成各種通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，使計算機監(jiān)控系統(tǒng)獲得所需數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)通訊能力：系統(tǒng)具備為雙串口、雙網(wǎng)絡(luò)通訊能力，系統(tǒng)配備相關(guān)通訊接口及通訊設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度SCADA系統(tǒng)能同時實現(xiàn)以串口方式及網(wǎng)絡(luò)方式同時進行通訊，選用的通訊規(guī)約為DL／T634-5-101-2002、DL／T634-5-104-2002和新部頒CDT。遠動通道具備2路數(shù)字串口通訊、2路數(shù)字模擬通訊、2路網(wǎng)絡(luò)通訊。通道具有防雷、過壓保護裝置。

　　3.2系統(tǒng)硬件的配置

　　監(jiān)控主機：用標準的、網(wǎng)絡(luò)的、分布功能和系統(tǒng)化的開放式的硬件結(jié)構(gòu)，滿足IEEEPOSIX標準。測控裝置面向?qū)ο笤O(shè)計，采用統(tǒng)一的硬件平臺、統(tǒng)一的軟件平臺、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理。裝置采用32位CPU和DSP硬件平臺，14位以上高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用嵌入式實時操作系統(tǒng)。利用冗余硬件、自診斷和抗干擾等措施達到高可靠性。

　　操作員、工程師工作站：系統(tǒng)配置一臺操作員工作站和繼保工程師站。能在正常和電網(wǎng)故障時，采集、處理各種二次裝置信息，并充分利用這些信息為繼電保護運行、管理服務(wù)，為分析、處理電網(wǎng)故障提供支持。繼保工程師站具備多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力，能通過網(wǎng)絡(luò)通道向調(diào)度中心進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

　　微機五防工作站：系統(tǒng)配置一臺微機五防系統(tǒng)，防誤操作功能比較完備。

　　電源：系統(tǒng)站級控制層交流電源由在線式UPS供電。其他交流電源由站用變交流系統(tǒng)提供。二次設(shè)備室的設(shè)備由變電站直流系統(tǒng)220V電源供電。

　　3.3系統(tǒng)各裝置優(yōu)化組合

　　主變保護及測控裝置、110kV線路保護裝置采用分組屏方式，布置在301主控制室。10kV饋線、所用變、站用變、電容器組等間隔層設(shè)備采用嵌入式RCS-9000系列C型微機保護測控裝置安裝在高壓開關(guān)柜上。其它智能設(shè)備可通過通信口接入監(jiān)控系統(tǒng)。RCS-9700綜合自動化系統(tǒng)具備為雙串口、雙網(wǎng)絡(luò)通訊能力，系統(tǒng)配備相關(guān)通訊接口及通訊設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)能同時實現(xiàn)以串口方式及網(wǎng)絡(luò)方式同時進行通訊，選用的通訊規(guī)約符合IEC61850國際標準通信規(guī)約。遠動通道具備2路數(shù)字串口通訊、2路數(shù)字模擬通訊、2路網(wǎng)絡(luò)通訊。

　　4系統(tǒng)保護裝置配置及功能

　　系統(tǒng)具備較強的故障軟化與容錯能力，具有系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)能力和一定的冗余措施，在任一單個硬件或軟件失效時，能防止系統(tǒng)信息的丟失或影響系統(tǒng)主要功能。

　　4.1微機保護及自動裝置配置

　　110kV線路微機光纖縱聯(lián)保護裝置：由RCS943A-05型110kV線路保護裝置和RCS97-22T型110kV線路保護測控裝置組成。光纖分相電流差動保護包括電流分相差動保護、序電流差動保護、離保護和零序電流保護(后備)。

　　主變壓器保護裝置(RCS-9671C、9661C)：包括主保護裝置+后備保護裝置+本體非電量保護裝置。主保護裝置裝設(shè)一套二次諧波制動原理的縱差保護。后

　　備保護裝置包括復(fù)合電壓起動的過流保護、零序過流保護、間隙零序過流保護、零序過壓保護、過負荷保護、主變有載調(diào)壓控制系統(tǒng)、主變風扇控制系統(tǒng)。非電量保護裝置包括重瓦斯、輕瓦斯、壓力釋放、油溫度、繞組溫度，有載調(diào)壓重瓦斯等。

　　10kV饋線保護裝置(RCS-9611C)：包括三段時限過流保護、三段零序過流、三相一次重合閘、低周減載、接地保護及過負荷保護，每個保護通過控制字可投入和退出。

　　10kV電容器保護裝置(RCS-9631C)：包括帶有時限電流速斷、定時過流保護、零序過流、過壓和欠壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護，溫度保護。

