CN102645919A - 用于变电站自动化系统改造的切换装置及其切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于变电站自动化系统改造的切换装置及其切换方法，切换装置包括主机：主机提供通信接口，通信接口与旧变电站自动化系统的通信机相连接，接收旧自动化系统的模拟量和开关量数据；BSM装置：BSM装置包括通信接口、出口继电器、掉电保持继电器以及数模转换回路，BSM装置经通信方式接收主机的开关量和模拟量数据，出口继电器执行开关量命令，将开关量转换为继电器节点输出，出口继电器输出端接入掉电保持继电器的输入端；数模转换回路执行数字模拟量命令，输出端输出模拟量信号。本发明在变电站自动化系统在改造时，实现改造过程中信息和数据的无缝切换，确保调度、集控、监控中心等主站自动化系统数据的完整性。

Description

用于变电站自动化系统改造的切换装置及其切换方法

技术领域  

本发明属电工技术领域，更准确地说本发明涉及一种变电站自动化系统改造时的平滑切换方法。

背景技术  

     变电站自动化系统实现变电站内一次设备状态监视和控制功能，并实现远方监视和控制，其安全稳定性将直接影响电力系统的安全。变电站自动化系统一般运行年限为十年，超过年限的都应逐步改造。

变电站承担了电力负荷的变换和分配，是电力能源供应中心，在设备改造过程中只能实现逐步改造。由于调度、集控、监控中心等主站自动化系统数据来源于变电站自动化系统，因此，要确保主站自动化系统不丧失远方监视和控制功能，需要在改造时确保数据信息的连续性和完整性。

文献一（赵杰，潘勇斌，曹玉文等.500kV变电站自动化系统改造经验.电力系统自动化,2000,24(22):59-60.）对变电站改造进行了总结，确保了改造过程的顺利进行。但存在不足之处，两套系统完全独立，信息不能共享。为了监视全站的信息，一般未改造部分在旧变电站自动化系统实现监控，已改造完的设备在新变电站自动化系统实现监控；远动部分则采用旧变电站自动化系统向新变电站自动化系统传输数据，由新变电站自动化系统远动机向调度传输数据。造成每次改造时需要重复以下工作：①新旧变电站自动化系统的后台数据库、画面、报表等需要进行重新定义；②远动转发表需要重新定义；③装置闭锁逻辑和后台闭锁逻辑需要修改；④验证远动数据和闭锁逻辑的正确性需重复做实验。由于改造期间，变电站的多数设备处于运行，无法集中做实验，因此造成反复停电，反复试验，给系统带来的安全隐患极大。

发明内容

本发明的发明目的是：

1）怎样实现变电站自动化系统在改造时，实现改造过程中信息和数据的无缝切换，确保调度、集控、监控中心等主站自动化系统数据的完整性。

2）怎样实现变电站自动化系统在改造时，实现闭锁逻辑等安全性试验，确保闭锁逻辑试验的完整性，同时实现缩短试验周期和降低试验成本的目的。

为解决上述技术问题，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

用于变电站自动化系统改造的切换装置，其特征在于：包括

主机：主机提供通信接口，通信接口与旧变电站自动化系统的通信机相连接，接收旧自动化系统的模拟量和开关量数据；

BSM装置：包括通信接口、出口继电器、掉电保持继电器以及数模转换回路，BSM装置经通信方式接收主机的开关量和模拟量数据，出口继电器执行装置的开关量命令，转换为继电器节点输出，出口继电器输出端接入掉电保持继电器的输入端，用以形成开关量数据输出，数模转换回路执行装置的数字模拟量命令，输出端输出模拟量信号，模拟量信号包括电压电流相位等，通过上述方式，实现开关量和模拟量变换为硬接点方式，进而传递给新变电站自动化系统。

前述的用于变电站自动化系统改造的切换装置，其特征在于：所述通信接口与旧变电站自动化系统的通信机之间通过以太网、RS232或RS485通信方式进行通信。

前述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法：其特征在于，包括以下步骤：

1) 新变电站自动化系统开关量采集: 采用以下两种方式中的一种：

11）改造前，切换装置的主机接收旧变电站自动化系统的开关量状态，再传递给BSM装置的保持继电器, 保持继电器的输出端通过硬电缆接入到新变电站自动化系统的测控装置的开关量回路中，使现场一次设备的状态与新变电站自动化系统测控装置的开关量回路形成一对一的关系。改造时，再将实际的一次设备状态信号接入相应的新变电站自动化系统测控装置；

