工控技术:CAN2000变电站综合自动化系统的应用

　　目前，CAN2000变电站综合自动化系统已在沂南电网35kV张庄变电站、青驼变电站中应用，运行2年来取得了较好的运行业绩。下面我就结合该系统在沂南供电公司的运行情况对其性能特点、系统情况等几个方面加以介绍，与大家共同交流、探讨。
　　
　　系统简要介绍：　　

　　CAN2000变电站自动化系统是根据变电站自动化的最新发展趋势，采用最新的软硬件技术研制开发的新一代变电站自动化系统。完成各高压间隔的继电保护、远动监控、低周减载、同期操作、备用电源自投、小电流接地选线、电压并列和切换等功能。广泛应用于110KV及以下电压等级的各种变电站。　

　　该系统设计、制造和试验符合国家有关标准和IEC标准，满足电力部有关规定及反事故措施要求。将先进的电子、网络、计算机技术及时应用到变电站自动化中，使变电站的运行维护操作更加简便实用，为促进变电站更加安全、可靠、经济、稳定地运行提供良好的自动化设备。

　　一、系统性能特点　
　　1、结构合理：　

　　分层分布式结构，系统包含变电站层和间隔层。变电站层由当地监控功能、通讯控制、GPS时钟等装置组成。间隔层在横向按站内一次设备分布式配置单元，由CAx系列测控保护装置等组成。面向对象的设计，使系统结构清晰合理。　

　　2、安全可靠：　　

　　电磁兼容性满足IEC255-22、IEC1000-4、IEC801-5、GB/T14598、DL/T630、DL478等标准要求。系统中各装置相对独立，一个装置故障不影响其它装置运行。保护与测控功能相对独立，测控及通讯网故障都不影响保护功能运行。　

　　保护、测控双CPU并行工作模式，保护CPU仅完成保护功能，测控CPU完成测控通讯及界面操作功能。CPU功能分配合理，不仅可靠性更高，同时与普通测控保护一体化装置相比较实现了在单装置内同时满足国家远动、保护标准的要求。

　　3、使用方便：
　
　　可按用户需求分散安装于高压开关柜或保护小间。
　　
　　各测控保护装置支持当地手动控制及断路器位置显示，保证在紧急情况下仍然有必要的信号系统及控制能力。测控保护装置带汉字液晶显示，结合16键仿微机键盘和创造性的快捷菜单查询模式，即便是第一次接触微机保护的用户也能够快速掌握基本操作。

　　保护、测控一体化设计，简化了硬件设置和二次接线，同时又使结构紧凑、对象对应简洁明了，使用维护方便。
　
　　4、技术先进：　　

　　测控保护装置内采用抢占式实时多任务嵌入式软件内核和模块化程序结构设计。抢占式实时多任务内核能够保证各种任务的并行实时处理和动态切换，提高了CPU的利用效率和任务的实时性，并防止了单个任务空间中数据的偶然破坏造成的系统崩溃，大大提高了装置软件体系的稳定性和可靠性。　

　　独立的保护、测控的交流电流输入回路，测控采用了优化的自动校准、自动跟踪的高精度交流采样技术，免调节、免维护、免校准，测量精度0.2级。校准参数存储于PTCT板卡，增强了装置间的互换性和易维护性。
　
　　系统提供载频自动跟踪技术的FSKMODEM，能自动跟踪载频的变化，适应了国内信道质量差的条件，保证了整个系统的可靠通信。系统采用支持CSMA/CA协议的CANBus网络，允许多主节点、多优先级信息传输，保证信息传输的实时性。CANBus网络经济可靠，双绞线介质中一根接地或任一节点故障均不影响网络运行。

　　二、系统应用简介　　

　　1、系统结构：　

　　以张庄变电站为例，35kV进线二回，10kV母线采用单母线分段的接线方式，出线8回，其自动化系统结构采用2面变压器主保护及后备保护屏、1面35kV线路保护屏、1面10kV线路保护屏、1面后台监控和通讯管理屏。

　　2、网络结构：　

　　采用先进的专为强干扰环境而设计的控制局域网CANbus通讯网络，其访问方式为非破坏性的CSMA/CA，传输介质采用双绞线；站内通过CC200通讯管理单元与CAX200系列测控保护装置通讯，还可以利用串行通道与站内其他智能设备，如电度表、直流屏、五防闭锁系统通讯；通讯控制器通过串行通道与主站、当地功能实现通讯，上传CAN2000系统及通讯采集的站内测控保护信息，同时可接收和转发主站、当地功能下达的各种控制和校时命令。与主站通讯采用载波通道时，可外加“MODEM+防雷盒”实现。　
　
　 3、间隔层的智能单元：　　

　间隔层智能单元包括35kV、10KvCAL211、CAL221线路保护装置、CAT211、CAT212、CAT221、CAT231变压器主保护及后备保护装置、CAC211电容器保护装置、CAM21X综合监控及单元测量装置、CAB211备用电源自投、CAE211、CAE221、CAE231电压并列装置以及CC200通讯管理单元。各保护装置功能相对独立，结构简洁、紧凑，依赖EMC抗干扰技术和抗强震动设计，可分散安装于高压开关柜。保护、测控功能相对独立，测控及通讯网故障都不影响保护功能运行。CPU以PHILIPS公司XA-S3单片机为核心，完成模数转换、计算及逻辑运算等功能。CPU插件采用多层印刷板，大大提高了抗电磁干扰能力，增强了硬件系统的工作可靠性。