　　10／0.4kV站用變／廠用變保護裝置(RCS-9621C)：包括三段復(fù)合電壓閉鎖過流保護、高壓側(cè)正序反時限保護、兩段定時限負序過流保護、高壓側(cè)接地保護、低壓側(cè)接地保護、過負荷保護、低電壓保護、非電量保護，每個保護通過控制字可投入和退出。

　　10kV異步電動機保護裝置(RCS-9641C)：設(shè)置兩段定時限過流保護、兩段定時限負序過流保護、一段反時限負序過流保護、過負荷保護、過熱保護、零序過流保護、定子零序電壓保護、低電壓保護、過電壓保護及兩路非電量保護，每個保護通過控制字可投入和退出。

　　10kV同步電動機保護裝置(RCS-9643C)：設(shè)置縱差保護、兩段定時限過流保護、不平衡保護、過負荷保護、過熱保護、零序過流保護、定子零序電壓保護、低電壓保護、過電壓保護、低頻保護、失步保護及兩路非電量保護，每個保護通過控制字可投入和退出。

　　低頻低壓減載裝置：雙CPU結(jié)構(gòu)，強弱電嚴格分離，舍棄傳統(tǒng)的背板配線方式，有很強的抗干擾和抗電磁輻射的能力。完善的事件記錄報文處理，可保存最新128次動作報告，24次故障錄波報告。有友好的人機界面、中文顯示、打印。具備軟件和硬件GPS脈沖對時功能。

　　4.2微機保護監(jiān)控系統(tǒng)的功能

　　實時數(shù)據(jù)采集及處理功能。遙測：變電站運行的各種實時數(shù)據(jù)，如母線電壓、線路電流、主變溫度、功率、頻率等；遙信：開關(guān)、刀閘位置、分接頭位置、各種設(shè)備狀態(tài)、瓦斯、氣壓信號等。通過間隔層I／O單元進行實時數(shù)據(jù)的采集和處理。根據(jù)CT、PT的采集信號，計算每一個電氣單元的電流、電壓、有功、無功和功率因數(shù)及電度量等，顯示在CRT上。

　　限值監(jiān)視和報警處理功能：多種限值、多種報警級別、多種告警方式、告警閉鎖和解除，遙信變位次數(shù)統(tǒng)計、變位告警。報警處理分兩種方式：一種是事故報警；另一種是預(yù)告報警。

　　事件順序記錄和事故追憶功能：開關(guān)和保護信號的動作順序以ms級進行記錄。SOE分辨率為2ms。能夠在CRT上顯示動作順序，及時在打印機上打印。

　　控制功能：能通過當?shù)鼗驕y度端微機的鍵盤或鼠標輸入操作命令，對變電站的控制對象進行操作。包括開關(guān)及刀閘的分合、變壓器分接頭調(diào)節(jié)、PT并列信號復(fù)歸等。為了防止誤操作，在任何控制方式下都必須采用分步操作，即選擇、校核、執(zhí)行，并設(shè)置操作員和線路代碼口令。

　　管理功能：對一些設(shè)備工況報告、設(shè)備檔案的編制和調(diào)用。運行人員或工程師可以進行修改、檢索、顯示、打印設(shè)備工況報告；對各種運行記錄及設(shè)備的資料進行檔案管理；對于不同性質(zhì)的工作人員，系統(tǒng)具有管理權(quán)限、操作權(quán)限分類設(shè)置的功能。

　　在線統(tǒng)計計算功能：具有統(tǒng)計計算和報表統(tǒng)計功能、用戶自定義報表工具。根據(jù)采樣的CT、PT實時數(shù)據(jù)，能夠計算每一電氣單元的有功、無功功率；各相電流、電壓；功率因數(shù)；電壓、功率因數(shù)合格率的分時段統(tǒng)計、變壓器負荷率及損耗所用電率、開關(guān)正常及事故跳閘次數(shù)、變壓器的停用時間及次數(shù)等。

　　畫面顯示和打印功能：在CRT上顯示主接線圖、直流系統(tǒng)圖、站用電系統(tǒng)圖、監(jiān)控系統(tǒng)運行工況圖、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、開關(guān)量狀態(tài)表、各種實時測量值表、歷史事件及某些重要數(shù)據(jù)表、主要設(shè)備參數(shù)表、繼電保護定值表、有功、無功、電流、電壓、頻率、主變分接頭、潮流方向、電壓棒圖、110kV母線相電壓及3U0電壓、10kV母線接地時電壓3U0及母線相電壓的趨勢曲線等。能儲存某些歷史負荷曲線及包括某些歷史事件畫面。

