CN201466794U - 变电站无人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变电站无人控制系统，用于变电站与外部电力监控系统或网络的数据交互、监控变电站内的变压器以及电网继电保护装置，该系统具有站级监控层、间隔级监控层以及信息交互层，所述站级监控层与间隔级监控层分别连接所述信息交互层，所述站级监控层包括人机交互基站、远动数据处理及通信装置；所述间隔级监控层包括总测控模块、安全报警模块、继电保护测控模块、通信接口。本实用新型可以实施变电站无人值班，精简了变电运行值班人员数量，提高了劳动生产率，提高了变电运行和设备自动化水平，为电力系统的安全稳定运行提供了坚强技术保障。

Description

变电站无人控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人控制系统，尤其涉及一种运用在变电站的无人控制系统。

背景技术

电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。横向不对称故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。电网在发生故障后会造成很严重的后果：

(1)电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。

(2)故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。

(3)破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。

(4)电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。

不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。

继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：

(1)当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。

(2)当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。

可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。

电力系统从正常情况运行到故障或不正常运行时，它的电气量(电流、电压的大小和它们之间的相位角等)会发生非常显著的变化，继电保护就是利用电气的突变来鉴别系统有无发生故障或不正常运行状态，根据电气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和故障范围，以便有选择的切除故障。常用的电网继电保护装置有35kV电网继电保护装置、110kV电网继电保护装置以及220kV电网继电保护装置。

原有的变电站，设计思路是采用常规的继电器保护和控制方式，变电站有人值班，变电站的实时信息只有部分传送到调度，每个变电站配备至少12位运行人员，多班运行，监视控制变电站实时运行情况。

随着电网的迅速发展，变电站的数量的增加与值班人员短缺的矛盾突出；计算机和网络通信技术的发展，电力系统自动化水平逐步提高，新建变电站广泛采用计算机监控系统，并通过光纤网络实现了与远方的各种信息交换；另一方面，变电站断路器、隔离开关等设备也具备了远方控制的条件。这些技术的发展使得变电站的远方监视和控制成为可能，而交通条件的改善也使得定期巡视和异常紧急处理较为方便。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种变电站无人控制系统。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种运用在变电站的无人控制系统，以达到实施变电站无人值班，精简变电运行值班人员数量，提高劳动生产率和变电运行自动化水平的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种运用在变电站的无人控制系统，用于变电站与外部电力监控系统或网络的数据交互、监控变电站内的变压器以及电网继电保护装置，该系统具有一采用双光纤局域网的站级监控层、一采用工业局域网、带有控制总线的间隔级监控层以及一供数据交换的信息交互层，所述站级监控层与间隔级监控层分别连接所述信息交互层。

所述站级监控层包括若干下达电气设备的控制命令的人机交互基站，连接所述信息交互层；一完成遥测、遥信量的采集并发送给外部电力监控系统的远动数据处理及通信装置，连接所述信息交互层；以及一与外部电力监控网络交互数据的电力数据网络服务装置，连接所述信息交互层；

所述间隔级监控层包括一接收所述外部电力监控网络或人机交互基站的命令，完成数据采集的总测控模块；一具备图像监控和报警功能的安全报警模块；至少一测控所述电网继电保护装置的继电保护测控模块；以及至少一通信接口，分别连接所述信息交互层与安全报警模块、测控模块、电网继电保护装置；

所述人机交互基站、远动数据处理及通信装置和电力数据网络服务装置分别连接所述间隔级监控层的控制总线；

所述信息交互层为双总线型或星型或交换式集线器。

所述总测控模块包括相连的一电能量采集终端以及一主变压器电能表，电能量采集终端连接所述信息交互层。

优选地，所述安全报警模块包括并联的一所用电测控装置、一直流测控装置、一火灾报警单元、一图像监控及安全警卫单元以及一公用信号测控单元。

优选地，所述电网继电保护装置为220kV电网继电保护装置和110kV电网继电保护装置；所述继电保护测控模块为220kV测控模块和110kV测控模块，分别测控220kV电网继电保护装置和110kV电网继电保护装置；所述总测控模块分别连接所述电网中的一220kV电能表、110kV电能表、35kV电能表。