12）新变电站自动化系统测控装置经通讯方式接收来自切换装置的开关量值，并将接收到的开关量值以通讯方式发送给新变电站自动化系统的其他智能装置或主机设备。改造时，再将实际的一次设备状态信号接入相应的新变电站自动化系统测控装置。

2)新变电站自动化系统模拟量信号采集:采用以下两种方式中的一种：

21)切换装置中的BSM装置将旧变电站自动化系统的模拟量转换成电压电流相位等方式。改造前，将BSM装置数模转换回路的输出端与新变电站自动化系统测控装置模拟量回路相连，并核对模拟量值；改造时，再将变电站模拟量的二次回路改接到新变电站自动化系统测控装置的模拟量回路即可。

22) 新变电站自动化系统测控装置经通讯方式接收切换装置的模拟量值，并将接收到的模拟量以通信方式发送给新变电站自动化系统的其他智能装置或主机设备。改造时，再将变电站模拟量的二次回路改接到新变电站自动化系统测控装置的模拟量回路即可。

前述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法：其特征在于：还包括实现新变电站自动化系统全站闭锁逻辑的步骤，使新变电站自动化系统开关和刀闸信号在改造前和改造中均来自新变电站自动化系统的测控装置，间隔层和站控层一次性将闭锁逻辑做完整，进行逻辑验证试验，改造后不需要重新验证闭锁逻辑。

前述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法：其特征在于：还包括遥控操作切换的步骤，已经改造完毕的部分，遥控回路已经在新变电站自动化系统中实现且其闭锁是完整的，因此直接在新变电站自动化系统中进行遥控操作。对于未改造部分，旧变电站自动化系统的数据及其闭锁逻辑不完整，需采取如下方式达到闭锁和防误功能：新变电站自动化系统进行对应操作的操作预演，预演规则通过后再到旧变电站自动化系统进行解锁遥控操作。

前述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法：其特征在于：还包括主站自动化系统数据的统一和完整的步骤： 在新变电站自动化系统里，全站的开关量信号和模拟量信号均来自于新变电站自动化系统的测控装置，在改造时，先完成新变电站自动化系统的远动通讯装置与主站自动化系统通讯和调试，将新变电站自动化系统的所有信息上送主站自动化系统，在改造前完成变电站与主站端之间的数据核对工作。

本发明所达到的有益效果：本发明的用于变电站自动化系统改造的切换装置及其切换方法，可实现变电站自动化系统在改造时，实现改造过程中信息和数据的无缝切换，确保调度、集控、监控中心等主站自动化系统数据的完整性。同时实现变电站自动化系统在改造时，实现闭锁逻辑等安全性试验，确保闭锁逻辑试验的完整性，同时实现缩短试验周期和降低试验成本的目的。

附图说明

图1是本发明的切换装置的结构示意图。

图2是本发明的切换装置的BSM装置接口示意图。

具体实施方式

在改造前和改造过程中，增加切换系统或设备（装置）（以下统称切换系统），实现上述目的。

需要在改造过程中实现以下几点功能：①改造开始前，能够在新变电站自动化系统中模拟改造后的系统状态，并在新变电站自动化系统中完成所有试验，包括闭锁逻辑的验证试验；②在改造过程中，新变电站自动化系统中的改造完成部分和未改造部分的模拟量，开关量数据源均来自其测控装置；③新变电站自动化系统数据源均来自新变电站自动化系统的测控装置；④新变电站自动化系统能够实现未改造部分的控制和防误闭锁逻辑。要实现这些功能，需要将开关量和模拟量等以特定方式传输给新变电站自动化系统测控装置。本发明提出采用一套切换系统来实现这些功能，切换系统实现与旧变电站自动化系统进行通讯，接收旧变电站自动化系统的模拟量、开关量信息，并将模拟量和开关量以硬接点的方式或通讯方式传输到新变电站自动化系统的测控装置中。

切换配置结构框图如图1所示,系统包括BSM装置、通信设备。

主机的作用：主机提供通信接口，接口可以采用以太网、RS232、RS485等通信方式与旧变电站自动化系统的通信机相连接，接收旧变电站自动化系统的模拟量、开关量数据。

