APPLICATION SOLUTION
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供配用电
应用方案变
电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，近几年来，在电网改造与建设中大量的变电站采用了自动化技
术实现无人值班，大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可靠性，降低了变电站建设的总造价。然而，在变电站自动化系统集成过程中面临的最大障碍是不同厂家的智能设备（简称ＩＥＤ），甚至同一厂家不同型号的ＩＥＤ所采用的通信协议和用户界面的不同，因而需要额外的硬件（如规约转换器）和软件来实现 ＩＥＤ互联，对自动化系统的无缝集成和互操作造成一定的困难，这在很大程度上削弱了变电站实现自动化的优点和意义。因此，变电站自动化系统在实现功能之外，还应具备互操作性、开放式的系统联接，选择设备不依赖于生产厂家（支持ＩＥＣ ６１８５０均可），可以使选择数据最优化、成本最小化、共享化。
国际ＩＥＣ委员会在充分考虑上述变电站自动化系统的功能和要求，特别是互操作性要求的基础上，制定了变电站内通信网络与系统的通信标准体系ＩＥＣ ６１８５０标准。它采用分层分布式体系，面向对象的建模技术，使得数据对象的自描述成为可能，为不同厂商的ＩＥＤ实现互操作和系统无缝集成提供了有效的途径。该标准的制定及其内容已超出变电站自动化系统的范围，将会扩展到其他工业控制领域，成为基于通用网络通信平台的工业控制的国际标准。当前， 国内外电力设备生产商都在围绕ＩＥＣ ６１８５０ 开展研究和应用工作，并提出ＩＥＣ ６１８５０的发展方向是实现“即插即用”，在工业控制通信上最终实现“一个世界、一种技术、一个标准”。
本项目采用ＧＥ公司提供的保护和北京德威特力通公司的ＩＥＣ ６１８５０通信软件系统，在河南南召岳庄３５ ｋＶ变电站进行了应用。本项目必将在由传统通信协议向“ＩＥＣ ６１８５０标准”转化升级方面发挥巨大作用。
系 统 介 绍
岳庄３５ ｋＶ变电站有５条馈线和一台３５／１０ ｋＶ变压器，其保护、监控、电量计费等系统相互独立且不能实现数据远传，由于和电站中控室相距较远，造成运行和日常巡视上的不便。本项目基于ＩＥＣ ６１８５０变电站通信体系对该变电站进行监控及保护综合自动化改造。全部改造工程分二期实现：第一期计划完成各馈线和变压器保护装置的信息化改造及电站其他信息的集中处理与自动录波、分析功能；第二期计划实现电站保护和监控信息的远传。
系 统 配 置
（１）系统结构
变电站ＩＥＣ ６１８５０综合自动化采用分层分布式系统。系统分为三层：站控层、网络层、现场监控保护设备层（间隔层）。各现场监控保护设备直接以以太网星形组网，可靠性高，便于扩展。系统配置多路冗余通信接口，便于采集电站中不同厂家的装置及仪表，并能适应各种不同的通信协议。
（２）网络结构
变电站综合自动化配置如图１所示。（３）站控层
系统站控层由嵌入式工业计算机构成，兼顾通
ＩＥＣ ６１８５０在变电站的应用
文／南阳回龙抽水蓄能发电分公司 姜 斌 宋海峰文／ＧＥ公司 阳林峰 田广青
文／北京德威特力通系统控制技术有限公司 张培洪 徐昆江
ＩＥＣ ６１８５０协议体系标准实现是未来电力自动化系统的发展方向，是数字化变电站系统实现的重要而基本的内容。国家电力公司已将ＩＥＣ ６１８５０标准的推广和应用作为近年重大应用项目列入国家电力发展规划中。
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应用方案
信管理及规约转换职能，其监控软件可灵活运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００／ＸＰ和Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰＥ操作系统，其监控软件采用面向对象的Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋编程软件开发，是一个组态灵活，开放性的实时数据库管理系统。
所有ＩＥＣ ６１８５０综合保护装置均直接集中组屏安装在监控柜上，设备通信采用以太网联接。现场的直流装置、电能表等将采集的过程数据通过各自的私有通信协议传输到网关软件模块系统中，服务器将信息转换成符合ＩＥＣ ６１８５０标准的信息格式和通信服务，从而实现非ＩＥＣ ６１８５０标准设备（系统）与后台主站之间的ＩＥＣ ６１８５０标准通信功能。ＩＥＣ６１８５０通信软件模块汇集ＩＥＣ ６１８５０通信网所有信息，与站外调度（集控站）进行通信连接。
（４）网络层
通信采集管理单元采用与站控层主机一体化的工业级嵌入式计算机，就地组屏安装。系统主通信网均采用１０／１００ ＭＢ以太网，可与电厂信息网联接，接口充分考虑未来扩展的需求。对目前的系统，利用原有的电站自动化系统中电能表、直流屏等微机接口设备，进行信息抽取和数据整合，实现电力信息的汇总管理。
（５）现场监控保护设备层（间隔层）
间隔层的主要ＩＥＤｓ（保护装置、测控装置、直流系统、电量计费系统）和站层之间的通信均应用ＩＥＣ６１８５０通信协议标准实现。信息在高速以太网上交换。系统采用全站ＳＮＴＰ网络统一对时方式，同时设置独立的ＧＰＳ系统。