优选地，所述站级监控层还包括一针式打印机与一激光打印机，分别连接所述信息交互层。

本实用新型可以实施变电站无人值班，精简了变电运行值班人员数量，提高了劳动生产率，提高了变电运行和设备自动化水平，为电力系统的安全稳定运行提供了坚强技术保障。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种变电站无人控制系统，用于变电站与外部电力监控系统或网络的数据交互、监控变电站内的变压器以及电网继电保护装置。本实用新型采用分散分布式系统，综合考虑实时数据采集、控制、报警处理、远动、事件顺序纪录、制表打印等功能，以及UPS设备的配置。计算机监控系统分为二层：站级监控层和间隔级监控层。

该系统具有一采用双光纤局域网的站级监控层、一采用工业局域网、带有控制总线的间隔级监控层以及一供数据交换的信息交互层，所述站级监控层与间隔级监控层分别连接所述信息交互层。站级网络采用10M或更高速度的双光纤局域网。一台针式打印机与一台激光打印机，分别连接所述信息交互层。所述信息交互层为双总线型或星型或交换式集线设备。

站级监控层布置在变电站的主控制室和主机房。所述站级监控层包括人机交互基站、远动数据处理及通信装置以及电力数据网络服务装置。人机交互基站下达电气设备的控制命令，远动数据处理及通信装置完成遥测、遥信量的采集并发送给外部电力监控系统，电力数据网络服务装置与外部电力监控网络交互数据。其中，人机交互基站、远动数据处理及通信装置以及电力数据网络服务装置分别连接所述信息交互层，所述人机交互基站、远动数据处理及通信装置和电力数据网络服务装置分别连接所述间隔级监控层的控制总线。

本实施例中，人机交互基站为2台主机兼人机工作站和一台工程师工作站，并分别通过两个21寸的LCD显示器显示数据。主机兼人机工作站下达电气设备的控制命令(具有操作闭锁、操作权限管理、操作指导、记录及操作票管理生成功能)，完成在线画面和报表生成管理及打印、报警处理、自动电压和无功的调节、事件顺序记录和事故追忆、数据库存储和管理、测点管理及统计计算、实时网络管理、系统时钟管理等功能，并在满足权限的条件下可进行应用程序的修改和开发、继电保护定值的切换等工作。

远动数据处理及通信装置与省调、区调有一个常规通道，完成遥测、遥信量的采集和发送给各级调度。

电力数据网络服务装置在变电站站级监控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔级控制层的监控和控制功能。

所述间隔级监控层包括总测控模块、安全报警模块继电保护测控模块以及通信接口。

总测控模块接收所述外部电力监控网络或人机交互基站的命令，完成数据采集，安全报警模块具备图像监控和报警功能，继电保护测控模块测控所述电网继电保护装置。通信接口分别连接所述信息交互层与安全报警模块、测控模块、电网继电保护装置。所述总测控模块包括相连的一电能量采集终端以及一主变压器电能表，电能量采集终端连接所述信息交互层。

所述安全报警模块包括并联的一所用电测控装置、一直流测控装置、一火灾报警单元、一图像监控及安全警卫单元以及一公用信号测控单元。

所述电网继电保护装置为220kV继电保护装置、110kV继电保护装置和35kV继电保护装置；所述继电保护测控模块为220kV继电保护测控模块和110kV继电保护测控模块，分别测控220kV电网继电保护装置、110kV电网继电保护装置和35kV电网继电保护装置；所述总测控模块分别连接所述220kV电能表和110kV电能表以及一个35kV电能表，一个35kV保护测控装置连接所述信息交互层.

所述220kV电网继电保护装置包括并联的主变压器保护装置，220kV保护装置，220kV母差保护装置，220kV故障录波装置以及主变故障录波装置。所述220kV电网继电保护装置通过一保护管理机连接所述通信接口。

所述220kV继电保护测控模块包括并联的主变压器测控装置和220kV测控装置并通过区域监控子站连接所述交换式集线设备。

所述110kV电网继电保护装置包括并联的110kV母差保护装置，110kV保护装置，110kV故障录波装置以及35kV母差保护装置。

所述继电保护测控模块包括220kV、110kV测控装置及35kV保护测控装置，通过区域监控子站连接所述交换式集线设备。

由于间隔级监控层采用工控局域网，网上各单元监控装置按间隔配置，相互独立，不相互影响，以增强整个系统的可靠性。间隔级监控层的单元监控装置及保护设备放在继电保护室，经由区域控制子站(或集线器)及保护信息管理器通过光纤与主网连接。单元监控装置执行网络控制命令或装置面板上的就地控制命令，并有间隔控制闭锁功能以保证操作满足防误要求。同期合闸功能也在单元监控装置实现。单元监控装置具有各间隔实时数据采集和处理功能。采集的实时数据包括：模拟量(交流采样)、开关量及温度量等，来自每一个电气单元的CT、PT、断路器和保护设备及直流、所用电系统、通信设备运行状况信号等，温度量通过温度变送器输入，开关量包括报警信号和状态信号。

