变电站综合自动化监控管理系统设计

变电站综合自动化监控管理系统设计

闫南星    张宇星

乌兰察布供电公司四子王输变电管理处,内蒙古  乌兰察布 011800

摘要：近几年来，随着国内变电站逐渐使用了具有集监视、控制于一体的综合自动化管理系统，不但减少了人为误触误碰造成的故障率，同时提高了电网运行水平。通过该技术，可以对变电站内的电气设备的功能进行优化升级，从而达到内部数据的交换与共享，可以实时监视、测量、控制及保护电站内的系统运行状况。本文提出将变电站综合自动化、计算机和通信技术应用于变电站领域。

关键词：变电站；综合自动化；监控管理系统；设计

1监控系统在变电站的应用特点

（1）高可靠性：随着我国经济的发展以及信息化技术水平的提升，电力资源是我国重要的战略性资源之一，对于促进我国经济的发展和技术水平的提升具有重要的意义。但是变电站的电力系统在运行的过程中往往面临着许多的问题，因此变电站的自动化监控系统的可靠性是保证其作用的关键。变电站自动化系统选用间隔层设计，利用统一的硬件平台和软件平台，从而可以保证整个系统运行的可靠性和安全性。另外，变电站的自动化系统在应用的时候属于独立的运动系统，从而保障了自动化系统的稳定运行。（2）易操作性：为了提升变电站工作的实际效率，需要尽可能的简化系统运行的模式，保障操作系统的简单方便，易于操作。因此，变电站的自动化监控系统需要设置比较易于操作的人机界面，并且搭配完善的自动操作功能和完善的操作支持工具，这就可以使得设备维护更加的简单易操作。另外，该系统内部需要设置诸多处理口令并且进行了分级分类。从而可以在最大程度上保证整个系统的安全性，同时，保证了整个系统的顺利运行，为变电站设备的安全运行奠定基础。

2变电站综合自动化监控管理系统设计

2.1设计背景

近几年来，变电站综合自动化技术随着社会的高速发展也在发生巨大的变化。同时，随着变电站相关技术规程规范不断完善，国家电网公司要求各地市公司也要不断整改以符合专业技术要求，哈地区早年投运的变电站都有很多需要改造的地方。以某220kV变电站为例，存在以下问题：安全可靠性低，大部分电气设备已经超出使用年限，材料老化，后期运行维护不到位，可靠性极低；供电质量无法达到要求，面临当代社会发展，人口和企业剧增，无论是居民的日常生活需求还是企业工业用电量都达到了巅峰需求，传统变电站的谐波干扰问题导致供电系统能耗大、设备绝缘老化情况加剧，老式的电缆线损率高，电能损失大，不符合当今节能环保的发展要求，专业技术技能落后等问题，所以需要立即对该变电站电力系统进行改造，之后对改造项目进行调试验收，保证改造后系统功能得到预期效果。新设计的变电站综合自动化监控系统具有以下意义：（1）及时获取设备的运行数据；（2）及时对故障数据进行准确定位分析；（3）是发展检修体系的重要技术基础。

2.2综合自动化管理系统的总体设计

完成一次设备部分和二次系统升级后，接下来就是设计综合自动化管理系统方案并将其实施了。现场施工要求现场施工管理人员在施工之前做好相关一系列准备。原来站内的对所有电气设备的监控以及操作都是保护大屏上的远程实现的。在日常工作中，有时候会造成不可避免的故障：比如在平时的日常维护、清洁保养时会误触误碰，导致发出信号；在进行倒闸一系列行为时，也会出现指定工作点位失控的情况；操作把手没有安装五防锁，也没有软件锁，对于搭建无人值守的变电站是无法实现的。这个管理系统是工作于预先设计好的IEC61850协议，按照分层分布的工作原理，来进行内部设之间的控制逻辑关系。将控制系统分成三个层次：站控层、过程层、间隔层。变电站综合自动化管理系统分为三层分布结构：过程层、站控层和间隔层。（1）过程层过程层主要是由一次设备组成，和过去常规变电站相比，有所不同，一次设备由设备主体和组件构成，可以达到数据共享，网络互通的效果。同时组件内的IED属于分层分布式结构。（2）间隔层间隔层主要由二次设备构成，将组件IED分成主IED和分IED，主IED设计在间隔层，主要负责对数据的收集汇总以及监控功能，分IED工作于过程层，主要进行在线的监控。（3）站控层站控层主要进行站端监测模块和诊断模块。模块对于站内收集的数据进行整合汇总、分析研究。诊断模块则是对现今存在的隐患故障进行排查分析、定位解决。

