浅论变电站微机综合自动化管理系统

1、中文摘要旅大27-2/32-2油田是中海油第一座采用变电站微机综合自动化管 理系统的油田，采用的是PMCS200变配电自动化系统，利用现代电子技 术、计算机、通信技术、软件技术及网络技术，将电站电网在线数据和 离线数据、电网结构数据进行信息集成，构成完整的区域自动化系统， 实现变电站控制系统的综合自动化。系统设计充分考虑到电站运行现状 以及发展需求，采用系统化设计思想，监控、保护、通信网络整体设计， 在统一的接口标准以及开放的架构上分层实现站控、间隔自动化。系统 提供开放接口，可以和其他自动化系统进行有效集成。关键词：系统设计，总体结构，系统功能目 录一、微机综合自动化系统概述3（一）系统规模

2、3.（二）监控系统基本结构 4（三）系统网络结构5（四）通讯管理机组网结构5二、微机自动化管理系统的主要功能 6（一）通讯处理6.（二）实时数据处理、检测 7（三）顺序记录和故障录波 7（四）异常记录处理7.（五）开关操作和安全管理 7（ 六）历史数据记录 8（七）屏幕显示8.（八）屏幕操作8.三、平台负荷卸载功能在系统中的使用9（一）快速脱扣9（二）优先脱扣9.（三）大负荷起动抑制9四、结束语10浅论变电站微机综合自动化管理系统传统的变配电系统结构，主要是由继电器式保护屏，一对一强电控 制屏等组成，通过断路器、接触器、热继电器、熔断器、控制继电器、 互感器、各种电工仪表（电流表、电压表、功率

3、表等）及变送器组合成 高低压开关控制柜，实现配电、控制、保护、监视等功能。这种传统的 配电系统自动化程度很低，一旦出现事故只能依靠跳闸保护或配电变压 器的熔断器断电或是人工拉闸，然后再靠人工查明故障点。运行值班人 员不能及时了解设备运行状况，即使是一个小小的故障也容易导致一片 区域长时间停电，并且设备的控制及维护只能通过运行维护人员到达现 场进行手动操作，对配电系统运行的安全性及设备的维护无法满足用电 可靠性的要求。随着现代工业规模的扩大，高低压配电系统的出线也越来越多，对供电的安全可靠性的要求也越来越高，传统的运行管理维护模式越来越无 法满足现代配电系统的要求，因此采用变配电自动化系统逐渐成

4、为工业 及楼宇变配电系统的一种趋势，该系统具有很高的自动化程度，将传统 的继电器保护改为数字式的微机保护、种类繁多的电工仪表仅需要一台 智能监控仪表就能完成各种监控功能，并且利用现代通讯技术还可以设 置远方或就地监控系统，使运行值班人员不用到设备现场也能了解设备 运行情况，极大地提高了系统的运行可靠性和安全性。一、中海油旅大27-2/32-2平台微机综合自动化系统概述（一）系统规模旅大27-2/32-2油田3个平台设1套微机综合自动化系统。本系统 安装在PSP平台主配电室内，以实现对 WHP平台、WHP平台和PSP平台低压进线等回路的遥测、遥信。（二）监控系统基本结构中海油旅大27-2平台监控

5、系统由主控层、通讯管理层两大部分组 成。主控层通过通信管理机接入现场间隔层各种单元测控信息，实现变 电站电气系统SCADA功能。现场间隔层系统设备采用在信息源点安装，独立完成对间隔层设备 的保护、测量、控制以及通讯的功能。主控层通信管理主要由通讯管理 机和双机切换装置构成，通讯管理机通过现场总线方式接入了各种间隔 设备，同时和主控层实现通信；通讯管理机也负责向其他自动化系统转 发各种系统数据。监控系统安装在PSP平台主开关间， WHPA平台，WHP平台的保护 装置组网通过光MODEM以光纤方式接入PSP主平台的监控系统。1. 主控层：一体化工作站、打印机、网络交换机组成。1）监控主机配置：AD

