專利名稱：變電站無人控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無人控制系統(tǒng)，尤其涉及一種運用在變電站的無人控制系統(tǒng)。
背景技術：
電力系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，有可能發(fā)生各類故障和各種不正常情況。其中故障一般可分為兩類橫向不對稱故障和縱向不對稱故障。橫向不對稱故障包括兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路三種，縱向?qū)ΨQ故障包括單相斷相和兩相斷相，又稱非全相運行。電網(wǎng)在發(fā)生故障后會造成很嚴重的后果 (1)電力系統(tǒng)電壓大幅度下降，廣大用戶負荷的正常工作遭到破壞。[0004] (2)故障處有很大的短路電流，產(chǎn)生的電弧會燒壞電氣設備。 (3)破壞發(fā)電機的并列運行的穩(wěn)定性，引起電力系統(tǒng)震蕩甚至使整個系統(tǒng)失去穩(wěn)定而解列瓦解。 (4)電氣設備中流過強大的電流產(chǎn)生的發(fā)熱和電動力，使設備的壽命減少，甚至遭到破壞。 不正常情況有過負荷、過電壓、電力系統(tǒng)振蕩等.電氣設備的過負荷會發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，會使絕緣材料加速老化，影響壽命，容易引起短路故障。[0008] 繼電保護被稱為是電力系統(tǒng)的衛(wèi)士，它的基本任務有 (1)當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障設備從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)其余部分迅速恢復正常運行，防止故障進一步擴大。 (2)當發(fā)生不正常工作情況時，能自動、及時地選擇信號上傳給運行人員進行處理，或者切除那些繼續(xù)運行會引起故障的電氣設備。 可見繼電保護是任何電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保證系統(tǒng)安全運行、保證電能質(zhì)量、防止故障的擴大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。 電力系統(tǒng)從正常情況運行到故障或不正常運行時，它的電氣量(電流、電壓的大小和它們之間的相位角等)會發(fā)生非常顯著的變化，繼電保護就是利用電氣的突變來鑒別系統(tǒng)有無發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，根據(jù)電氣量的變化測量值與系統(tǒng)正常時的電氣參數(shù)的對比來檢測故障類型和故障范圍，以便有選擇的切除故障。常用的電網(wǎng)繼電保護裝置有35kV電網(wǎng)繼電保護裝置、110kV電網(wǎng)繼電保護裝置以及220kV電網(wǎng)繼電保護裝置。[0013] 原有的變電站，設計思路是采用常規(guī)的繼電器保護和控制方式，變電站有人值班，變電站的實時信息只有部分傳送到調(diào)度，每個變電站配備至少12位運行人員，多班運行，監(jiān)視控制變電站實時運行情況。 隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，變電站的數(shù)量的增加與值班人員短缺的矛盾突出；計算機和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化水平逐步提高，新建變電站廣泛采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，并通過光纖網(wǎng)絡實現(xiàn)了與遠方的各種信息交換；另一方面，變電站斷路器、隔離開關等設備也具備了遠方控制的條件。這些技術的發(fā)展使得變電站的遠方監(jiān)視和控制成為可能，而交通條件的改善也使得定期巡視和異常緊急處理較為方便。
3[0015] 因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種變電站無人控制系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種運用在變電站的無人控制系統(tǒng)，以達到實施變電站無人值班，精簡變電運行值班人員數(shù)量，提高勞動生產(chǎn)率和變電運行自動化水平的目的。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種運用在變電站的無人控制系統(tǒng)，用于變電站與外部電力監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互、監(jiān)控變電站內(nèi)的變壓器以及電網(wǎng)繼電保護裝置，該系統(tǒng)具有一采用雙光纖局域網(wǎng)的站級監(jiān)控層、一采用工業(yè)局域網(wǎng)、帶有控制總線的間隔級監(jiān)控層以及一供數(shù)據(jù)交換的信息交互層，所述站級監(jiān)控層與間隔級監(jiān)控層分別連接所述信息交互層。 