　　保护、测量、控制、通讯一体化，大大简化了硬件配置和二次接线，有效降低了PT负载，使站内二次电缆大大简化，节省了投资也便于维护。
　
　　4、后台监控和通讯系统：
　　
　　变电站后台监控系统平台IES-SL300采用一体化工作站，将通讯控制器、当地后台监控功能集成于一体（也可独立提供）。设计了更加灵活的规约处理模式，特别是提供强大的基于以太网TCP/IP协议的网络化支持，为变电站自动化的网络化应用提供了更为优秀的解决方案。
　　
　　①系统特性：IES-SL300系统具有完备的通讯功能。能够支持CAN网通讯；支持RS232/422/485方式的串行通讯；支持基于TCP/IP的以太网通讯；具有基本的SCADA数据采集与控制功能，能够以图形或表格的形式实现原来的一些信号屏的功能和二次设备的管理功能。　

　　②系统配置：采用INTEL低功耗奔腾CPU,免风扇设计，以电子硬盘为系统实时运行存储介质，运行可靠，访问速度快，抗干扰能力强。软件系统选用Windows嵌入式的产品，不使用虚拟内存，特别适合无人职守的运行要求。数据库采用ODBC或SQL编程，使用ACCESS数据库文件格式存储数据。基于Client/Server方式设计，便于功能扩展，选用PCAnywhere作为远程维护软件，功能强大。

　　5、CAN2000系统功能：　　

　　①数据量采集与处理：
　　
　　装置设计有完整的测量功能，为了保证数据量的测量精度，测量模拟量同保护模拟量是分别接入的。同时，还设计有开关量、直流模拟量、脉冲量的测量。选择三表法或两表法可以测量电流、电压、有功、无功、功率因数和频率等量。测量电流输入同保护电流输入独立。装置采用自跟踪、自校验、自补偿、免调节技术，测量精度高。
　
　　②控制功能：　

　　装置操作插件可以完成跳合闸出口保持、防跳、断路器压力闭锁及就地跳合闸、断路器位置的当地显示功能。装置具有远方/就地切换功能，当转换开关放在就地位置时，将闭锁所有的遥控功能，当切换开关放在远方位置时，在后台机、远动主站的上能够遥控断路器跳合闸操作。
　　
　　③保护信息：　
　
　　自动化系统与微机保护进行双向数据通信，保护装置向系统传送保护动作信号、整定值组别、运行监视等信息。在当地后台监控及和远动主站上能够实现微机保护整定值的召唤、下发、组别切换、投/退及信号复归等功能。
　
　　④人机会话：
　
　　以多种形式显示变电站一次设备信息，包括：接线图、棒图、曲线图、数据表等。能够人工或自动打印图形、报表；可以显示遥测越限报警、遥测越限恢复、遥信正常变位、事故变位、SOE事项、遥调、遥控事项以及操作结果、操作员操作记录等；执行遥调、遥控操作、进行遥信、遥测量的人工置数，设置旁母替代、开关检修、接地等标志；显示保护信息列表，显示母线电压、厂站负荷等数据的实时和历史曲线；可进行事故追忆，显示追忆数据。

　　三、实际运行情况　

　　CAN2000变电站综合自动化系统具有面向对象、分层分布等特点，该系统设计、制造和试验符合国家有关标准和IEC标准，满足电力部有关规定及反事故措施要求。将先进的电子、网络、计算机技术及时应用到变电站自动化中，使变电站的运行维护操作更加简便实用，为促进变电站更加安全、可靠、经济、稳定地运行提供良好的自动化设备。其实际运行结果令人满意，主要表现在以下几个方面：　

　　(1)、系统稳定可靠，具有高度的可靠性和抗干扰能力，未发现因为监控系统负载过重或电磁干扰导致的网络阻塞、系统出错现象。

　　(2)、系统对异常、事故处理及时、恰当。电网事故时，自动推出画面或提示信息，发出严重警告，并打印记录。

　　(3)、实现了自动抄表，对电网运行的整点参数，自动处理储存，定时打印报表。

　　(4)、通过调度主站模拟屏和调度工作站，即可完成电网的监测、操作。

　　(5)、变电站实现了无人值班，四遥功能的准确无误，为安全运行提供了保障。
　　
　　四、系统存在的问题　　

　　CAN2000虽然是一套技术先进的综合自动化系统，但是在实际运行中也发现了一些小的缺陷，希望厂家能够进一步完善：

　　(1)装置液晶屏显示的P、Q测量值为内部处理值，与一次值并不对应。

　　(2)在后台机进行二次设备参数编辑后，不能同时传送到IES-SL300管理机上，需要人工拷贝。

　　(3)在进行图形编辑时发现，个别刀闸在IES-SL300管理机数据库中显示分闸，图形仍然显示在合闸位置。