摘 要：變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站內(nèi)的二次設備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護、并與上級調(diào)度通信的綜合性自動化功能。 

關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng)；自動監(jiān)視；保護；調(diào)度通信 

1. 概述 

  靜脈產(chǎn)業(yè)，這一概念最早由日本學者提出，專家們形象地將廢棄物轉(zhuǎn)換為再生資源的行業(yè)稱為“靜脈產(chǎn)業(yè)"——因其變廢為寶，循環(huán)利用，如同將含有較多二氧化碳的血液送回心臟的靜脈。安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園是為創(chuàng)建安慶市經(jīng)濟健康持續(xù) 發(fā)展的長期環(huán)境安全保證、建設資源節(jié)約型社會、推進和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、提高土地利用價值、構(gòu)建固體廢棄物綜合處置和資源化平臺、*改善安慶市整個城市的面貌、解決未來安慶市固體廢棄物的出路，實現(xiàn)物質(zhì)與能量循環(huán)利用。 

  本次建設內(nèi)容包括：危險廢物處理中心、有機廢棄物處理中心、配套建設園區(qū)污水處理廠和園區(qū)管理中心等，該建設內(nèi)容包括了安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園項目紅線范圍內(nèi)得所有固體廢棄物處理子項目，以及園區(qū)紅線范圍內(nèi)、外為園區(qū)配套的市政設施。全廠共設置 35kV 變電所 1 座，區(qū)域變電所 3 座。35kV 變電所為獨立二層建筑物，其中一層為 35kV 開關(guān)室、35kV 變壓器室、10kV 開關(guān)室，二層為 10kV 變壓器及0.4kV 開關(guān)室、通信室。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨立區(qū)域，配置 10kV 開關(guān)柜、變壓器及 0.4kV 低壓柜。本項目外線電源由國網(wǎng)安慶市供電公司提供，第一路電源為晴嵐變 35kV 京環(huán) 313 專線作為常用電源、35kV 電壓等級，第二路電源為朝陽變 10kV 山口 17 線作為備用電源、10kV 電壓等級。 

圖 1 靜脈產(chǎn)業(yè)園現(xiàn)場圖 

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

  變電站綜合自動化系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實現(xiàn)某一給定目標的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合，變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設備的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量。 

  系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu)：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。 

  現(xiàn)場設備層：包含微機保護、智能操控、多功能儀表、計量表等設備，用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、電氣接點溫度等數(shù)據(jù)，同時分別在 35kV 變電站和 10kV 變電所配置多套直流電源，保障現(xiàn)場設備良好的運行環(huán)境。 

  網(wǎng)絡通訊層：包含 ANet-2E8S 智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，分散 10kV 變電站通過數(shù)據(jù)采集箱（內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)）采集數(shù)據(jù)通過光纖上傳至通信室變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺；同時網(wǎng)關(guān)充當遠動通信裝置，將現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)采集后通過交換機經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng)。 

  平臺管理層： 變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺、國網(wǎng)安徽省安慶電力調(diào)度控制中心平臺。 

圖 2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖 

3. 解決方案 

  本項目 35kV 變電所 1 座，區(qū)域變電所 3 座，35kV 變電所為獨立二層建筑物，其中一層為 35kV 開關(guān)室、35kV 變壓器室、10kV 開關(guān)室，二層為 10kV 變壓器及 0.4kV 開關(guān)室、通信室。區(qū)域變電所為裝置樓一層獨立區(qū)域，配置 10kV 開關(guān)柜、變壓器及 0.4kV 低壓柜。

  35kV 變電所內(nèi) 35kV 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖如圖 1 所示，共有 4 面開關(guān)柜，分別為：1 面進線柜、1 面出線柜、1 面計量柜、1 面 PT 柜。 

圖 3 35kV 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖 

  35kV 變電所內(nèi) 10k 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖如圖 2 所示，共有 16 面開關(guān)柜、其中 2 面 10kV 進線柜、9 面變壓器出線柜（含備用出線柜 3 面）、1 面母聯(lián)柜、1 面隔離柜、2 面 PT 柜、1 面計量柜。 

