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Engineering Construction of First Unconventional Controlling Substation in Beijing
陈秀海 干银辉 肖燕彩
摘 要：详细介绍了北京地区首座取消常规控制盘而改由监控系统进行操作、监视的大型220 kV韩村河变电站的系统方案及其特点，总结了这种方式的变电站的优点及需要改进的不足之处，指出了采取这种方式操作、监视是新建变电站的发展方向。
关键词：非常规控制方式；变电站；监控系统
分类号：TM63
文献标识码：A
文章编号：1003-9171(2000)02-0046-03
韩村河220 kV枢纽变电站位于北京与河北省交界处，是联系北京与河北南网的枢纽变电站。一期工程建设包括180 MVA主变2台；22 kV出线4回，为双母线带旁路接线方式；110 kV出线4回，为双母线带旁路接线方式；10 kV为单母分段接线方式，出线为16回，低压电容器2组。韩村河变电站的控制方式采用变电站微机监控，站内取消常规控制盘及中央信号盘，全部断路器、变压器分接头操作及设备运行监视均由当地监控系统完成，220 kV线路、主变、110 kV线路及10 kV线路全部采用微机保护，是北京地区目前自动化程度最高的变电站，也是北京地区首座采用这种方式的大型220 kV变电站。这项工程的实施对于以后华北电网变电站的建设模式具有深远的影响。
1 系统整体方案的构成及功能
韩村河变电站综合性自动化系统的方案见图1。
图1 韩村河变电站整体自动化系统框图
由图1可知，自动化系统主要是由5大部分组成：监控系统、微机五防系统、RTU、微机保护及其管理机以及直流系统。
1.1 监控系统
监控系统采用分布式SCADA系统，系统支持双冗余结构，包括2台服务器(SERVER1，SERVER2)，2台SCADA机，2台前置机(RCG1，RCG2)及其相应的切换装置，1台维护员机，1台10 MB的网络集线器(图中未绘出)。其中，2台服务器是整个系统的核心，用来对系统数据库进行维护与管理，2台服务器无主次之分；2台SCADA机主要作为操作员机；2台前置机主要用来对RTU实现Polling或CDT制的通讯规约，使实时数据成为统一的标准格式，在服务器和RTU之间实现数据的缓冲及数据的压缩和简化，正常情况下1台作为主机，另1台处于热备用状态；维护员机主要是供系统工程师对系统进行维护用；网络采用10 MB以太网。
系统主要实现以下功能：
1.1.1 信息采集
.站内所有断路器的位置信号、隔离开关、接地刀闸的位置信号、主变分接头等；
.220 kV线路、110 kV线路、10 kV线路及变压器、电容器的保护信号；
.预告总信号；
.变电站运行及维护相关设备所需的交、直流测量量：电压、电流、有功、无功以及变压器温度等；
.220 kV线路、110 kV线路、10 kV线路、变压器、电容器及所内的电量。
1.1.2 控制输出
.主接线图上的所有开关以及380 V所内进线及其分段开关；
.主变分接头的升、降及急停操作。
1.1.3 画面
变电站主接线图；监控系统配置图；监控系统状态图；曲线／计划曲线图；棒图；遥信信息一览表；遥测信息一览表；地理信息图；各种其它画面。 1.1.4 数据处理
遥测数据越限监视及报警；计算遥测；开关跳闸统计；对站内各种遥信量进行逻辑运算；分时段统计脉冲电量；统计月遥控次数；统计变压器分头月遥调次数；设置越限回差(死区)。
1.1.5 历史数据及存档记录
.模拟量、电量、变压器分接头挡位值的整点值、5min值；
.遥信的COS(状态变位记录)、SOE(事件顺序记录)；
.遥测的越限记录；
.报表：日报、月报、年报。
1.1.6 报表
.采用EXCEL电子报表，允许手动／自动生成与打印；
.可统计各个模拟量、电量的整点值、最大值／最小值、平均值、电压合格率、负荷率、峰谷差等；
.可统计所有遥控开关的跳／合闸时间、停电累计时间；
.可统计所有遥控开关的遥控次数以及对主变的调挡次数。
1.1.7 系统设备状态监视
.对远程通道误码率监视；
.对各个RTU运行状态进行监视；
