500 kV变电站综合自动化系统的改造实例

闵浩

摘 要：对早期投运的安徽某500 kV变电站综合自动化系统存在的一些不足进行总结分析，从系统的网络拓扑结构、设备容量等角度进行认真分析讨论，结合现场的实际情况对该变电站自动化系统提出完整的升级改造方案。

关键词：双光纤环网；以太网；环形；总控装置

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0093-03

变电站作为电网的重要节点，其自动化技术水平直接影响着电网的安全稳定运行。

随着电力系统的发展扩大，电网结构变得越来越复杂，电网对也对变电站自动化系统在安全可靠、精确性、实时动态响应性等方面提出了更高的要求。

1 变电站自动化系统现状及原因分析

1.1 变电站自动化系统现状

500 kV**变电站既是“皖电东送”的重要枢纽，同时也是联系长江南北，构建坚强安徽电网的重要组成。2006年投运初期，该站规模为5串一个半接线的500 kV开关站，为控制成本配套自动化系统设计以开关站模式为蓝本设计。

自动化系统采用南京中德保护控制系统有限公司SICAM SAS自动化系统，总控单元为两台SICAM总控，测控装置以6MD66系列测控单元为主，辅以少量6MD63测控单元，间隔层、间隔层与站控层间网络结构采用了PROFIBUS-FMS/DP总线双光纤环网的结构。

投运初期，双光纤环网结构展现出了结构简单、传输速度快的特点。设备精度、实时动态响应性完全满足500 kV开关站的设计要求。

但是随着电网的发展，至2010年末，500 kV**变电站4年间连续开展了500 kV第六串、第七串扩建、2#主变及双母双分段的220 kV间隔扩建、3#所变间隔扩建、高抗低抗间隔扩建、1#主变扩建等近20次扩建工程，间隔层6MD66系列测控单元总数达到了84台。

随着设备的不断增加SICAM SAS自动化系统出现了遥信上送速度慢、遥测数据变化慢、历史数据呈阶梯状、双光纤环网内设备通讯故障频繁，后台监控系统出现刷屏等现象，特别是1#主变扩建后，遥测数据量越来越多，SICAM总控出现了切换频繁，上传数据异常的情况。

此时站内设备通讯情况与各级调度通讯情况如下。

站内设备通讯结构如图1所示。

1.2 原因分析

与各级调度的通讯结构如图2所示。

分析造成原因主要有以下四点。

①现场接入测控单元过多，超过了SICAM总控设计的最大数，在变化遥测过多时，会导致数据流量过大，阻塞总控缓存，导致上传数据异常。

②双光纤环网接入设备过多，上传数据量过大，导致环网传输效率降低。

③扩建小室距离越来越远，双光纤环网传输距离过长，在没有中继器且光端机的发射光功率和接收灵敏度不变的情况下，光纤衰耗值变大。当环网中某测控单元的通讯模件出现故障时，该点的衰耗被进一步放大，从而导致相邻几台测控单元的通讯出现瞬时中断，在测控通信恢复正常时，当前测控所有数据将上传至后台造成环网内设备通讯频繁故障及刷屏等现象。

④过多设备的接入，导致使得间隔层与站控层间的环网由一个增加到三，使得双光纤环网结构复杂化。

此外，由于环网本身的拓扑结构决定了双光纤环网结构存在维护困难、扩展困难的特点。

2 升级改造方案

根据现场SICAM总控装置和双光纤环网存在的缺陷和因此产生的隐患，制定了改造方案：

2.1 改造总控装置

决定新增2台6MD2200远动通信主单元，采用更高性能的西门子6MD2200作为远动机，向网调、省调、地调、当涂变后台传输数据，解决了数据传输瓶颈。

2.2 改造站控层网络结构

以太网经过若干年的发展，技术上日臻成熟。随着嵌入式以太网微处理器的发展，以太网已十分便利的应用于变电站综合自动化系统。

以太网具有高速、可靠、安全、灵活的特点，使其在变电站综合自动化系统中有广阔的应用前景。新网络采用辅以光纤交换机的星型以太网通信结构，解决了原双光纤环网的种种弊端。

为保证改造过程中500 kV变电站自动化数据的正常传输，特别是联闭锁系统的正常运转，决定将网络结构逐步从双光纤环网向星型以太网改造。

前期将部分测控装置的网络拓扑由环形改为星型结构，减少双光纤环网上的装置数量，保证网络畅通，此时系统采用的星型和光纤环网混合网络。后期逐步过渡到全星型以太网结构。

2.3 改造过程中的处理措施

改造过程中原SICAM总控装置作为新系统中一个数据单元向6MD2200远动通信主单元传输数据，先将原SICAM总控装置联接的不参与联闭锁的测控装置接入新网络，参与联闭锁的测控装置结合停电计划逐渐将退出SICAM总控装置并接入新网络。

测控装置更换网络需要短暂停用设备，并将原双光纤通讯模块更换为双网络通讯模块。

改造后期测控装置全部转移至新网络后，已服役多年的SICAM总控装置退役。

改造前期站内设备通讯情况与各级调度通讯情况如下：

改造前期站内设备通讯结构如图3所示。

改造前期站与各级调度的通讯结构如图4所示。

改造后期站内设备通讯结构，如图5所示。

改造后期站与各级调度的通讯结构，如图6所示。

3 结 语

这次改造最大限度地保证了系统设备运行在改造过程中不受影响。改造完成后，间隔层测控设备的光纤通讯模块更换为双网口通讯模块，通过A、B两个局域网直接接入各保护小室新增的交换机，间隔层间设备可直接通信，不再经过主单元中转。逻辑闭锁在间隔层实现，从而降低了联闭锁逻辑判定过程中主单元的负担。

经升级改造后，该500 kV变电站综合自动化系统网络通讯负荷合理分配，保证通讯负荷不过载，不会出现“瓶颈”现象。此外对站内自动化网络的性能合理划分，根据数据的特征——实时性的要求以及实时性指标的高低进行处理。改造后的网络结构灵活，可扩展性好，维修调试更加方便。

参考文献：

[1] 陈晓捷.泉州500 kV变电站综合自动化系统改造的设计探讨[J].福建建设科技，2009，（5）.

[2] 张国志，贾炜.濮阳500 kV仓颉变电站综合自动化系统技术改造[J].电力建设，2008，（8）.