2.3系统功能结构设计

2.3.1数据采集功能模块

在变电站综合自动化管理系统中，采用USB2831数据采集卡完成数据的采集功能，应用LabVIEW进行编程，对应相应的设备设好参数与其进行匹配。该部分功能设计的工作主要为：数据在线采集、相关参数设置、储存采集数据。其中数据存储类对象中SaveData函数，调用数据库的executSQlCommond接口是现在收集数据的存储。由于变电站综合自动化管理系统采集的数据量很大，所以采用数据库进行储存数据。

2.3.2数据处理功能模块

其中数据处理功能模块的功能设计如图1所示。

2.3.3在线监控功能模块

重点介绍该系统的在线监测功能，对于运行中的变压器设备进行系统性的监测，利用各种功能的仪表进行不同设备的跟踪数据采集，进行评估、诊断，达到电网稳定运行的目的。

2.4系统数据库设计

（1）用户信息表。本文研究的变电站综合自动化监控管理系统中，用户信息表中储存的信息分为两大类：一类是用户的姓名、性别等用户基本信息；二类是用户使用系统。（2）元器件资产信息表。元器件作为电网最重要的组成之一，它的故障往往引起整个系统的故障甚至瘫痪，因此对电网中元器件进行实时监控从而达到了对电网的监控。为了方便在哈一变电站综合自动化监控管理系统中元器件的管理，设计了元器件资产信息表对元器件资产进行统一管理。（3）数据采集表。变电站综合自动化监控管理系统最终采集到的数据都会储存到数据采集表中，同时附加具体采集内容、采集的时间。对变电站综合自动化监控管理系统的设计进行分析，阐述整体设计，对相关数据处理进行探讨，完成对监控模块设计存在问题以及数据库设计的深度研究。

2.5系统测试方法

主要采用黑盒测试和白盒测试，黑盒测试采用专业自动化测试工具LoadRunner录制系统的功能测试，白盒测试分析代码流程，测试系统功能。①数据采集功能测试。数据存储子功能通过调用数据采集类对象、数据存储类数据、数据库操作类对象，将采集到的元器件进行分析后的数据存储到相应的关系数据库。②在线监控功能测试。值班员通过该界面，监控变电站内元器件运行状态，根据实际工作选择监控对象，查询相对应的资料，处理分合闸以及升降档等流程。③监控告警功能测试。监控告警界面是系统监控流程里最重要的，实时监控电网各类异常数据。在功能测试过程中，按照测试设计在LoadRunner测试软件上进行多次调试，得到测试结果后，在进行BUG缺陷的修正，知直到系统不再存在BUG。其中：（1）无效BUG：在测试过程中偶然出现，认为在进行同样的操作后，又会不存在的BUG。（2）一般BUG：页面显示异常，不会直接影响系统。（3）严重BUG：功能出现异常，或无法进行操作。（4）非常严重的BUG：导致系统崩溃。在进行三轮测试后，变综合自动化管理系统中的严重BUG和非常严重BUG的个数已经全部清零，在第四轮测试中，发现存在1个一班BUG，进一步修正后通过测试。

3结束语

随着高新技术的日异月新的发展，数字化变电站脱颖而出，社会反响强烈。变电站信息平台构架更加优化，减少设备重复，电网运行管理水平提高。同时通信技术以及计算机技术也日益进步，变电站最终会实现全体设备智能化。数字化变电站的很多研究都已经成熟，这将是今后变电站建设改造的发展趋势。

参考文献

[1]江彪,范焱炜,黄丽莎.变电站综合自动化系统快速调试和自动验收系统设计与实现[J].电力与能源,2021,42(04):425-427+434.

[2]王坤,苏盛,赵奕,王冬青,曾祥君,曹一家.变电站自动化系统时间同步协同攻击的检测与防护方法[J].电力系统自动化,2021,45(06):231-239.