.主、备RCG自动切换。
1.1.8 系统信息共享
.实时数据共享：用串口／网络转发到上级监控系统、MIS系统、远程工作站以及模拟屏等；
.历史数据共享：通过网络，用SQL语言可直接访问SERVER。
1.1.9 VQC(电压无功综合控制)功能
1.2 微机五防系统
微机五防系统主要是由五防机、模拟屏、电脑钥匙以及相应的各种锁具组成。正常情况下，操作预演在模拟屏上进行，如果预演符合五防的闭锁关系，则形成操作票，由模拟屏内的通讯口直接下装给电脑钥匙，运行人员根据电脑钥匙所提示的操作步骤进行操作，如果预演不符合五防闭锁关系，则声音报警，同时在模拟屏上显示错误的操作应如何改正。当运行人员对刀闸操作完毕之后，将电脑钥匙放回模拟盘的通讯座内，则钥匙将已操作完的刀闸信息传给五防机及操作员机，同时模拟盘提醒“请上机操作***开关”，此时运行人员可上机操作开关。在图板将操作完的刀闸信息传给五防机以后，五防机即通过RS-232口传给RTU2，由RTU2通过不同的规约(SC1801与部颁CDT)分别将刀闸的实时信息传给中调与区调，以反映实时的运行方式。
1.3 RTU
韩村河变电站采用2台GR-90 RTU装置，其中，RTU1接入的信息有：全站所有的通过硬接点采集的遥信信息；通过串口采集220 kV线路主、备保护信息；通过串口采集变压器主、备保护信息；通过串口采集110 kV线路保护信息；通过串口采集10 kV部分所有保护信息、开关机构信息以及10 kV所有遥测量；GPS时钟信息。RTU2接入的信息有：所有通过变送器采集的遥测量；智能直流屏所有信号及遥测量；直流接地选线装置所有信号及遥测量；五防机采集的刀闸信息。RTU2同时负责往中调、区调转发相关的信息。有关部门GR-90 RTU的具体性能在此不再赘述。
2 工程实施过程中发现的问题及建议
工程的实施总的来说比较顺利，但是这种控制方式的实施在北京地区毕竟是首次，所以有些问题还需要改进，笔者认为主要有以下几个方面：
2.1 系统方案方面
从图1可以看出：(1)当RTU2发生故障时，发往中调、区调的所有信息全无，尽管RTU1还在正常运行；(2)RTU1发生故障时，全站所有的保护信息、开关位置等将不可能在监控系统中得到反映，而且此时站内的所有操作也不可能在监控系统上正常进行；(3)RTU1、RTU2的运行负荷分配严重失衡。为此建议：1)转往中调、区调信息的工作应该改在前置机上进行；2)按照不同的电压等级配置相应的RTU。
2.2 监控系统方面
系统有些功能还不是很完善的，例如，数据库不能在线修改；信息描述的标值不能修改；计算遥信的实现中，参与计算的遥信只能用COS类，而不能采用SOE；变压器调压时的急停操作设计不合理；登录历史库与登录前台操作员机报警窗的信息点不可控等。建议厂家应及时给予解决。
2.3 二次设计方面
2.3.1 设计单位设计有关采集的信息时，应有不同专业的人员参加，至少必须有运行单位有关人员参加，否则许多无关运行的信息会增加监控系统的负担；严重干扰运行人员正常的运行监视。
2.3.2 有的信号不该合并，例如涉及变压器风冷的有关信号；有的信号遗漏，例如10 kV 49 PT、59 PT断线信号。
2.3.3 RS-232电缆线的走向及屏蔽存在问题。本站所有RS-232电缆线全部走电缆夹层，并且距离较长，这就造成信号受干扰太大；衰减较严重。
2.3.4 个别保护如母差、失灵保护设计时遗漏事故总信号，使得此类保护动作后不能启动喇叭。
3 结论
通过整个工程的实施发现，变电站采取这种控制模式优点很明显：
(1) 施工简单，同时节省了通往主控室的大量电缆；
(2) 调试变得简单化；
(3) 减少了值班人员的劳动强度(例如站内负荷抄表完全由监控系统自动完成)；
(4) 大大提高了运行人员的技术技能。
到目前为止，韩村河变电站已投入运行9个多月，总的说来系统比较稳定，运行人员也渐渐地认可了这种方式，事实证明系统设计方案基本上是合理的，变电站的这种控制模式有着广阔的发展前景。
作者单位：
陈秀海（北京供电局 (北京 100054)）
干银辉（北京供电局 (北京 100054)）
肖燕彩（北京电力高等专科学校 (北京 100044)）
(2005-02-25)
标签：变电站
