变电站自动化通信数据可靠性研究

变电站自动化通信数据可靠性研究

1自动化功能的实现综合能源效率是对能源装置的双重设备进行集成和优化，采用先进的信息技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术实现能源装置的自动化功能。变电站内通信数据可靠传输是实现变电站自动化功能的重要保障。本课题就我局220kV新云变电站II期工程中自动化专业人员发现NSC300总控与35kV保护小室保护装置通信存在通信报文丢包问题进行深入的探讨分析,并提出实际可行的解决方案。2遥信息丢失风险2010年05月在220kV新云变II期工程中,自动化技术人员发现对35kV保护小室保护装置发遥控命令及调取保护定值时,偶尔会出现遥控超时、保护定值调取失败及自动化四遥信息丢失情况,但总控NSC300没有通信中断的告警信号。这种设备的异常运行情况将会导致四遥信息准确率达不到100%,开关、刀闸远方遥控成功率达不到99.99%,不满足220kV新云变电站无人值班的要求。为此,自动化班QC小组把实现220kV新云变NSC300总控与35kV保护小室保护装置可靠通信作为研究课题。3室保护装置通信220kV新云变综合自动化系统采用南瑞科技NSC300总控装置作为变电站核心控制设备,与全站二次设备连接实现自动化功能,35kV保护小室保护装置型号为RCS-9600系列。相同结构系统在我局220kV临沧变、110kV北郊变、110kV凤庆变等多个变电站使用,这些变电站总控与保护装置通信均没有出现过异常情况,各站情况如表1所示。与南瑞科技技术人员进行咨询,NSC300总控自投入运行以来,未发生过与RCS-9600系列保护装置通信异常情况。所以我们将活动目标设定为实现220kV新云变NSC300总控与35kV保护小室保护装置可靠通信。4nsc300总控与33kv保护装置通信异常NSC300总控与35kV保护小室保护装置通信异常情况是偶尔发生的,并且发生时会出现遥控超时、保护定值调取失败及自动化四遥信息丢失等情况,且总控NSC300没有通信中断的告警信号。针对这一情况,小组人员采用重复对35kV开关发遥控命令,在NSC300总控上截取通信报文进行分析的方法,来查找NSC300总控与35kV保护装置通信异常的原因。(1)遥控试验成功截取的报文遥控选择5保护装置异常原因(1)设备质量差:现场查看设备合格证及出厂测试记录,设备质量合格,非主因。(2)装置安装不正确:经与设计图纸核对,设备安装正确,非主因。(3)选错规约:对装置选用规约进行检查,规约选择正确,非主因。(4)规约参数配置有误:经检查总控及保护装置规约参数配置正确,非主因。(5)双绞线质量不合格:经测试,屏蔽双绞线质量合格,非主因。(6)传输距离远,信号衰弱:经现场测量,屏蔽双绞线长度超过300m,咨询厂家后得知,屏蔽双绞线传输速率达到1Mbps的传输距离不超过120m,过长的传输距离信号会发生衰耗,是主因。(7)接线不正确:经现场检查,现场RS485接线方式正确,非主因。(8)途中电磁信号干扰严重信号失真:经现场查看,屏蔽双绞线经过两台主变,主变电磁干扰严重,而相同路径光纤传输的35kV保护小室测控装置信号无异常,是主因。小组人员认为造成保护报文丢失的主要原因有:1、传输距离远,信号衰弱;2、途中电磁信号干扰严重信号失真。6方案三:固定设备设计(1)提出对策方案方案一:新增设备。在35kVI段保护小室及35kVⅡ段保护小室中各增加1套NSC300总控接入保护装置,通过以太网接入主控楼NSC300总控;方案二:更换设备。更换35kV保护小室保护装置为南瑞科技保护装置,通过以太网接入主控楼NSC300总控;方案三:更换传输介质。利用35kV保护小室到主控楼备用光纤,采用RS485光纤规约转换器接入NSC300总控。(2)研究、确定所采取的对策35kV保护小室到主控楼有两个通信网络,保护设备与总控连接用屏蔽双绞线构成的总线网络,测控装置与总控连接用光纤(6芯光纤现已使用2芯)构成的以太网网络。35kV保护小室保护设备与测控装置所用规约不同,所以不能用以太网直接接入测控装置,需经总控转换规约后方能接入。小组人员结合现场实际情况,通过查找资料及现场测试得出:对策方案一及对策方案三两个方案均可采用,实施成功的话均可到达效果。对策方案一需新增测控装置两套(6万元)并需在现场新增屏柜进行组屏;对策方案三需增加RS485光纤规约转换器2套(0.3万元)使用备用光纤在现有屏柜上安装。按先易后难、投资费用由低到高的原则小组决定采用对策方案三解决问题。(3)制定对策表(见表2)7nsc2005/光纤进行转型小组对方案三实施进行讨论后,根据现场要求,取得一致意见,便分工进行实施(对策方案实施步骤表见表3、实施效果确认表见表4)。图4为加装的RS485/光纤转换器的现场实物示意图。图5为改动后NSC300总控与站内35kV保护装置的通道走向平面图。图6为改动后NSC300总控与35kV保护小室保护装置通信网络示意图。8实施成本相对较低,取得良好的直接经济效益NSC300总控与35kV保护小室保护装置通信正常,满足无人值班站要求(活动前后各指标比较如图7所示)。实现了220kV新云变NSC300总控与35kV保护小室保护装置可靠通信,成功完成课题预定目标。本次QC活动,小组结合现场实际情况制定了合理的对策方案并加以落实实施(实施成本为3000元),取得了良好的直接经济效益(较传统采用新增设备解决方法节省5.7万元)。且实时准确的自动化数据,为调度运行人员提供了准确的电网运行潮流,提高了调度运行人员的掌控能力,具有较高的社会效益。9及时弥补现场试验的不足,确保自动化设备安装在现场(1)将改动后的图纸(通道走向图及网络示意图)纳入新云变图纸资料归档,纳入班组作业指导书及班组管理中,并报生技部批准。(2)到现场确认,二期工程中通道及网络敷设图纸为更改后的图纸,并对施工过程进行监督,及时提出整改意见并督促现场落实到位。(3)今后对于新建或改扩建的变电站,自动化人员将针对自动化设备接入情况认真审核,提出合理要求,防止类似问题再次发生,保障自动化设备安全稳定运行。经过现场试验,35kV部分的四遥信息数据正确,组滤波通道。总安装容量约8.55Mvar,基波补偿容量约6Mvar,从滤波效果仿真结果分析,采用上文所示滤波器配置后,母线谐波电流全部满足国标要求。4矿井充放电效果采用SVC后收到以下效果:(1)SVC实现了无功补偿的连续性和快速性。(2)明显改善整个供电系统的供电质量,功率因数由原来的0.7～0.8左右增加到0.95以上,同时减少负载总电流及电压降。显著减小了无功捐耗的费用。(3)矿区的供电系统进一步完善,供电安全性得到了进一步提高,并且缩短了检修时间,提高了矿井的生产能力,取得了良好的经济效益。(4)延长设备寿命。(5)由于SVC的无功补偿减小了谐波,更加有利于矿井装备的安全运行。在煤矿中采用SVC后,明显改善了电能质量,保证了用电的安全运行,且实现了节能。对截取报文分析发现,35kV保护小室保护装置部分上传报文有异常情况。将截取报文发给南瑞科技技术人员,分析后答复报文有丢包情况,NSC300总控在收到丢包的报文时会