變電站綜合自動化系統(tǒng)是指完成以下基本功能： l 從當?shù)睾瓦h方獲取電力系統(tǒng)信息； l 支持當?shù)厥謩雍妥詣庸δ埽?/span> l 在變電站自動化系統(tǒng)和電網(wǎng)管理系統(tǒng)之間，提供與開關設備的通信連接和接口。 這些功能可以由大量裝用的智能電子設備（IED）不同程度的組合來實現(xiàn)。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段； 1）歷史上，開關設備和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的接口是在各變電站的遠方終端單元（RTU）。RTU是一個集中單元，含有大量的輸入與輸出，基本沒有當?shù)毓δ埽蔷哂信c遠方網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的通信功能。結構上僅是站級概念，現(xiàn)場有關重要信息（如保護動作信息等）通過硬接點送給RTU裝置，變電站的監(jiān)測量一般經(jīng)變送器變換后送給RTU，開關量監(jiān)測是直接引至RTU，RTU的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。整體系統(tǒng)功能不強、硬件設備重復、整體性能指標低、適合于老系統(tǒng)改造。 2）相比與RTU，變電站自動化系統(tǒng)以不同程度的分散結構實現(xiàn)上述基本功能，通過這些功能可對變電站進行管理，實現(xiàn)從線路隔離與接地到收集狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)等所有自動化功能。RTU的通信功能在變電站自動化發(fā)展中變?yōu)橥ㄐ沤涌?，由通信網(wǎng)關執(zhí)行，根據(jù)所用的通信協(xié)議，網(wǎng)關將規(guī)約雙向轉(zhuǎn)換（即規(guī)約轉(zhuǎn)換器），在變電站自動化分布式智能電子設備中存儲的信息通過網(wǎng)關傳送給SCADA主站與遠方調(diào)度電網(wǎng)管理系統(tǒng)。 3）隨著信息技術已經(jīng)進步到可以實現(xiàn)廣域保護，依靠協(xié)調(diào)防御計劃來保護整個電力系統(tǒng)，以及IEC61850作為《變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)》的新國際標準，數(shù)字化變電站將以三層兩網(wǎng)式部署，三層分別是指站控層設備、間隔層設備和過程層設備，兩網(wǎng)分別是指站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡。間隔層包括數(shù)字式保護、計量、監(jiān)控等二次設備，負責間隔內(nèi)信息的運算處理與控制，以及與過程層和站控層之間的網(wǎng)絡通信工作；過程層主要包括電子式互感器、合并單元、智能斷路器、智能開關、智能終端，該層主要實現(xiàn)信號的采集和對系統(tǒng)的操作控制。三層設備之間通過分層、分布、開放式的兩層網(wǎng)絡實現(xiàn)連接，兩層網(wǎng)絡物理上相互獨立，站控層網(wǎng)絡構建為全站統(tǒng)一的MMS網(wǎng)，過程層網(wǎng)絡則包括GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)。但數(shù)字化變電站設置了大量的智能終端、交換機等過程層設備，使得整體動作延時增加、網(wǎng)絡復雜。 圖1 變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展歷程圖
電氣設備安全防護 在35kV、10kV配電系統(tǒng)中配置AM5SE系列微機保護裝置，其中35kV主變配置整套主變保護屏，實現(xiàn)主變的差動保護、后備保護、非電量保護及主變溫度監(jiān)測與檔位控制；35kV其他回路及10kV各回路就地配置AM5SE系列微機保護裝置。 l 進線保護： 35kV進線柜各配置一臺線路保護AM5SE-F（如需光纖差動保護，則配置AM6-LD，與對側保持一致），當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障。35kV進線柜各配置一臺電能質(zhì)量監(jiān)測裝置APView500，監(jiān)測電能質(zhì)量如電壓諧波與不平衡/電壓偏差/頻率偏差/電壓波動與閃變等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、電壓暫升/暫降/短時中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)，當檢測到電能質(zhì)量異常時，觸發(fā)故障錄波與數(shù)據(jù)記錄，為后續(xù)的電能質(zhì)量分析提供數(shù)據(jù)支撐。 l 主變壓器保護： 為了實時觀察和集中管理降壓變壓器運行狀態(tài)，方便降壓變壓器二次監(jiān)控設備的安裝和檢修，提高保護可靠性和靈敏性，35kV/10kV 主變壓器回路采用整套主變保護裝置集中組屏方式，配置一臺主變保護屏。屏柜設立在電氣監(jiān)控室，屏柜上裝設1臺差動保護裝置AM5SE-D2、1臺高后備保護裝置AM5SE-TB、1臺低后備保護裝置AM5SE-TB、1臺高側測控裝置AM5SE-K、1臺低側測控裝置AM5SE-K、1只變壓器溫控儀ARTM-8、1臺檔位變送器UP858-19AN及轉(zhuǎn)換開關、壓板、空氣開關等其他控制設備。