所述站級監(jiān)控層包括若干下達電氣設備的控制命令的人機交互基站，連接所述信息交互層；一完成遙測、遙信量的采集并發(fā)送給外部電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置，連接所述信息交互層；以及一與外部電力監(jiān)控網(wǎng)絡交互數(shù)據(jù)的電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置，連接所述信息交互層； 所述間隔級監(jiān)控層包括一接收所述外部電力監(jiān)控網(wǎng)絡或人機交互基站的命令，完成數(shù)據(jù)采集的總測控模塊；一具備圖像監(jiān)控和報警功能的安全報警模塊；至少一測控所述電網(wǎng)繼電保護裝置的繼電保護測控模塊；以及至少一通信接口 ，分別連接所述信息交互層與安全報警模塊、測控模塊、電網(wǎng)繼電保護裝置； 所述人機交互基站、遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置和電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置分別連接所述間隔級監(jiān)控層的控制總線； 所述信息交互層為雙總線型或星型或交換式集線器。 所述總測控模塊包括相連的一電能量采集終端以及一主變壓器電能表，電能量采集終端連接所述信息交互層。 優(yōu)選地，所述安全報警模塊包括并聯(lián)的一所用電測控裝置、一直流測控裝置、一火災報警單元、一圖像監(jiān)控及安全警衛(wèi)單元以及一公用信號測控單元。 優(yōu)選地，所述電網(wǎng)繼電保護裝置為220kV電網(wǎng)繼電保護裝置和110kV電網(wǎng)繼電保護裝置；所述繼電保護測控模塊為220kV測控模塊和110kV測控模塊，分別測控220kV電網(wǎng)繼電保護裝置和110kV電網(wǎng)繼電保護裝置；所述總測控模塊分別連接所述電網(wǎng)中的一220kV電能表、110kV電能表、35kV電能表。 優(yōu)選地，所述站級監(jiān)控層還包括一針式打印機與一激光打印機，分別連接所述信息交互層。 本實用新型可以實施變電站無人值班，精簡了變電運行值班人員數(shù)量，提高了勞動生產(chǎn)率，提高了變電運行和設備自動化水平，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了堅強技術保障。 以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的一種變電站無人控制系統(tǒng)，用于變電站與外部電力監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互、監(jiān)控變電站內(nèi)的變壓器以及電網(wǎng)繼電保護裝置。本實用新型采用分散分布式系統(tǒng)，綜合考慮實時數(shù)據(jù)采集、控制、報警處理、遠動、事件順序紀錄、制表打印等功能，以及UPS設備的配置。計算機監(jiān)控系統(tǒng)分為二層站級監(jiān)控層和間隔級監(jiān)控層。[0030] 該系統(tǒng)具有一采用雙光纖局域網(wǎng)的站級監(jiān)控層、一采用工業(yè)局域網(wǎng)、帶有控制總線的間隔級監(jiān)控層以及一供數(shù)據(jù)交換的信息交互層，所述站級監(jiān)控層與間隔級監(jiān)控層分別連接所述信息交互層。站級網(wǎng)絡采用IOM或更高速度的雙光纖局域網(wǎng)。 一臺針式打印機與一臺激光打印機，分別連接所述信息交互層。所述信息交互層為雙總線型或星型或交換式集線設備。 站級監(jiān)控層布置在變電站的主控制室和主機房。所述站級監(jiān)控層包括人機交互基
站、遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置以及電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置。人機交互基站下達電氣設備的
控制命令，遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置完成遙測、遙信量的采集并發(fā)送給外部電力監(jiān)控系統(tǒng)，
電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置與外部電力監(jiān)控網(wǎng)絡交互數(shù)據(jù)。其中，人機交互基站、遠動數(shù)據(jù)處理
及通信裝置以及電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置分別連接所述信息交互層，所述人機交互基站、遠
動數(shù)據(jù)處理及通信裝置和電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置分別連接所述間隔級監(jiān)控層的控制總線。 本實施例中，人機交互基站為2臺主機兼人機工作站和一臺工程師工作站，并分
別通過兩個21寸的LCD顯示器顯示數(shù)據(jù)。主機兼人機工作站下達電氣設備的控制命令(具
有操作閉鎖、操作權限管理、操作指導、記錄及操作票管理生成功能)，完成在線畫面和報表
生成管理及打印、報警處理、自動電壓和無功的調(diào)節(jié)、事件順序記錄和事故追憶、數(shù)據(jù)庫存