BSM装置的作用：经通信方式接收主机的开关量和模拟量数据。出口继电器执行装置的开关量命令，转换为继电器节点输出，其输出端接入掉电保持继电器的输入端，用以形成开关量数据输出。数模转换回路执行装置的数字模拟量命令，输出端输出电压电流相位等模拟量。通过上述方式，实现开关量和模拟量变换为硬接点的方式，进而传递给新变电站自动化系统。

新变电站自动化系统开关刀闸信号等开关量采集：

为实现旧变电站自动化系统开关刀闸信号等开关量自动传递给新变电站自动化系统，利用BSM装置来实现，其工作原理为：BSM装置接收主机的开关量状态，再传递给保持继电器输出为硬电缆（通常称为硬接点方式），然后接入到新变电站自动化系统的测控装置的开关量回路中。这样，现场一次设备的状态就与新变电站自动化系统测控装置的开关量回路形成一对一的关系。

改造前，切换系统主机接收旧变电站自动化系统开入量信号，再传递给BSM装置，BSM装置输出硬接点信号，再通过电缆接入到新变电站自动化系统测控装置内。这样，新变电站自动化系统在改造前实现了全站的开关刀闸信号采集，且全部来源于测控装置开关量采集回路。改造时，只需要将实际的一次设备位置信号接入相应的新测控。在改造过程中，新变电站自动化系统全站的位置信号，一部分为直接采集现场一次设备的刀闸信号，另一部分为经切换系统传递来的开关量信号。因此，不论是在改造前，还是改造中，新变电站自动化系统都是经测控装置接收到全站的开关刀闸信号。

新变电站自动化系统模拟量信号的采集： 采用两种方式：（1）切换系统BSM装置将旧变电站自动化系统的模拟量转换成电压电流相位的方式，改造前将切换系统的模拟量输出回路和新变电站自动化系统测控装置相连，并核对模拟量值。（2）新变电站自动化系统测控装置与切换系统主机或BSM装置通讯，接收模拟量值，并替代新变电站自动化系统测控装置自身采集的模拟量值，由通信程序将模拟量发送给新变电站自动化系统的其他智能装置或主机设备。两种方式均能实现用于当地显示或上传调度的信号，来自新息统测控装置。改造时，再将模拟量回路改接到变电站模拟量二次回路即可。。

新变电站自动化系统全站闭锁逻辑的实现： 变电站具有间隔层和站控层双层防误闭锁功能。完善的防误闭锁功能需要所有设备的开关和刀闸状态，如果防误闭锁信号不全面，将引起闭锁功能的误开放，容易引发系统操作事故，危害电网安全。

已经描述了新变电站自动化系统开关刀闸信号的来源，确保了新变电站自动化系统开关刀闸信号在改造前和改造时均来自新变电站自动化系统的测控装置。因此，间隔层和站控层可以一次性将闭锁逻辑做完整，进行逻辑验证试验，改造后就不需要重新验证闭锁逻辑，极大地缩短了改造时间和减少了重复停电试验的环节，有效确保了改造期间系统的稳定性和安全性。

遥控操作切换：变电站的遥控操作是通过测控装置遥控回路出口，一般可供操作的设备包括开关、刀闸、分接头，这些设备对操作的安全性要求极高。操作时首先需要判断防误闭锁逻辑，其次还需要防止控错对象。在变电站改造期间，要求未改造设备在旧变电站自动化系统进行操作，已经改造完毕的部分在新变电站自动化系统进行操作。已经改造完毕的部分，在4.1节阐述了其闭锁是完整的，在新变电站自动化系统中进行遥控操作是绝对安全的。对于未改造部分，其控制仍然在旧变电站自动化系统进行操作，但由于改造完成部分已经接入新变电站自动化系统，因此，未改造部分站控层和间隔层的闭锁逻辑将不完整，在这种情况下，需要解锁操作，同时采取如下方式达到闭锁和防误功能：新变电站自动化系统进行对应操作的操作预演，预演规则通过后再到旧变电站自动化系统进行遥控操作，保证了未改造部分操作时的安全性。