在保护方面采用ＧＥ公司的ＵＲ系列保护装置，该装置具有嵌入式ＩＥＣ ６１８５０通信功能。本工程用
了Ｔ３５变压器监控保护装置和Ｆ３５多馈线监控保护装置。３５／１０ ｋＶ主变配置一台Ｔ３５作为主保护和后备保护。通过配置Ｉ／Ｏ模块可实现瓦斯保护的动作和报警功能。５条１０ ｋＶ馈线保护采用一台Ｆ３５，通过模块化配置可对５条馈线在物理上提供相对独立的保护监控单元功能，可以满足目前系统运行的监控及保护需求，Ｆ３５所提供的主要功能为过流保护。
（６）保护测控装置采用集中组屏安装方式保护监控屏如图２所示。
系统软件功能
综合自动化软件系统由多个模块构成，可以进行配电系统的一次接线图的显示与操作、相关参数设置、遥控闭锁操作、报警、事件记录、分析曲线、棒图、实时与历史报表打印、智能报警、负荷分析、定值计算等功能，通信管理系统软件可以实时采集站内各设备信息，并可同时向上一级自动化系统传输。
（１）电力信息的采集与处理
实现各类电气设备信息监控和四遥功能：提供开放的ＡｃｔｉｖｅＸ控件接口，通过网络节点可以远程访问实时和历史数据；通过ＯＤＢＣ接口实现与关系数据库双向数据交换；符合工业自动化的标准通信，能够以ＯＰＣ标准和第三方软件进行数据交换；支持Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ直接访问，可以用ＩＥ浏览器访问服务器的数据及监控画面。
图２ 保护监控屏
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应用方案（２）图形功能
可通过运行工况图显示变电站的地理位置图、一次接线图、电气主接线图、实时系统运行工况图、故障报警的详细记录、 跳闸设定的曲线对比图、模拟指针表图等。分析曲线对实时数据以曲线的方式进行显示，可以实时显示电流、电压和能耗等，并可灵活地进行设置。
（３）报表功能
通过报表工具可以制作实时数据报表和历史数据报表。报警记录功能可对系统的越限报警、开关跳闸报警进行记录；事件记录功能可记录系统发生的事件信息和操作信息，并可对各线路情况进行查询。
（４）打印功能
定时打印报表，包括运行日志、开关操作记录及事件顺序记录。
（５）安全权限管理
为保证系统的安全性，系统可根据各工作站的不同用途设置相应权限，可设置系统操作员、系统工程师、外部有关人员等多级的操作权限，每个用户都有自己加密的个人口令。
（６）软件系统开放性
数据库开放接口提供开放的ＡｃｔｉｖｅＸ控件接口，通过网络节点可以远程访问实时和历史数据，ＯＤＢＣ接口实现与关系数据库双向数据交换，ＯＰＣ架构符合工业自动化的标准通信，能够以ＯＰＣ标准和第三方软件进行数据交换。
（７）事件处理机制
系统含有完善的事件记录服务机制，任何对数据库的访问、通信数据的事件传送、现场采集数据的变化报警、网络通信状态等均产生相应的带时间戳的事件，并可被历史记录，用户可以访问和查询这些记录。特别对ＳＯＥ事件，严格按电力系统的相关规定处理。
方 案 特 点
（１）ＩＥＣ６１８５０保护配置特点
采用Ｆ３５先进的多馈线监控保护装置，本站的自动化系统升级为ＩＥＣ ６１８５０体系仅需１面屏就可完成。作为典型３５ ｋＶ电站仅需２面屏就可完成，对未来３５ ｋＶ电站自动化系统的升级改造具有重要的参考价值。
（２）站内通信系统的高兼容性、高可靠性和接口的多样化
作为无人值守自动化的要求，采用嵌入计算
机、触摸屏完成就地监控、数据集中和信息远传功能，达到系统配置高可靠性和配置最优。通过ＩＥＣ６１８５０网络通信交换机、后台监控主机、网络通信管理机的通信接入均可获取全站完整模型信息。整个系统具有良好的信息互联开放性。
（３）与站外电厂监控中心通信
该功能由通信接口完成，采用以太网方式，按ＩＥＣ－１０４通信规约，将电站运行信息与电厂信息系统互联通信。系统调试完成后，可在触摸显示器上，对全站主变、出线及站内其他设备进行监视、控制。
（４）本项目的实现在国内达到以下几个技术领域的创新成果
第一个以完整信息实现的变电站ＩＥＣ ６１８５０应用项目。第一个实现以ＩＥＣ ６１８５０系统与电厂信息系统互联的变电站。第一个站内直流、电能表系统设备级转换接入ＩＥＣ ６１８５０系统的变电站改造项目。第一个变电站ＩＥＣ ６１８５０系统实现站内装置ＧＯＯＳＥ信息闭锁应用的项目。
未 来 展 望
随着电子式互感器及智能化开关设备技术的发展，使得一次设备与二次设备可通过光纤以太网交换信息。电子式互感器体积小，无铁心，因此无饱和现象，且线性度好，可输出信号直接与ＩＥＣ接口。智能开关除了具有开关设备的基本功能，还具有数字化接口、在线监视、智能控制等一系列的高智能化功能。
结 论
数字化变电站应用中面临新老自动化系统交替、互联共存的问题，在电力自动化系统基于ＩＥＣ６１８５０通信标准化、通信协议转换方面进行研究和应用，能促进电力自动化的标准化发展，并带来巨大的经济效益。缓解长期困扰电力自动化系统用户和设备制造商的系统设备联接和系统联网问题。将来能适应国际电力自动化系统通信技术的发展，及时提高电力自动化系统通信协议体系对“ＩＥＣ ６１８５０标准”的适应性。“ＩＥＣ ６１８５０标准”全面在我国电力行业推广实施会有一个过程，但它对推进变电站数字化的发展将产生重大而深远的影响。EA
（收稿日期：２００７．０６．０８）
更 正
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