儲和管理、測點管理及統(tǒng)計計算、實時網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)時鐘管理等功能，并在滿足權限的條
件下可進行應用程序的修改和開發(fā)、繼電保護定值的切換等工作。 遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置與省調(diào)、區(qū)調(diào)有一個常規(guī)通道，完成遙測、遙信量的采集和發(fā)送給各級調(diào)度。 電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置在變電站站級監(jiān)控層及網(wǎng)絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔級控制層的監(jiān)控和控制功能。 所述間隔級監(jiān)控層包括總測控模塊、安全報警模塊繼電保護測控模塊以及通信接口。 總測控模塊接收所述外部電力監(jiān)控網(wǎng)絡或人機交互基站的命令，完成數(shù)據(jù)采集，
安全報警模塊具備圖像監(jiān)控和報警功能，繼電保護測控模塊測控所述電網(wǎng)繼電保護裝置。
通信接口分別連接所述信息交互層與安全報警模塊、測控模塊、電網(wǎng)繼電保護裝置。所述總
測控模塊包括相連的一電能量采集終端以及一主變壓器電能表，電能量采集終端連接所述
信息交互層。 所述安全報警模塊包括并聯(lián)的一所用電測控裝置、一直流測控裝置、一火災報警單元、一圖像監(jiān)控及安全警衛(wèi)單元以及一公用信號測控單元。 所述電網(wǎng)繼電保護裝置為220kV繼電保護裝置、110kV繼電保護裝置和35kV繼電保護裝置；所述繼電保護測控模塊為220kV繼電保護測控模塊和110kV繼電保護測控模塊，分別測控220kV電網(wǎng)繼電保護裝置、110kV電網(wǎng)繼電保護裝置和35kV電網(wǎng)繼電保護裝置； 所述總測控模塊分別連接所述220kV電能表和110kV電能表以及一個35kV電能表，一個 35kV保護測控裝置連接所述信息交互層。 所述220kV電網(wǎng)繼電保護裝置包括并聯(lián)的主變壓器保護裝置，220kV保護裝置， 220kV母差保護裝置，220kV故障錄波裝置以及主變故障錄波裝置。所述220kV電網(wǎng)繼電保 護裝置通過一保護管理機連接所述通信接口 。 所述220kV繼電保護測控模塊包括并聯(lián)的主變壓器測控裝置和220kV測控裝置并 通過區(qū)域監(jiān)控子站連接所述交換式集線設備。 所述110kV電網(wǎng)繼電保護裝置包括并聯(lián)的110kV母差保護裝置，110kV保護裝置， 110kV故障錄波裝置以及35kV母差保護裝置。 所述繼電保護測控模塊包括220kV、 110kV測控裝置及35kV保護測控裝置，通過區(qū) 域監(jiān)控子站連接所述交換式集線設備。 由于間隔級監(jiān)控層采用工控局域網(wǎng)，網(wǎng)上各單元監(jiān)控裝置按間隔配置，相互獨立， 不相互影響，以增強整個系統(tǒng)的可靠性。間隔級監(jiān)控層的單元監(jiān)控裝置及保護設備放在繼 電保護室，經(jīng)由區(qū)域控制子站(或集線器)及保護信息管理器通過光纖與主網(wǎng)連接。單元 監(jiān)控裝置執(zhí)行網(wǎng)絡控制命令或裝置面板上的就地控制命令，并有間隔控制閉鎖功能以保證 操作滿足防誤要求。同期合閘功能也在單元監(jiān)控裝置實現(xiàn)。單元監(jiān)控裝置具有各間隔實時 數(shù)據(jù)采集和處理功能。采集的實時數(shù)據(jù)包括模擬量(交流采樣)、開關量及溫度量等，來 自每一個電氣單元的CT、 PT、斷路器和保護設備及直流、所用電系統(tǒng)、通信設備運行狀況信 號等，溫度量通過溫度變送器輸入，開關量包括報警信號和狀態(tài)信號。 監(jiān)控系統(tǒng)還應采集主變有載開關檔位信號并能控制檔位調(diào)節(jié)。斷路器、隔離開關 和接地刀閘為狀態(tài)信號。 報警信號為斷路器及二次設備或保護設備等發(fā)出的接點信息。對斷路器位置信
號、保護或自動裝置的動作信號采用中斷方式處理。 保護管理裝置、直流系統(tǒng)等通過串口與監(jiān)控系統(tǒng)通信。 中心站運行人員在主控制室通過顯示器、操作鍵盤及打印輸出設備，監(jiān)測全所電 氣設備，控制所有斷路器和電動隔離開關。通過實時更新數(shù)據(jù)的各種圖形監(jiān)視全所一、二次 電氣設備的運行參數(shù)和運行狀態(tài)，系統(tǒng)能迅速對變電所內(nèi)出現(xiàn)的開關變位、測量數(shù)據(jù)越限 及繼電保護情況等告警。 變電所內(nèi)所有斷路器(包括所用電低壓總斷路器、分段斷路器)、電動隔離開關具 有就地操作和遙控操作功能。35kV手動隔離開關和接地閘刀為就地操作。計算機監(jiān)控系統(tǒng) 對220kV線路、母聯(lián)和110kV線路、分段應具有同期功能。計算機監(jiān)控系統(tǒng)應具有防誤閉鎖 功能，不配置單獨防誤主機。對于電動操作設備，遠方及就地操作均應具備閉鎖功能，相對 應的間隔層設備應輸出足夠的獨立分/合閘接點及閉鎖接點用以完成防誤閉鎖功能。而對 于手動操作設備及網(wǎng)門，應通過機械編碼鎖完成防誤閉鎖功能，計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過串行 通信向電腦鑰匙傳送操作對象的順序和內(nèi)容。虛擬檢修掛牌操作應進入閉鎖邏輯并有相應 畫面顯示。 本實用新型可以實施變電站無人值班，精簡了變電運行值班人員數(shù)量，提高了勞 動生產(chǎn)率，提高了變電運行和設備自動化水平，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了堅強技