圖 4 10kV 開關(guān)室一次系統(tǒng)圖 

圖 5 各分散 10kV 變電所進線柜一次系統(tǒng)圖 

3.1. 方案綜述 

  本次工程在 35kV、10kV 配電系統(tǒng)中配置微機保護裝置，對每面 35kV、10kV 高壓開關(guān)柜內(nèi)配置開關(guān)狀態(tài)操控裝置，對電氣量采集和對電氣設備（如斷路器）的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，發(fā)生故障時，由微機保護裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切除故障設備和完成事故后的恢復操作。 

  在每面 35kV、10kV 高壓變配電開關(guān)柜配置 1 臺多功能電表，在晴嵐變 35kV 京環(huán) 313 專線間隔處、客戶側(cè) 35kV 變電所備用電源計量柜處、客戶側(cè) 35kV 變電所主用電源計量柜處、客戶側(cè) 35kV 變電所低壓柜辦公照明出線處、客戶側(cè) 35kV 變電所低壓柜職工宿舍負荷出線處裝有計量儀表，其中在總變電所安裝負荷采集終端箱，收集計量點客戶側(cè)四處計量表的電能信息，用于遠程監(jiān)控及電量數(shù)據(jù)采集。 

  在 35kV 總變配置 1 套 DC220V/100AH 柜式直流電源，各區(qū)域變電所在高壓柜配置 DC220V/20AH 分布式直流電源，為整個變電站的斷路器、二次設備及監(jiān)控主機等重要設備運行提供穩(wěn)定可靠的電源。 

  在通信室配置一臺時鐘同步裝置，實現(xiàn)變電站內(nèi)所有微機保護裝置、監(jiān)控主機、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置、遠動裝置、廠站采集終端的時鐘同步。 

  在通信室配置一套變電站綜自自動化系統(tǒng)，通過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置采集站內(nèi) UPS、直流屏數(shù)據(jù)，通過光纖組網(wǎng)與分散的各區(qū)域 10kV 變電所通信實現(xiàn)變電站綜合自動化監(jiān)控與管理。 

  在通信室配置一面通訊屏、一面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏，通訊屏配置 1 套 155M 光傳輸設備，內(nèi)配 1 塊 155M單光口板，配置 2 臺 PCM 接入設備（1 臺安裝在 35kV 靜脈變，一臺安裝在安慶市調(diào)度），通過專用通道點對點方式實現(xiàn)變電站與調(diào)度端通訊。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏配置數(shù)據(jù) 1 臺路由器、2 臺交換機、2 臺縱向加密裝置、1 臺網(wǎng)絡安全監(jiān)測裝置、1 臺廠站采集終端，廠站采集終端實現(xiàn)站內(nèi)的總電能計量與所用變計量。 

3.2. 功能需求 

3.2.1. 本地數(shù)據(jù)采集 

  變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集設備數(shù)量共計 34 臺，本地設備根據(jù)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測、遙信、電能三類數(shù)據(jù)。

3.2.2. 電力安全防護需求 

  為了加強安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護，抵御惡意代碼等對監(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。 

  安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程內(nèi)配置變電站監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)、電能量采集裝置。 

? 變電站監(jiān)控系統(tǒng) 

  本站變電站監(jiān)控系統(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(gòu)與被監(jiān)測控制的對象（生產(chǎn)過程）共同構(gòu)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。裝置操作系統(tǒng)采用 64 位 WINDOWS 7 旗艦版，數(shù)據(jù)庫版本為 SQL Server 2008R2。 

? 電能量采集裝置 

  本站配備了一套積成電子生產(chǎn)的型號為 iES-E70 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(guān)口表采集和生成的計量計費信息的裝置，配置 2 個以太網(wǎng)口，電源供電方式為：交直流 220V。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。

