北疆某供水工程中施工变电所远程集控系统的建设方案及实施策略

1. 概述

北疆某供水工程北起布尔津河, 东南至哈密巴里坤县, 工程跨越阿勒泰地区、昌吉地区、哈密地区, 全长540多公里, 工程于2015年开工建设, 工程施工地点大部分地处荒漠戈壁无人区, 没有水、电、路、通讯资源, 水利工程施工前“四通一平”工程中通电工作计划采用自建40多个110KV、35KV变电站、10KV变电站, 就近接入新疆电力公司变电站, 采用“业主单位独立建设、运行、管理及维护, 服从电力公司统一调度”模式。2016年随着工程的全线陆续开通建设, 工程中建管局自建变电站已建、在建和拟建的变电站将达到40多个, 为了可靠地供电保障, 为实现“少人化、无人化”管理, 在新疆北屯市成立集控中心, 将其中规划的约30个变电站将接入变电站集控系统, 实现统一集中控制。

2. 供水工程电网现状及分析

2.1 现状分析

建管局目前下属3个110k V变电站, 8个已建成35k V变电站, 终期建成共27个35k V变电站。变电站几乎全部在无人荒漠戈壁区, 点多、线长、运行维护距离远、管理难度大等特点, 电网调度现状是采用电话调度方式, 变电站为有人值班运行方式, 管理水平和人力资源效率低下, 电网监控的快速性、实时性正确性都受到很大限制。随着电力系统的发展, 系统的结构和运行方式越来越复杂, 电网安全运行风险大大增加。

国内各地区经济发展情况不同, 电网建设步伐与模式也有所不同, 因此地区电网调度与控制的建设, 应该本着“安全第一、因地制宜”的原则, 建管局供水工程施工变电站多数变电站仍处于分站监控模式, 现阶段重点工作应该是通过变电站、通信改造完成集中监控工作, 以建设调控一体化系统为最终建设目标。

建管局目前调管的变电站主要有3座110k V变电站、27座35k V变电站等, 从电网监控的角度看属于小型电网规模。目前各个变电站设置运行人员, 由建管局供水工程施工变电站远程集控子中心对各个施工变电所行使调度权。

结合建管局各施工变电站运行的实际情况, 通过调控一体化建设需要对调度与变电站监控功能统一考虑。调度与集中控制功能的实现以一套技术支撑平台为基础, 从数据的采集到系统的后台运行都是一体化设计。已建和新建的变电站都接入调控中心, 调度、集控、自动化人员使用与维护同一套系统, 系统对监视、控制、培训仿真、运行管理等调控中心各专业实现全面的技术支撑。从集约化管理角度, 调控一体化模式节约增效更为显著。对于自动化人员, 不需要面向调度和集中控制两套系统;对于通信人员, 厂站与通道只需要接入一套调控系统;对于运行人员, 通过一套调控系统实现电网、变电站运行的全面监控。从投资角度考虑, 一套调度集控系统的建设也最为经济。

2.2 电网调度与控制建设方案

必须要建设一套功能完善、稳定可靠的电网调控自动化系统, 让电网调度人员能够全面、实时监控电网内各变电站的运行状态, 预测和分析电力系统的运行趋势, 提前预控电网安全风险, 迅速准确的处理电网事故。并对电网各变电站的进行集中监控, 实现变电站无人值守运行方式。

建管局所属各变电站按照无人值守考虑, 按照国网标准, 每个站配置安防、视频等系统, 数据上送调度中心。项目建设规模按照常规地调考虑, 功能配置按照常规省调考虑。

根据电力二次系统安全防护“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的总体原则, 将系统分为生产控制大区和管理信息大区。

生产控制区中的业务系统或功能模块 (或子系统) 的典型特征为:是电力生产的重要环节, 直接实现对电力一次系统的实时监控, 纵向使用电力调度数据网络或专用通道, 是安全防护的重点与核心。是电力生产的必要环节, 在线运行但不具备控制功能, 使用电力调度数据网络, 与控制区中的业务系统或功能模块联系紧密。

管理信息大区是指生产控制大区以外的电力企业管理业务系统的集合, 不影响生产控制大区的安全。

3. 供水工程施工变电所远程集控系统的实施策略

参照国网标准, 要实现变电站的无人值守, 变电站需具备远动数据的传输功能, 电能量的数据采集和传输功能, 110k V及以上还要具有保护信息子站的功能, 建设视频监控统一平台, 视频监控主站和站端视频监控系统, 实现变电站视频资源的集中调用和管理。由于已建及在建成变电站的监控系统厂家冗杂, 由各厂家完成工业电视进行视屏接口改造的可操作性不高, 因此由集控视屏监控系统主站厂家完成各子站接口改造。各变电站增设门禁系统等二次安防系统。

项目建设总体目标为下设所有的变电站按无人值班变电站建设, 每个变电站控制, 保护及远动采用微机综合自动化系统, 站控层通过站内通信网络 (双以太网) 互联, 变电站内的信息量 (遥测, 遥信, 遥控, 遥调) 通过远动装置上传到调度中心 (具体规约方式可以采用CDT, 101和104规约) , 实现调控中心对变电站内综自设备的监控功能。箱变系统通过无线或GPRS等传输方式, 实现对箱变, 电流, 电压, 功率等数据的采集。

结合建管局现有已建基础设施, 充分利用建管局北屯一楼一间办公楼改造成为集控中心控制室, 此控制室具备接入运营商网络及建管局通信专网条件及通信电源供电条件。充分利用各个变电站已有的通信设备及视频设备, 利用已建通讯网络、设备及电源, 自建光缆与接入运营商网络, 数据流及视频传入北屯集控中心。

