浅谈变电站计算机监控系统设计的应用

浅谈变电站计算机监控系统设计的应用

发表时间：2019-07-08T10:02:14.743Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：李博刘云锋姚雄[导读] 摘要：在变电站中，计算机监控系统由站控层、间隔层组成，网络结构由站控层计算机网络、间隔层数据通信网络组成，呈现开放式、分布式特征，系统整体具备数据采集处理功能、安全监视报警功能、设备控制与调节功能及通信功能，联合元件继电保护系统、站用电源系统、

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安 710001）摘要：在变电站中，计算机监控系统由站控层、间隔层组成，网络结构由站控层计算机网络、间隔层数据通信网络组成，呈现开放式、分布式特征，系统整体具备数据采集处理功能、安全监视报警功能、设备控制与调节功能及通信功能，联合元件继电保护系统、站用电源系统、火灾报警系统等，可实现变电站的自动化控制。

关键词：变电站；计算机监控系统；设计；应用变电站是输变电工程中的关键性站点，是电力系统中变换电压、接受分配电能、控制电力流向的电力设施[1]。在变电站中，有变压器、互感器、开关设备、防雷设施等重要基础设施，这些设施能否正常、安全运行，直接关系到电力输送的平稳性，关系到工业生产、居民生活中用电设施能否如常运转，其重要性不言而喻。随着社会的发展，变电站逐步朝着无人值班的自动化控制方向发展，而计算机监控系统在其中起着至关重要的作用，优化系统设计，对于促进变电站乃至电力系统的自动化发展有着积极意义。

1.变电站计算机监控系统设计 1.1计算机监控系统结构类型

计算机监控系统以中央管理机为核心，还包括包括采集控制模块、采集模块、电力综合仪表、继电器控制输出、现场管理机、直流电源等组成部分。从系统结构上看，计算机监控系统由站控层、间隔层组成，二者以光缆相连，其中，站控层负责变电站中所有电气设备的监视、测量、控制、管理工作，而间隔层则是按照电压等级划分而成的不同电气间隔单元，独立分布于各个保护室中，在站控层网络失效时，它能够完成相应间隔层的设备监测、断路器控制工作。变电站计算机监控系统中的网络结构呈现开放式、分布式特征，由站控层计算机网络、间隔层数据通信网络组成，二者以光纤作为通讯介质连接，为了保证网络的安全可靠性，其通讯介质必须有足够的抗电磁干扰能力。间隔层设备与站控层以太网的连接，以系统交换机为媒介，且间隔层中不同继电保护室以屏蔽双绞线连接，这样才能够保证网络的可靠性[2]。

1.2计算机监控系统功能需求

在变电站自动化建设过程中，计算机监控系统发挥着重要作用，按照变电站远程监控的需求，该系统需具备以下几项功能：①数据采集及处理。系统需采集温度量、模拟量、开关量、脉冲量等数据，通过数据对比分析了解设备运行状态，在进行远程调控；②安全监视及事件报警。系统采集的数据及图像均可发布在显示器上，值班人员可监视变电站机组运行图，获取实时运行信息，如有异常系统会自动警示，明晰故障性质；③控制与调节。在上位机画面上，系统可直接对变电站设备进行点对点调控，并控制整个生产流程，进行故障远程诊断和维护；④通信功能。在分层分布式监控系统中，厂站控制层、现地控制层需通过数字化通讯技术实现数据交换，传输数据并传达调控指令。

1.3计算机监控系统关键技术

计算机监控系统是一个智能化控制系统，集以下多种先进科技于一体：①通信网络技术。可实现系统各个节点之间的信息交换，实现设备间的互联，使用过程中，常应用modbus、canbus、profibus等工业通信协议；②自动控制理论技术。这一技术是设备智能化、精准化控制的基础，能够让整个生产流程按照既定规律和程序运行，目前变电站常用的自动控制理论技术为PLC技术；③数据库技术。这是整个系统的核心技术，系统对于设备的运行监控就是通过数据的采集、分析、处理等功能实现的；④安全防护技术。为了确保系统运行的安全性，避免电力系统受到网络攻击，应遵循“安全分区，网络专用”的管理原则，合理应用数据加密技术，完善安全防护设备配置[3]。

2.变电站中与计算机监控系统关联的系统

变电站的自动化控制，除了计算机控制系统外，还需要其他的控制系统，比如说元件继电保护系统、站用电源系统、火灾报警系统等。以某110kV变电站为例，其站用电源系统由以下三部分组成：①交流系统。站内设置有照明、通风、消防、检修试验、隔离开关操作等电气设备的交流电源，采用单母线分短接线方法，两木香间应用双电源自动切换装置；②直流系统。站内以全站停电3h的电力需求为依据，设置了额定电压为220V，106只容量为200Ah的单组蓄电池，以及双充双蓄电池组，为危机监控、继电保护、自动化控制装置提供电力支持，且这个系统具有智能化控制功能，能够与计算机监控系统通信；③不间断电源系统。变电站内通常会设置两台互为备用、独立组屏的逆变不间断电源，为站内危急监控系统、火灾报警系统、电能质量监控系统提供能源。

随着计算机技术及电气控制技术的发展，变电站的电气二次专业设计水平不断提升，开放式全分布计算机监控系统被全面引进，实现了变电站无人值班的目标，微机型保护装置广泛应用于元件继电保护中，安全可靠性全面提升，为变电站的安全运行及日常维护提供了支持，这一切的改变，都预示着变电站管控步入一个全新的局面，这为我国电力建设事业的发展提供了技术推动力。

3.结语

根据等级，变电站可分为一类变电站、二类变电站、三类变电站、四类变电站，这些站点分布在全国各地，日常需要值班人员进行巡视检查，确保电气设备的安全运行，人工巡查的作业方式受主观因素影响较大，而且只能从设备颜色、气味、温度、表针等方面进行判断，结果准确度较低，容易埋下安全隐患，无法有效控制电气设备故障的发生[4]。基于变电站管理需求，计算机监控系统在国内各大变电站中得以推广应用，这一系统能够实时监测变电站内设备运行状况，具备自我检测、诊断功能，联合元件继电保护、火灾报警系统等，可实现变电站的自动化控制。

参考文献

[1]徐家慧,叶海峰,张昊,马富,谭琛.基于大数据技术的变电站设备监控信息综合分析及智能决策系统[J].中国科技信息,2018(20):89-90.

[2]戴志辉,谢军,陈曦,王增平.基于动态贝叶斯网络的智能变电站监控系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制,2018,46(23):68-76.

[3]张磐,郭凌旭,陈建,康宁,马敏杰,熊静.面向一体化监控系统智能告警高级应用的注入测试系统的测试用例设计[J].电力系统保护与控制,2018,46(22):137-142.