监控系统还应采集主变有载开关档位信号并能控制档位调节。断路器、隔离开关和接地刀闸为状态信号。

报警信号为断路器及二次设备或保护设备等发出的接点信息。对断路器位置信号、保护或自动装置的动作信号采用中断方式处理。

保护管理装置、直流系统等通过串口与监控系统通信。

中心站运行人员在主控制室通过显示器、操作键盘及打印输出设备，监测全所电气设备，控制所有断路器和电动隔离开关。通过实时更新数据的各种图形监视全所一、二次电气设备的运行参数和运行状态，系统能迅速对变电所内出现的开关变位、测量数据越限及继电保护情况等告警。

变电所内所有断路器(包括所用电低压总断路器、分段断路器)、电动隔离开关具有就地操作和遥控操作功能。35kV手动隔离开关和接地闸刀为就地操作。计算机监控系统对220kV线路、母联和110kV线路、分段应具有同期功能。计算机监控系统应具有防误闭锁功能，不配置单独防误主机。对于电动操作设备，远方及就地操作均应具备闭锁功能，相对应的间隔层设备应输出足够的独立分/合闸接点及闭锁接点用以完成防误闭锁功能。而对于手动操作设备及网门，应通过机械编码锁完成防误闭锁功能，计算机监控系统通过串行通信向电脑钥匙传送操作对象的顺序和内容。虚拟检修挂牌操作应进入闭锁逻辑并有相应画面显示。

本实用新型可以实施变电站无人值班，精简了变电运行值班人员数量，提高了劳动生产率，提高了变电运行和设备自动化水平，为电力系统的安全稳定运行提供了坚强技术保障.

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的权利要求保护范围内。

Claims (4)

1.一种变电站无人控制系统，用于变电站与外部电力监控系统或网络的数据交互、监控变电站内的变压器以及电网继电保护装置，该系统具有一采用双光纤局域网的站级监控层、一采用工业局域网、带有控制总线的间隔级监控层以及一供数据交换的信息交互层，所述站级监控层与间隔级监控层分别连接所述信息交互层，其特征在于：

所述站级监控层包括

若干下达电气设备的控制命令的人机交互基站，连接所述信息交互层；

一完成遥测、遥信量的采集并发送给外部电力监控系统的远动数据处理及通信装置，连接所述信息交互层；以及

一与外部电力监控网络交互数据的电力数据网络服务装置，连接所述信息交互层；

所述间隔级监控层包括

一接收所述外部电力监控网络或人机交互基站的命令，完成数据采集的总测控模块；

一具备图像监控和报警功能的安全报警模块；

至少一测控所述电网继电保护装置的继电保护测控模块；以及

至少一通信接口，分别连接所述信息交互层与安全报警模块、测控模块、电网继电保护装置；

所述人机交互基站、远动数据处理及通信装置和电力数据网络服务装置分别连接所述间隔级监控层的控制总线；

所述信息交互层为双总线型或星型或交换式集线器；

所述总测控模块包括相连的一电能量采集终端以及一主变压器电能表，电能量采集终端连接所述信息交互层。

2.如权利要求1所述的变电站无人控制系统，其特征在于：所述安全报警模块包括并联的一所用电测控装置、一直流测控装置、一火灾报警单元、一图像监控及安全警卫单元以及一公用信号测控单元。

3.如权利要求1所述的变电站无人控制系统，其特征在于：

所述电网继电保护装置为220kV电网继电保护装置和110kV电网继电保护装置；

所述继电保护测控模块为220kV继电保护测控模块和110kV继电保护测控模块，分别测控220kV电网继电保护装置和110kV电网继电保护装置；

所述总测控模块分别连接所述电网中的一220kV电能表和110kV电能表。

4.如权利要求1所述的变电站无人控制系统，其特征在于：所述站级监控层还包括一针式打印机与一激光打印机，分别连接所述信息交互层。