差動保護裝置：作為降壓變壓器內(nèi)部及引出線短路故障的主保護，動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器；高后備保護裝置：作為35kV側的后備保護以及變壓器的非電量保護，動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器；低后備保護裝置：作為10kV側的后備保護，動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器；高側測控裝置：用于監(jiān)測35kV側測量電流、測量電壓；低側測控裝置：用于監(jiān)測10kV側測量電流、測量電壓；變壓器溫控器：監(jiān)測降壓變壓器內(nèi)部繞組溫度；檔位變送器：用于降壓變壓器檔位測量及有載調(diào)壓。 l 母聯(lián)保護： 母聯(lián)柜配置一臺備自投保護裝置AM5SE-B，用于實現(xiàn)兩進線和母聯(lián)之間的自動投切（進線備自投/母聯(lián)備自投/聯(lián)切備自投/自適應備自投），同時實現(xiàn)母聯(lián)保護功能。 l PT保護： PT柜配置一臺PT并列及監(jiān)測裝置AM5SE-UB，實現(xiàn)兩臺PT柜間的切換以及監(jiān)測，當回路電壓出現(xiàn)異常時，及時發(fā)出告警信號。 l 開關柜綜合測控及電氣節(jié)點測溫： 35kV各開關柜配置一臺智能操控無線測溫裝置ASD320，其中PT柜采用3點電池型測溫傳感器ATE400，用于監(jiān)測母排溫度；其他柜子均采用12點測溫傳感器ATE400，用于監(jiān)測母排、斷路器上觸頭斷路器下出頭、電纜出線處的溫度。 l 弧光保護： 進線柜配置一臺弧光保護主控單元ARB5-M，母聯(lián)柜配置一臺弧光保護擴展單元ARB5-E，各開關柜母線室配置一只弧光傳感器ARB5-S，當母線室發(fā)生弧光故障時，弧光保護主控單元及時跳開被保護母線的進線、母聯(lián)和其他電源支路斷路器。
為了加強變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)安全防護，抵御黑客及惡意代碼等對監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊，以及其它非法操作，防止電力監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓和失控，和由此導致的變電站一次系統(tǒng)事故和其他事故，需制定電力安全防護方案。 項目實施需配置變電站綜合自動化系統(tǒng)、電能量采集裝置、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)。 l 變電站綜合自動化系統(tǒng) 變電站綜合自動化系統(tǒng)采用系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，配置一臺監(jiān)控后臺主機兼操作員站。主要實現(xiàn)變電站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制功能，以監(jiān)測控制計算機為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機構與被監(jiān)測控制的對象（生產(chǎn)過程）共同構成的整體。在這個系統(tǒng)中，計算機直接參與被監(jiān)控對象的檢測、監(jiān)督和控制，采用IEC104規(guī)約、端口號2404，并實時與地調(diào)自動化主站系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。 l 電能量采集裝置 配備一套廠站采集終端電能量采集裝置。電能量采集器是一種用于采集、存儲和轉(zhuǎn)送電站關口表采集和生成的計量計費信息的裝置。裝置通過與電度表通信，收集電度表采集和生成的計量計費信息。采集器通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)非實時業(yè)務與計量計費主系統(tǒng)通信，地調(diào)接入網(wǎng)上傳通信端口為1020，上報所采集和生成的的計量計費信息。 l 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng) 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)是一種為電力調(diào)度生產(chǎn)服務的專用廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，是電力調(diào)度生產(chǎn)部門之間及電力調(diào)度生產(chǎn)部門與發(fā)電廠、變電站之間計算機監(jiān)控系統(tǒng)等實時和準實時數(shù)據(jù)通信的基礎設施，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段。一般由路由器、交換機、縱向加密裝置、網(wǎng)絡安全監(jiān)測裝置、橫向隔離裝置、防火墻裝置組成。
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