电力系统集控站自动化系统的设计与研究

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摘要：伊春电业局各变电所已进行了综合自动化改造，成为无人值守变电所，因此将极大程度地增加调度人员的工作负担，还可能造成信息混乱、误操作等各种问题。为了更全面安全可靠地监视和控制电网，采用集控站管理模式，能将监视和控制权限分离，实行电网分级管理，可实现电网的快速事故处理和高效的检修工作。

关键词：电力系统；集控站；设计模式

作者简介：吴少强（1976-），男，黑龙江伊春人，黑龙江省伊春电业局继电保护所班长，工程师。（黑龙江 伊春 153000）

中图分类号：TM715  文献标识码：A  文章编号：1007-0079（2011）36-0129-01

一、集控站简介

集控站是以计算机和通信技术为基础的，面向的是无人值班变电所的工况和设备，主要任务是对无人值守变电站进行数据采集、操作和控制，是变电站管理运行和管理的区域中心。

集控站自动化系统采用分级管理模式，见图1。调度SCADA/EMS系统作为整个电网的核心，负责与集控站和一些主要的变电站（如电压等级为110kV、220kV及以上的变电站）直接通讯；而集控站作为其它次要变电站的信息汇集点与这些次要变电站直接通讯。集控站位于电网调度自动化系统的中间层，具有承上启下的重要作用。在上行通道过程中，各受控变电站向集控站发送所有的遥信量、遥测量和遥视量（各发电厂、变电站中电气元件状况的视频），再由集控站向电网调度SCADA/EMS系统转发调度所需信息；在下行通道过程中，调度员向集控站发命令（如电话命令），再由集控站对各受控变电站进行远程控制（遥控）和远程调节（遥调）等操作。

二、集控站总体设计

伊春电业局集控站自动化系统作为一套独立的系统，主要由SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，系统监控和数据采集）系统、通信通道、数据传输通道、变电站自动化设备、微机“五防”系统、安防监控系统等构成。

1.集控站SCADA系统

集控站SCADA系统主要由人机交互部分、数据处理部分、计算机网络通信部分、事故追忆与重演部分、事故告警处理部分、报表打印等部分组成。集控站SCADA系统应该能够实现对电网进行实时高效地监测和控制，同时防止非授权操作和误操作。

集控站SCADA系统硬件平台采用前置机-服务器模式，配置比较灵活，服务器采用双机备用的配置方式，具有较高的可靠性；软件平台配置如下：前置机操作系统采用安全可靠高效的Unix操作系统，服务器操作系统采用Windows 2000操作系统，具有友好的用户图形操作界面。前置机与服务器操作系统之间采用TCP/IP通讯协议，能有效地保证通讯的可靠性、稳定性和可扩展性。

在调度大楼设置具有跨平台维护数据库服务器功能的远程维护工作站，通过局域网与集控站进行通讯，实现对远方集控站的运行维护和异常处理。

2.集控站远动通道组织模式

调度关系发生了改变，由原来的集中管理方式变成分层管理方式，即由地调各个变电站变为地调集控站操作队。分层管理方式职责分明，分工明确，既减轻了调度员的工作负担，又不容易造成信息的混乱、操作错误等问题，并且各级自动化系统的信息类型更加规范，提高了系统的可靠性。

目前国内的集控站远动通道组织模式主要有以下三种。

（1）模式一。考虑到节约投资，在集控站建设的初期其远动通道的组织模式往往如下：将变电站的各种数据通过SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）光设备传输到调度大楼光端机房，再由光端机房用PCM（Pulse-code modulation，脉冲编码调制）综合接入设备将集控站所需的数据转接到集控站。

这种模式的优点是实现简单，投资较小，且几乎不影响现有的网络结构和数据业务；缺点是系统之间联系比较薄弱，一旦光端机房出现问题，将导致变电站、集控站和地调信息的全部中断。

此模式的远动通道网络图如图2所示。

（2）模式二。在集控站中增加PCM（脉冲编码调制）设备，在各无人值班变电站增加光交换数据板，以一套PCM设备的两个E1（30路脉码调制PCM简称E1，速率是2.048Mbit/s，也称为2M口）接口，分别与集控站和调度大楼光端机房的PCM相连，实现数据的直接传送。

此模式利用已有设备，以集控站和调度大楼光端机房为两个数据汇集中心，集控站自动化和调度自动化的信号在通信通道上相互独立，既加强了通道的保护能力，又满足了集控站对通信的要求，同时投资也较少。

（3）模式三。电力调度数据专网是电力生产实时信息传输的网络，传输的信息主要是电力调度实时数据、通信监测数据等，是电力安全生产和调度自动化的重要基础，在保证电网安全、稳定、可靠、经济运行方面发挥着重要的作用。

基于调度数据专网，可以实现RTU（Remote Terminal Unit，远程终端单元）、关口电量、电力市场等数据的网络传输，所以，提出了模式三：基于电力调度数据专网的改造模式。

具体做法为：在各无人值守变电站安装数据专网设备，并通过一个E1/2M口到集控站汇集。而有一些变电站传送的远动信号是数据信号，因此需要加装网卡将其改为网络信号再进行传输。这样网络信号与数字信号之间相互连接，能有效地保证安全性、可靠性。

基于电力调度数据专网的改造模式图见图3所示。

（4）模式比较。模式二与模式一相比，模式二的优点是系统可靠性高，即两套系统的数据完全分开进行传输，能切实的保证两套自动化系统的通信通道彼此独立。

模式三与模式二相比，模式二中现有设备利用率高，投资成本低，但模式三中的电网调度数据专网建设更加符合安全防护的要求，且调度数据专网建设是今后的发展方向和必然趋势。因此适宜采用模式三。

三、结束语

目前电网中无人值班变电站越来越普及，无人值班变电站的安全运行对电网的安全有着重要的影响，而集控站系统在无人值班变电站安全运行管理中起着十分重要的作用。在组建集控站系统的过程中，应将调度主站纳入其中，将两者作为一个整体进行全面设计。当然也要结合实际情况，因地制宜。

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