　　與遠方調(diào)度信息交換功能：能正確接收、處理、執(zhí)行變電站SCADA或地區(qū)調(diào)度中心的遙控命令，但同一時刻只能執(zhí)行一個主站的控制命令。

　　系統(tǒng)的自診斷和白恢復(fù)功能：微機監(jiān)控系統(tǒng)能夠在線診斷系統(tǒng)的軟件、硬件運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常能夠發(fā)出報警信號。在微機監(jiān)控系統(tǒng)診斷到軟件運行出格時，能自動發(fā)出報警信號，并能自動恢復(fù)正常運行，且不丟失重要的數(shù)據(jù)。任何插件可帶電插拔，而不會導(dǎo)致誤動。

　　維護功能：工程師可以通過工程師站對該系統(tǒng)進行診斷、管理、維護、擴充等工作，能夠用交互方式在線對數(shù)據(jù)庫中的各個數(shù)據(jù)項進行修改和增刪。對各種應(yīng)用功能運行狀態(tài)的監(jiān)測，各種報表的在線生成和顯示畫面的在線編輯。還可以對計算機站控系統(tǒng)的各個設(shè)備進行狀態(tài)檢查。

　　GPS同步對時功能：在變電站內(nèi)采用一套標準同步鐘本體，在主控室集中組屏，天線安裝在主控室屋頂。與GPS對時接口，GPS的對時精度為1ms，其與系統(tǒng)內(nèi)各裝置的對時采用硬對時。

　　電壓無功自動控制：在線監(jiān)控實現(xiàn)，VQC系統(tǒng)滿足《變電站VQC系統(tǒng)功能技術(shù)要求》，同時在不同時段，能執(zhí)行不同定值。

　　5存在的問題

　　該系統(tǒng)以其技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、功能齊全、具備無人值班的技術(shù)條件等方面的優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用。變電站綜合自動化顯出其優(yōu)越性的同時，也具有以下幾個缺點：

　　(1)在變電站巡檢操作人員操作設(shè)備過程中，在主控室操作后，又必須到現(xiàn)場查看并驗證一次設(shè)備的實際位置，跑來跑去，如果操作項目多的話，過程反復(fù)又浪費時間，自動化的程度還有待提高。假如操作人員在主控室或調(diào)度室就能查看一次設(shè)備的運行工況，則會大大減少操作人員的勞動量和時間。所以，未來的趨向?qū)⑹窃谝淮卧O(shè)備附近裝設(shè)視頻和聲控系統(tǒng)，通過遠動和通信系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采樣和傳輸，運行操作人員在遠方就能對設(shè)備的運行工況及狀態(tài)變化情況了如指掌，同時又減少與高壓設(shè)備危險接觸的不定因素。

　　(2)微機保護裝置插件容易損壞，比較典型的有電源板插件發(fā)熱損壞導(dǎo)致保護失去作用，或通訊監(jiān)控主插件通訊模塊損壞導(dǎo)致通訊連接不上等，必須保證充足的維護搶修人員進行緊急搶修。

　　(3)該系統(tǒng)增加了繼保工作人員作業(yè)量，繼保工作人員作保護調(diào)試時，不僅要對保護對信號，還要對后臺、調(diào)度核對信號，大量繁雜的信號對點工作增加了巨大的作業(yè)量，而且只能在檢修狀態(tài)時可以信號核對，否則不會準確。

　　(4)對運行維護技術(shù)培訓(xùn)不能及時跟上，大部分人員計算機技術(shù)能力有待提高，只能進行簡單分合閘操作，以及線路改命名等簡單的數(shù)據(jù)庫編譯工作等，遇到復(fù)雜問題仍需向廠家求助。

　　6結(jié)束語

　　實踐證明，采用RCS-9700變電站綜合自動化系統(tǒng)與以往采用常規(guī)繼電保護相比，利用組屏取代了常規(guī)的儀表屏柜以及一些中央信號裝置，經(jīng)過優(yōu)化組合成為系統(tǒng)，節(jié)省了變電站、控制室和配電室的占地面積，提高了變電站的自動化水平，易于操作、維護，減少人為事故，保證了供電質(zhì)量，有利于供電系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。RCS-9700自投運以來，設(shè)備運行一直非常穩(wěn)定，保護動作反映準確可靠，同時管理上也實現(xiàn)了微機自動化管理。

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