220 kV总降站监控系统改造

陈其伟

自动化

220 kV总降站监控系统改造

陈其伟

（宝钢集团不锈钢有限公司能源环保部，上海200431）

针对宝钢不锈钢220 kV总降站监控系统运行中存在的问题，提出了监控系统改造的目标，并分析了改造的可行性及存在的难点问题，制定相应的解决方案，成功实现了该监控系统的升级改造，大大提高了该监控系统的稳定性及可靠性。

总降站；监控系统；升级改造

1 前言

变电站监控系统是以电子计算机为处理各类电气设备信号及控制的基础平台，取代了常规变电站大量的中央控制屏柜，而且它以监控系统为主、人工为辅的方式，对变电站内日常操作、事故及异常信息进行监视、控制、信息处理，它的稳定、可靠运行对变电站的安全可靠运行尤为重要。本文介绍了宝钢不锈钢220 kV总降站监控系统运行中存在的问题，提出了监控系统改造的目标和原则，分析了改造的可行性及存在的难点问题，并制定相应的解决方案，成功实现了该监控系统的升级改造，改造后大大提高了该监控系统的稳定性及可靠性。

2 改造前监控系统结构

2.1 电气系统一次结构

电气系统一次主接线如图1所示，220 kV进线2回，220 kV联络线1回，220 kV分段2回，220 kV/35kV 120 MVA主变压器4台，35 kV馈线、分段、母联及母线设备共计约40回。

2.2 改造前监控系统结构

改造前，该变电站监控系统网络结构如图2所示，采用分层分布式双以太网结构，分为变电站层和间隔层两层。变电站层包括主机和工作站、220 kV系统测控及通讯装置等；间隔层主要由微机保护装置、测控装置及通讯装置组成。220 kV进线、联络线、分段及主变的保护及测控装置采用集中组屏方式，安装于控制室。35 kV保护装置按电气间隔配置，安装在现场二次小室柜门上。测控装置以SEL系列保护装置为主，测控装置的EIA-485串口经串口设备联网服务器DE-211以双绞线接入网络交换机。

3 改造前存在的主要问题

3.1 通讯网关DE211存在的问题

3.1.1 DE211因运行时间超过10年，近几年故障率较高，主要表现为通讯中断或通讯不稳定。

图2 监控系统结构图

3.1.2 DE211供电电源取自保护装置SEL的串行通讯口（供电电压为5 V），电压本来就低，且随着装置投运的时间变长，SEL装置因电子元件老化导致提供的电源电压会低于5 V，供电电压低，电源的不稳定会导致通讯不稳定，这样就会导致通讯故障，由于采用的是双通道通讯模式，A网通道和B网通道切换较频繁，极易导致通讯数据丢失。

3.1.3 DE211的通讯速率较慢、通讯能力较差，无法满足现代电力系统及时性、通讯负荷较大等要求。

3.1.4 DE 211运行时发热严重，加速了设备的老化。

3.2 网络其他设备存在的主要问题

随着运行时间的变长，交换机、主机、工作站等设备也存在不同程度的老化，主要表现为部份交换机损坏、部份计算机设备系统垃圾较多影响运行速度且频繁出现计算机死机现象，稳定性较差。

4 改造方案

4.1 改造方案

监控系统改造是一项综合性的大型工程，涉及到变电站内大量设备，若规划不合理将导致影响系统安全运行、实施难度较大（或不具有可行性）等问题。根据现场设备的实际情况和存在的问题，采取尽量利用原有设备、原系统结构不做大的调整、后台软件及数据库不做调整的原则，以有效减少施工和调试工作量，这样实施的可行性较强，也便于控制改造带来的潜在风险，制定了如下改造方案。

4.1.1 将站内通讯元件DE211更换成通讯网关UC原7110，UC原7110安装在原DE211的位置，新增

开关电源装置（DC110V/DC24V）给UC7110装置供电，DC110V采取就近供给。

4.1.2 交换机、工作站、服务器，因在平时根据设备状态已陆续予以更换，本次改造不作整体更换，采取对操作系统及数据库进行重装以清除系统垃圾，后续可根据实际运行状态予以局部更换。

4.1.3 网络通讯电缆使用情况良好，本次改造不予更换。

4.1.4 本次改造按主设备逐回停电实施改造，各回路改造结束后对遥控、遥信功能进行调试。

4.2 通讯网关UC-7110的简要介绍

通讯网关主要有数据采集和数据转发两大功能。本次改造方案选用的通讯网关UC-7110，其外观及接口如图3所示。

图3 UC-7110接口图

UC-7110是一款基于RISC架构的工业级嵌入式计算机。它配备有1或2个RS-232/422/485串口和单或双10/100Mbps以太网口，为用户提供灵活多样的通讯模式。该产品的处理器采用的是ARM9 RISC CPU。它的设计结构和现代半导体技术提供了强大的计算引擎和通信功能的CPU，但没有产生太多的热量。用户可以使用内建8MB NORFlash ROM和16MB SDRAM存储空间。此外，存储空间还可以通过SD插槽扩展。UC7110利用双网口或者单网口可以搭建一个实现数据采集和协议转换方面应用的平台，以及1或2个RS-232/422/485串口让你串行连接各种设备。预置的Linux滋Clinux操作系统为软件开发提供了一个开放式平台。您可以将针对普通PC机编写的程序通过GNU交叉编译器轻松导入UC-7110。操作系统、设备驱动程序和您自己的应用程序均可存放在UC-7110的Flash存储器当中。RISC ARM9垣嵌入式Linux实时操作系统，已经成为国内外设计可编程通讯网关的经典组合。

5 结束语

改造后，设备可靠性明显提高，运行性能达到了预期效果。本次改造是在改造回路停电，其余主设备运行的情况下进行的。但如果设备不具备停电条件，只要做好与运行设备的安全隔离措施，施工时只要保证不误碰运行装置的接点、接线端子等，也可在主设备不停电的情况下逐回实施改造。改造后初期，通讯频繁切换的现象没有得到有效解决，后发现是因部份备用回路的保护、测控装置未上电，造成其通讯通道不通，而导致A、B网络频繁切换，于是在后台上将保护、测控装置未上电的备用回路通道禁用，网络频繁切换问题得到有效解决。

[1]张明吉,董慧.基于Linux构建电力自动化设备通讯网关[J].科技风.2011年第20期.

[2]杨鸣.白猛.基于OPC技术的多规约通讯网关设计与实现[J].煤矿现代化.2010年第3期.

Upgrading of the Monitoring System of 220 kV General Step-down Transformer Substation

Chen Qiwei
(The Energy and Environment Protection Department of Baosteel Stainless Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200431,China)

The goal of the upgrading project for the monitoring system of the 220 kV general step-down transformer substation at Baosteel Stainless Steel was put forward aiming at the existing problems in operation of the system.The feasibility and difficult issues of the revamping project were also analyzed and relevant solutions drawn up.As a result the moni原toring system was successfully upgraded,significantly improving the stability and reliability of the system.

general step-down transformer substation;monitoring system;upgrading re原formation

TP311

B

1006-6764（2013）10-0057-03

2013-04-28

陈其伟（1976-），男，2001年毕业于重庆大学电厂动力专业，大学本科学历，工程师，现从事电气设备及自动化管理工作。