| 马钢电网调度自动化系统的升级改造 |
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| 2000-12-21 |
马钢电网由10个110kV以上的变电所和93个6-10kV配电站构成。6kV以上高压供电线路350km，电力电缆400多km，高压开关柜1757台。系统内有两台60MW发电机组并网运行，年供电量20亿kWh。
为了适应马钢电网结构和运行方式日趋复杂情况下的供用电管理要求，于1998年设计了一套功能齐全、技术先进、配置合理的调度自动化系统。改造投运后满足了管理和生产的要求。
1 设计思想和升级原则
1.1 系统的全方位开放性
运行开发环境符合开放的工业标准，操作系统采用WINDOWS NT4.0中文版；数据库采用开放式标准的分布体系结构、CLIENT/SERVER（客户/服务器）模式，SQL SERVER FOR NT为数据库平台；网络通信协议采用TCP/IP等国际通信标准协议。
环境等支撑平台的开放性，要体现在应用层功能，如通信、人机接口、监视等软件的开放性上。应用和功能需求没有穷尽，用户需要时，可以不修改原系统任何程序，自己增加所需求功能，当然这些功能需要增加特殊的数据库来支持。
1.2 SCADA系统的实时性、可靠性
SCADA（监视控制和数据采集）系统的基础地位和重要性，要求它具有实时采集和处理数据的强大能力，并安全可靠。为此，采用分布式结构，使用性能优良的微机等设备，实现多CPU、多进程工作机制。数据采集采用扫描方式和阈值方式。模拟量的阈值范围可在工作站通过人机界面设定，为减少数据传送，仅把超过阈值和显著变化的值发送给控制系统。为保证可靠性，采用冗余配置，前置机双机热备份，平时各自接收调制解调器送来的数据。系统设5个工作站，通过HUB（网络集成器）组成以太网。系统具有硬件设备和软件任务模块的运行监视功能，能自动通过热备用切换等手段保证基本系统的正常运行。
1.3 升级的原则
（1）改造过程不影响原调度系统正常运行，实现无扰动升级；（2）充分利用前期投资资源，尽可能降低升级费用；（3）产品、技术有较长的生命周期，兼顾到变电站的综合自动化改造。
2 系统介绍
系统配置如图1所示。
图1 系统配置图
2.1 前置端
前置端由各厂站RTU组成，负责完成各厂站遥测、遥信的实时数据采集，保留执行遥调、遥控命令的功能。现有型号WZY、N4F、DFY、SZY-5中，仅将SZY-5升级为WZY，其余保留，不作改造。
2.2 通道和网络通信
通道以普通电话电缆为主，光纤电缆为辅。在采用客户/服务器结构基础上，系统中各工作站和服务器，以及服务器与前置系统的网络数据通信完全采用可靠连接的点对点方式，整个网络上无任何广播信息发送。各工作站所需信息，采用问答方式向系统服务器索取。网络留有进入MIS通信接口，支持远程拨号访问。
2.3 调度端子系统
（1）隔离变压器及MODEM。用于前置端RTU经通信线路接入本系统时的电气隔离和通信信号的调制解调，该设施是保留使用。
（2）系统服务器兼前置机。服务器采用Pentium III，CPU：450 MHz，内存128MB，硬盘9GB。服务器兼作前置机。两台双机热备份，接收、处理调制解调器送来的数据。其中，1#主站的机器继续将分析处理后的数据上网传输，并接收和处理调度员工作站的命令。服务器管理和监控系统的运行，同时支持远程拨号上网，通过公用电话网实现远程系统维护和实时监视。
（3）调度员工作站。采用IBM PC机，CPU：400MHz，内存64MB，硬盘4.2GB。接收并显示遥测、遥信数据；查看各类图形、曲线；发出事故报警信号。同时，3#站负责向模拟屏送出实时信息，动态地反映电网运行状态。4#站接有打印机，根据需要打印有关数据信息。
（4）远动开发站。配置和调度员工作站相同，用于维护SCADA系统，开发、修改新用户进程。
2.4 电源
由配电屏和在线式UPS组成。UPS静态转换开关动作时间小于20ms，以保证负载不间断供电要求。
3 技术特点和主要功能
3.1 系统特点
（1）面向对象的程序设计；（2）实时数据库加大型商用数据库；（3）分布式、全冗余结构，确保系统可靠性；（4）完善的SCADA功能，不仅满足调度自动化系统，同时可满足变电站综合自动化系统；（5）远程拨号访问，使厂家可随时随地看到现场同步的信息，帮助用户答疑解难，及时解决运行中的问题；（6）与MIS系统联接，增强了管理性，不仅网络工作站，而且有关管理部门都可对系统运行状态进行监测和动态管理。
3.2 主要功能
（1）数据采集和处理 可采集有功功率、无功功率、电流、电压以及温度、频率、压力等模拟量和断路器状态、RTU状态、事故总信号、保护及自动装置动作信号等状态量。采集到的实时数据立即分类、处理、记录、归档。
（2）画面显示 显示电网系统网络图、厂站一次接线图、负荷曲线图、运行状态、设备参数以及各种数据棒图和事件顺序记录，可将画面分为地理层、主网层、变电站层、设备层等，可在线修改画面、报表、数据库、而不影响系统运行。
（3）计算统计 计算累积量、负荷率、合格率及有功、无功电量，统计某一段时间内的最大值、最小值、平均值等。用户还可以自定义公式，进行统计、计算。
（4）事故追忆和故障报警 当电力系统发生事故时，自动将故障前5个测量值和故障后5个测量值存入历史数据库，供事故分析用。故障或运行异常时，自动发出图形或语言报警信号。
（5）报表和打印 可以自定义报表格式，制定各种形式的报表、图形。报表、图形显示实时和历史数据，制表操作完全在线，不影响系统运行。根据设定，可定时或随时打印各类报表，如日、月、年负荷报表、运行参数曲线、操作记录等。
（6）网络互联 与MIS网、上级调度系统公用数据通信网以及变电站综合自动化系统等互联通信，实现数据共享。
（7）遥控、遥调和系统内设备自动对时。
（8）可扩展性 各种应用软件如短路电流计算、运行设备管理等可扩展使用，同时接入的RTU数量也可不断扩充。
4 效益分析
（1）优化运行方式，降低线路损耗 公司年供电量20亿kWh，通过调度自动化系统，优化运行方式，降低线路（含变压器）损耗0.5%，一年节约用电1000万kWh，计390万元。
（2）提高功率因数 马钢电网的功率因数在很大程度上依赖于各变配电站的无功补偿装置的投运，借助于调度自动化系统，准确控制现有无功补偿装置及时、合理的投运，使功率因数稳定在0.95左右。
（3）降低最大需量费用 公司按两部电价制交纳电费。其中月最大需量18元/kW。采用电网调度自动化系统，合理调控设备检修和事故情况下的运行方式，全年降低需量费用108万元。
升级改造后的马钢调度自动化系统，性能稳定，效果良好，不但实现了信息准确、调度灵活、指挥科学、反应迅速的既定目标，而且增强了分析、预防、处理事故的能力，其直接的和间接的效益已经和正在表现出来。
产品配置:
监视控制和数据采集系统（SCADA系统）
适用领域及情况:
变电站 |
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