6、VANTECH体化工作站 AWS-8248V参数 为 14 槽,15"TFT LCD，分辨率:1024 x 768。2）软件：监控系统使用软件集中体现了现代SCADA技术的特点：标准平台、模块化设计、灵活的通讯及连接方式、高品 质的人机界面。3）功能：对变电所正常运行和事故情况下的生产过程进行实时 监控，把通讯管理层采集到现场设备的数据通过人机界面（大屏幕彩色液晶显示器）的方式显示给用户，同时发送命 令给间隔层设备；具有定时自动报表打印及越限和事故报 警、时间顺序记录及故障录波、断路器和隔离开关分/合操 作、操作闭锁等功能；并具备向各级调度和当地局域网传送 远动信息及要求的数据的能力

7、；具有一些其他运行管理功2. 通讯管理层：由通讯管理单元和I/O采集单元组成1）控制核心：本层是整个系统的通讯控制核心，它采用稳定的 工业计算机或嵌入式通讯管理机为核心，经过众多的通讯口 把上下级设备联在一起，实现全系统的数据通讯，由此而形 成和完成变电站层的控制功能；和监控主机通讯把采集的信 息输入实现就地监控功能；和智能测控装置通讯实现测量功 能;和微机继电保护通讯实现保护信息采集功能； 和对时装 置GPS!讯实现时钟同步。2）通讯功能：本层利用其众多通讯口和丰富的规约库， 实现和 各种微机保护，测量仪表的通讯。PLC软件可以根据用户不 同的要求，禾I用各I/O点的输入输出信息，实现各种控

8、制调 节功能。（三）系统网络结构系统通信网络支持多种网络方式，有效地保证了网络传输的实时性和可靠性；通信协议采用电力行业标准规约，可方便地实现不同厂家的设备互连；提供远动通信功能，可以不同的规约向不同的调度或集控站转发不同的信息报文；系统支持硬件对时网络，减少了GPS和设备之间的连线，方便可靠，对时准确。（四）通讯管理机组网结构监控系统高开放性，可以方便扩展采用系统网络结构。下图监控系统组网结构。监控主机远方来WHPA平台、WHPB平台信号打印机以太网丄一'亠网络交换机光纤485网GE保护装置PLC安装于PSP主平台内的微机综合自动化系统 网络拓扑示意图二、微机自动化管理系统的主要功能

9、微机自动化管理系统的主要功能是对变电站正常运行和事故情况下 的生产过程进行实时监控，大屏幕彩色显示，定时自动报表打印或召唤 报表打印，越限和事故报警，事故推画面、事件顺序记录和事故追忆， 进行数据采集和处理，完成站内自动化控制功能，向调度传送远动信号 和数据，接收调度遥控命令，以及其它一些运行管理功能。（一）通讯处理监控系统首先处理各种不同规约的信息，发送和接收遥测、遥信、遥控、系统对时，配置信息的请求、应答、报文，将实时数据按相同的数据格式存入实时数据库，为系统其它模块提供数据来源。基本的规约包括部颁CDT现约，部颁SC 1801规约和DNP 3.0规约，MODBUS RTU规约等，同时预留

10、规约接口，使用户方便地扩充通讯规约。系统能够同时处理8个CCU通道信息，实时数据刷新周期小于 3秒。（二）实时数据处理、检测系统对采集到的实时数据作如下处理：1. 检测数据的合理性。当系统的收到的数据超出合理性范围，对 其进行复位为某一合理值。2. 处理计算、统计。对各采集量收集其最大、最小值及发生时间， 统计电压、频率合格率，对电度量按峰、平、谷值累加，实现 分时计量。（三）顺序记录和故障录波事件记录包括名开关状态的变位，保护装置动作信号，控制操作及操作后状态变化等。系统记录事件发生的时刻、事件性质和名称，显示、 打印在CRT、打印机上，供用户分析事故原因。故障录波功能可以显示、 打印带时标