建设视频监控统一平台, 视频监控主站和站端视频监控系统, 实现变电站视频资源的集中调用和管理。实现监视变电站区域内场景情况:监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观状态;辅助监视变电站内隔离开关、CT、PT等高压设备的外观状态。实现监视变电站内主要室内 (高压开关室、电容器室、站用变室、控制室、保护室等) 场景情况。

实现变电站防盗监控, 可进行周界、室内、门禁的报警及安全布、撤防;实现站内消防系统报警联动。

建管局电网调度远程集控系统建设方案的主要内容包括:

施工变电所调度系统, 1、数据采集与监控SCADA。2、视频监控集控平台。3、大屏显示系统。4、控制室建设。

现地自动化改造:1、工业电视系统改造。2、变电所远动接口改造

电网运行监控系统硬件设备由前置机、各类后台应用服务器 (SCADA、、维护开发、WEB等) 、工作站、辅助设备 (如打印机、GPS等) 组成, 并用开放式网络系统实现连接, 在不同网络区域之间采用防火墙或者物理安全装置隔离。电力调度中心的硬件配置满足系统功能和技术指标要求, 系统容量应与调度中心的规划容量相适应;应适应开放式体系结构的要求, 主要设备遵循开放系统和其它相关国际标准;应选用性能优良、符合工业标准的成熟产品。根据系统规模和系统地位不同, 设备具体配置也有所不同。EMS系统应为分布式结构, 由若干台PC服务器、工作站、网络设备及配套设备构成, 不同的应用可分布于不同的计算机节点, 所有应用服务冗余配备且分布部署, 关键应用的计算机硬件应冗余配置, 服务器和工作站等设备应通过冗余配置的网络互连。

主站计算机主要包括数据服务器、各应用服务器、各应用工作站、网络设备。

历史数据服务器:存放历史数据。

应用服务器:存放应用实时数据, 运行各应用的服务进程。

应用工作站:有调度工作站、维护工作站等。

系统为完全跨平台实现, 所有机器均可以用UNIX、LINUX或WINDOWS操作系统。

系统供电系统及时钟对时系统均由原集控系统提供。

通信网络系统:

变电站远程集控中心系统按照统一规划, 分期实施的原则建设, 实现对已建成和即将投运的30座变电站 (27座35k V站, 3座110k V站) 的接入, 并预留后续规划建设各变电站的接入可能和系统扩展能力。接入系统主要通信方式目前现地租用运营商专网, 实现点对点由各变电站到集控中心的通信, 在后期随着光缆建设的情况逐步实现接入自建专网。

按照自建光缆到运营商基站、租用运营商电路通道的方式实现现地各变电所的通信接入。系统通信网络即中间链路是联结生产现场和集控中心的高速公路和桥梁, 使各种数据和各种信息均能有序、高效、快速地传递到目的地, 也是远程监控系统的关键所在。主站与变电站之间的物理连接采用星型连接。主站与变电站之间的数据传输通道目前采用专用通道, 以满足变电站监控系统接入集控中心远动信息的需要。远动通道应满足2Mbit/s的传输速率。可以采用租用通信运营商的2M专用通信线路方式实现。

集控中心配汇聚交换机 (由监控提供) , 各变电站配置2台接入三层交换机 (1台接远动数据, 1台接视频) 。

各变电站通过自建光缆及光纤收发器接入运营商的机房, 实现变电站——运营商机房——集控中心的通信联络。

集控中心为保证对变电站监控的实时性, 必须保证有足够的网络带宽, 保障系统的运行, 尤其是对实时性要求高的生产控制大区。

变电站总的实时数据大小根据监控厂家提供的资料约为511kb (考虑峰值情况下≤1Mb) , 实时数据通过IEC104进行变电站到集控之间的数据传输。各变电站到集控的生产网络需要配备运营商的1个2M电路。以满足数据传输的峰值, 且不影响实时性。

通信组网方式:按照电力二次安全防护要求, 从各变电站到集控中心的通信通道采用SDH-2M独立物理通道。本项目系统远程通讯链路拟租用运营商网络。运营商可以提供完整的解决方案, 费用主要包括接入设备 (如光端机、路由器等) 及通道租用两部分, 其接入方案及费用不包括在本方案中。

暂定需要接入的业务数据包括:升压站监控、电能计量信息、视频监控等。业务数据独享专线的接入方式, 将专线划分为若干个SDH-2M通道 (目前每个变电站按1个2M考虑) , 每个SDH-2M通道传输不同业务的数据。

集控中心生产控制大区 (安全Ⅰ区和安全Ⅱ区) 与各变电站生产控制大区间相关业务系统数据交换网采用1个2M通道。

集控中心至各变电站的用于将视频数据的通道租用1个运营商的6M网络带宽。

其它未列入实时监控的变电站, 在具有移动信号覆盖的情况下, 可考虑采用GPRS的方式采集遥测和遥信量 (实时性要求) , 每个站暂定按64K/h计算 (45M/月) 。费用按每个站每月的流量计算, 不包含在本报告中, 由建设单位与运营商协商。

4. 综述

为了可靠地供电保障, 为实现“少人化、无人化”管理, 在长距离、跨地区的水利工程中施工供电变电所建设集控中心虽然难点多、任务重, 按照建设方案因地制宜的实施策略建成集控中心。必将给运行管理和维护工作带来极大便利, 为水利工程建设提供可靠保障。

摘要：简要介绍了北疆某供水工程施工供电现状, 阐述了北疆某供水工程施工变电所远程集控系统的建设方案, 并详细阐述了实施策略, 并进一步说明在长距离、跨地区的水利工程中施工供电变电所建设集控中心重要性和必要性。

关键词：远程集控系统,北疆某供水工程,施工变电所,集控中心