計量計費信息。 

項目二次系統(tǒng)及生產(chǎn)廠商、操作系統(tǒng)具體版本號等情況如下：

 表 1 監(jiān)控系統(tǒng)或設備列表 

 表 2 網(wǎng)絡及安全防護系統(tǒng)和設備列表 

3.2.3. 主機與網(wǎng)絡設備加固 

安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程現(xiàn)場應用的監(jiān)控服務器系統(tǒng)組態(tài)軟件 Acrel-1000（超級狗用戶鎖），以及網(wǎng)絡邊界處的通信網(wǎng)關(guān)機 ANet-2E8S1 等，使用非 LINUX Ubantu 的安全加固操作系統(tǒng)，已關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡服務，具體內(nèi)容如下： 

(1) 確定生產(chǎn)控制大區(qū)計算機設備各網(wǎng)卡的 IP 地址正確配置 

(2) 關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡服務 

(3) 禁止網(wǎng)絡非法外聯(lián)； 

(4) USB 口、光驅(qū)用封條貼住，禁止 USB、光驅(qū)移動介質(zhì)接入 

(5) 強化口令密碼，刪除默認多余賬戶，不同的賬戶對應不同的權(quán)限設置 

(6) 禁止在計算機上安裝與運行監(jiān)控系統(tǒng)無關(guān)的軟件。 

使用其它系統(tǒng)同樣進行主機安全加固，加固方式包括： 

(1) 卸載不必要的應用軟件、主機密碼復雜度， 

(2) 主機多余賬戶刪除，關(guān)閉 3389、135、138、445 端口 

(3) 使用無惡意芯片和無安全隱患計算機、存儲設備 

(4) 確定生產(chǎn)控制大區(qū)計算機設備各網(wǎng)卡的 IP 地址正確配置 

(5) 關(guān)閉非必要的網(wǎng)絡服務，禁止網(wǎng)絡非法外聯(lián) 

(6) 強化口令密碼，刪除默認多余賬戶，不同的賬戶對應不同的權(quán)限設置 

(7) 禁止在計算機上安裝與運行監(jiān)控系統(tǒng)無關(guān)的軟件。 

現(xiàn)場網(wǎng)絡設備如 A、B 網(wǎng)交換機，業(yè)務交換機等，對網(wǎng)口實行 MAC 地址綁定，實現(xiàn)?？趯Ｓ?，對于多余網(wǎng)口進行關(guān)閉并用防塵塞封堵端口貼上“端口禁用標志"。 

安慶市靜脈產(chǎn)業(yè)園配電工程項目監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護如下圖所示： 

圖 6 監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護圖 

3.3. 配置設備清單 

表 3 我司提供方案設備列表 

3.4. 現(xiàn)場應用圖 

圖 7 10kV 有機車間變電所圖 

圖 8 10kV 有機車間變電所圖 

圖 9 10kV 朝陽變山口 17 線備用電源變電所圖 

圖 10 通信室現(xiàn)場圖 

4. 系統(tǒng)功能 

4.1. 實時監(jiān)測 

  Acrel-1000 變電站綜合自動化系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，10kV 配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。 

圖 11 實時監(jiān)測主界面圖 

 4.2. 電參量查詢 

  在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等，并可以查看 24 小時相電流趨勢曲線。 

圖 12 電參量查詢界面圖 

4.3. 運行報表 

能查詢各回路或設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。 

圖 13 電參量運行統(tǒng)計報表界面圖 

4.4. 歷史事件查詢 

能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。 

圖 14 歷史數(shù)據(jù)查詢界面圖 

4.5. 電能統(tǒng)計報表 

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。 

 4.6. 網(wǎng)絡拓撲圖 

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；可在線診斷

設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。 

圖 15 站內(nèi)設備系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖 

4.7. 遙控功能 

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。配電系統(tǒng)維護人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令。 

圖 16 遙控操作界面圖 

4.8. 曲線查詢 

在曲線查詢界面可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等曲線。 

圖 17 曲線查詢界面圖 

5. 結(jié)語 

  變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的作用越來越顯著，對實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和運維管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和可靠運行水平起到了很大的作用，因此縣級電網(wǎng)中的變電站要進一步加強綜合自動化系統(tǒng)水平，提高運維人員的技能，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。 

參考文獻 

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[3] 錢怡，江波.變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的問題及解決措施[J].2016:16