调度、集控和监控中心等主站自动化系统数据的统一和完整：在新变电站自动化系统里，全站的位置信号和模拟量信号均来自于新变电站自动化系统的测控装置。在改造时，可以先完成新变电站自动化系统的远动通讯装置与主站自动化系统通讯和调试，将所有信息上送主站自动化系统，这些信息可以通过模拟或在线方式进行信号核对。确保了开关量和模拟量在改造前完成调试工作。确保在变电站自动化系统改造期间，传输给调度数据的连续性和完整性，使主站自动化系统不受变电站自动化系统改造的影响。

本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，但上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，例如通过其他方式实现本方法的功能，均落在本发明的保护范围之内。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于变电站自动化系统改造的切换装置，其特征在于：包括

主机：主机提供通信接口，通信接口与旧变电站自动化系统的通信机相连接，接收旧自动化系统的模拟量和开关量数据；

BSM装置：BSM装置包括通信接口、出口继电器、掉电保持继电器以及数模转换回路，BSM装置经通信方式接收主机的开关量和模拟量数据，出口继电器执行开关量命令，将开关量转换为继电器节点输出，出口继电器输出端接入掉电保持继电器的输入端，用以形成开关量数据输出；数模转换回路执行数字模拟量命令，输出端输出模拟量信号。

2.根据权利要求1所述的用于变电站自动化系统改造的切换装置，其特征在于：所述通信接口与旧变电站自动化系统的通信机之间通过以太网、RS232或RS485通信方式进行通信。

3.根据权利要求1所述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法：其特征在于，包括以下步骤：

1) 新变电站自动化系统开关量采集: 采用以下两种方式中的一种：

11)改造前，切换装置的主机接收旧变电站自动化系统的开关量状态，再传递给BSM装置的保持继电器, 保持继电器的输出端通过硬电缆接入到新变电站自动化系统的测控装置的开关量回路中，使现场一次设备的状态与新变电站自动化系统测控装置的开关量回路形成一对一的关系，改造时，再将实际的一次设备状态信号接入相应的新变电站自动化系统测控装置；

12) 改造前，新变电站自动化系统测控装置经通讯方式接收来自切换装置的开关量值，并将接收到的开关量值以通讯方式发送给新变电站自动化系统的其他智能装置或主机设备，改造时，再将实际的一次设备状态信号接入相应的新变电站自动化系统测控装置；

2)新变电站自动化系统模拟量信号采集:采用以下两种方式中的一种：

21)切换装置中的BSM装置将旧变电站自动化系统的模拟量转换成电压、电流或相位方式，改造前将BSM装置数模转换回路的输出端与新变电站自动化系统测控装置模拟量回路相连，并核对模拟量值，改造时，再将变电站模拟量的二次回路改接至新变电站自动化系统测控装置的模拟量回路；

22)新变电站自动化系统测控装置经通讯方式接收切换装置的模拟量值，并将接收到的模拟量以通信方式发送给新变电站自动化系统的其他智能装置或主机设备，改造时，再将变电站模拟量的二次回路改接至新变电站自动化系统测控装置的模拟量回路。

4.根据权利要求3所述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法，其特征在于：还包括实现新变电站自动化系统全站闭锁逻辑的步骤，使新变电站自动化系统开关和刀闸信号在改造前和改造中均来自新变电站自动化系统的测控装置，间隔层和站控层一次性将闭锁逻辑做完整，进行逻辑验证试验，改造后不需要重新验证闭锁逻辑。

5.根据权利要求3所述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法，其特征在于：还包括遥控操作切换的步骤，已经改造完毕的部分，遥控回路已经在新变电站自动化系统中实现且其闭锁是完整的，因此直接在新变电站自动化系统中进行遥控操作，对于未改造部分，旧变电站自动化系统的数据及其闭锁逻辑已经不再完整，需采取如下方式达到闭锁和防误功能：新变电站自动化系统进行对应操作的操作预演，预演规则通过后再到旧变电站自动化系统进行解锁遥控操作。

6.根据权利要求3所述的用于变电站自动化系统改造的切换装置的切换方法：其特征在于：还包括主站自动化系统数据的统一和完整的步骤：在新变电站自动化系统里，全站的开关量信号和模拟量信号均来自于新变电站自动化系统的测控装置，在改造时，先完成新变电站自动化系统的远动通讯装置与主站自动化系统通讯和调试，将新变电站自动化系统的所有信息上送主站自动化系统，在改造前完成变电站与主站端之间的数据核对工作。

Images