6術保障。 以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無 需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中 技術人員依本實用新型的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可 以得到的技術方案，皆應在本實用新型的權利要求保護范圍內(nèi)。
權利要求一種變電站無人控制系統(tǒng)，用于變電站與外部電力監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互、監(jiān)控變電站內(nèi)的變壓器以及電網(wǎng)繼電保護裝置，該系統(tǒng)具有一采用雙光纖局域網(wǎng)的站級監(jiān)控層、一采用工業(yè)局域網(wǎng)、帶有控制總線的間隔級監(jiān)控層以及一供數(shù)據(jù)交換的信息交互層，所述站級監(jiān)控層與間隔級監(jiān)控層分別連接所述信息交互層，其特征在于所述站級監(jiān)控層包括若干下達電氣設備的控制命令的人機交互基站，連接所述信息交互層；一完成遙測、遙信量的采集并發(fā)送給外部電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置，連接所述信息交互層；以及一與外部電力監(jiān)控網(wǎng)絡交互數(shù)據(jù)的電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置，連接所述信息交互層；所述間隔級監(jiān)控層包括一接收所述外部電力監(jiān)控網(wǎng)絡或人機交互基站的命令，完成數(shù)據(jù)采集的總測控模塊；一具備圖像監(jiān)控和報警功能的安全報警模塊；至少一測控所述電網(wǎng)繼電保護裝置的繼電保護測控模塊；以及至少一通信接口，分別連接所述信息交互層與安全報警模塊、測控模塊、電網(wǎng)繼電保護裝置；所述人機交互基站、遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置和電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務裝置分別連接所述間隔級監(jiān)控層的控制總線；所述信息交互層為雙總線型或星型或交換式集線器；所述總測控模塊包括相連的一電能量采集終端以及一主變壓器電能表，電能量采集終端連接所述信息交互層。
2. 如權利要求1所述的變電站無人控制系統(tǒng)，其特征在于所述安全報警模塊包括并聯(lián)的一所用電測控裝置、一直流測控裝置、一火災報警單元、一圖像監(jiān)控及安全警衛(wèi)單元以及一公用信號測控單元。
3. 如權利要求1所述的變電站無人控制系統(tǒng)，其特征在于所述電網(wǎng)繼電保護裝置為220kV電網(wǎng)繼電保護裝置和110kV電網(wǎng)繼電保護裝置；所述繼電保護測控模塊為220kV繼電保護測控模塊和110kV繼電保護測控模塊，分別測控220kV電網(wǎng)繼電保護裝置和110kV電網(wǎng)繼電保護裝置；所述總測控模塊分別連接所述電網(wǎng)中的一 220kV電能表和110kV電能表。
4. 如權利要求1所述的變電站無人控制系統(tǒng)，其特征在于所述站級監(jiān)控層還包括一針式打印機與一激光打印機，分別連接所述信息交互層。
專利摘要本實用新型公開了一種變電站無人控制系統(tǒng)，用于變電站與外部電力監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互、監(jiān)控變電站內(nèi)的變壓器以及電網(wǎng)繼電保護裝置，該系統(tǒng)具有站級監(jiān)控層、間隔級監(jiān)控層以及信息交互層，所述站級監(jiān)控層與間隔級監(jiān)控層分別連接所述信息交互層，所述站級監(jiān)控層包括人機交互基站、遠動數(shù)據(jù)處理及通信裝置；所述間隔級監(jiān)控層包括總測控模塊、安全報警模塊、繼電保護測控模塊、通信接口。本實用新型可以實施變電站無人值班，精簡了變電運行值班人員數(shù)量，提高了勞動生產(chǎn)率，提高了變電運行和設備自動化水平，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了堅強技術保障。
文檔編號G05B19/418GK201466794SQ20092007534
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權日2009年7月27日
發(fā)明者李 遠 申請人:上海艾能電力工程有限公司