11、的故障波形，供精确分析故障。（四）异常记录处理系统对测量实现超限报警，越限报警死区处理，越限时间累计及超时报警。对开关量状态变位报警，非操作变位报警，报警恢复、确认处理。报警以声、光形式实现，并实时地显示在屏幕上，存入历史事项库 中，供操作员查询。（五）开关操作和安全管理软件系统对不同的使用人员分级授权，操作人员只能进行权限允许的操作。系统管理员具有最高权限，能涉及系统各个部分，并对使用者 的权限进行管理。获得权限的人员可在监控计算机或工作站上执行遥控 跳合闸操作，采用口令核对和操作返校确保操作准确。（六）历史数据记录测量量周期性地存入历史数据库，为报表、曲线的生成提供数据源。 同时记录事件顺

12、序记录和异常事项记录及设备运行检修等，形成完整的 历史数据库。（七）屏幕显示屏幕采用流行的 Windows多文稿窗口界面，画面可放大、缩小、打 印。屏幕显示的内容有：1. 主接线图：实时显示断路器、开关、隔离开关的状态，在各主 设备旁显示电流、功率和电度值，母线电压等测量值，显示系 统时钟。2. 重要测量值的趋势曲线图、负荷曲线图，电压、电流、功率曲 线及捧图。3. 变电站实时数据表格。4. 事故报告信息。5. 控制操作过程记录。6. 各类日报表，月报表及运行日志等。7. 保护运行状态，整定值和参数等。8. 自动化系统各设备运行工况图。（八）屏幕操作系统可形成各种形式的报表，用户可在线进行修改

13、、编辑，并可定 时、召唤打印1. 日常报表，包括整点电压、电流、有功、无功、频率等。2. 月报表，包括电度计量，保护、线路故障次数、月电压及负荷的统计分析等。三、平台负荷卸载功能在系统中的使用油田卸载采用快速脱扣和优先脱扣相结合的方式。（一）快速脱扣：PSP平台主电站共包括5台主发电机，其中原油发电机 2台、天然 气发电机3台。每台原油发电机现场功率为 7760kW，每台天然气发电 机现场功率为3100kW。正常生产工况下，由1台原油发电机和3台天 然气发电机并网运行，负荷率约为 83.85%。当有发电机发生故障退出运 行时，系统执行快速脱扣程序。由于天然气发电机主气源平台目前无法确定，两个井

14、口平台 （WHPA、WHPB）都具有快速脱扣选择功能，可根据实际情况任意选 择。（二）优先脱扣：正常生产工况下，当主发电机负荷率达到 95%及以上时，系统执行 优先脱扣程序。优先脱扣共设计四级，第一级负荷卸载后，经延时，若 负荷率降低在95%以下或不再增加，则中止优先脱扣程序，二级、三级 类似；否则，进入下一级负荷卸载。（三）大负荷起动抑制1. 大负荷起动抑制的主要对象1) 注水泵(PSP-P-4101A/B/C/D、WHPB-P-4105A/B)2) 外输泵(PSP-P-2003A/B)3) 海水提升泵(WHPA-P-4001A/B/C)经和天然气发电机厂家联系，天然气发电机负荷达到80%以后，每次突增负荷不应超过发电机容量的 5 %。2. 大负荷起动抑制的原则1) 系统的负荷率达到80%以上时，对功率超过电网剩余功率25% 的负荷进行起动抑制。2) 若仅有天然气发电机在线运行，负荷率达到60%以上时，对800kW 电动机(PSP-P-4101A/B WHPB-P-4105A/B)进行起 动抑制。大负荷起动抑制功能主要通过安装在PSP平台内的PMS系统来实现。通过实时监测计算各并列运行发电机的剩余功率和允