CAN2000變電站綜合自動化系統的應用
目前，CAN2000變電站綜合自動化系統已在沂南電網35kV張莊變電站、青駝變電站中應用，運行2年來取得了較好的運行業績。下面我就結合該系統在沂南供電公司的運行情況對其性能特點、系統情況等幾個方面加以介紹，與大家共同交流、探討。
系統簡要介紹：
CAN2000變電站自動化系統是根據變電站自動化的最新發展趨勢，采用最新的軟硬件技術研制開發的新一代變電站自動化系統。完成各高壓間隔的繼電保護、遠動監控、低周減載、同期操作、備用電源自投、小電流接地選線、電壓并列和切換等功能。廣泛應用于110KV及以下電壓等級的各種變電站。
該系統設計、制造和試驗符合國家有關標準和IEC標準，滿足電力部有關規定及反事故措施要求。將先進的電子、網絡、計算機技術及時應用到變電站自動化中，使變電站的運行維護操作更加簡便實用，為促進變電站更加安全、可靠、經濟、穩定地運行提供良好的自動化設備。
一、系統性能特點
1、結構合理：
分層分布式結構，系統包含變電站層和間隔層。變電站層由當地監控功能、通訊控制、GPS時鐘等裝置組成。間隔層在橫向按站內一次設備分布式配置單元，由CAx系列測控保護裝置等組成。面向對象的設計，使系統結構清晰合理。
2、安全可靠：
電磁兼容性滿足IEC255-22、IEC1000-4、IEC801-5、GB/T14598、DL/T630、DL478等標準要求。系統中各裝置相對獨立，一個裝置故障不影響其它裝置運行。保護與測控功能相對獨立，測控及通訊網故障都不影響保護功能運行。
保護、測控雙CPU并行工作模式，保護CPU僅完成保護功能，測控CPU完成測控通訊及界面操作功能。CPU功能分配合理，不僅可靠性更高，同時與普通測控保護一體化裝置相比較實現了在單裝置內同時滿足國家遠動、保護標準的要求。
3、使用方便：
可按用戶需求分散安裝于高壓開關柜或保護小間。
各測控保護裝置支持當地手動控制及斷路器位置顯示，保證在緊急情況下仍然有必要的信號系統及控制能力。測控保護裝置帶漢字液晶顯示，結合16鍵仿微機鍵盤和創造性的快捷菜單查詢模式，即便是第一次接觸微機保護的用戶也能夠快速掌握基本操作。
保護、測控一體化設計，簡化了硬件設置和二次接線，同時又使結構緊湊、對象對應簡潔明了，使用維護方便。
4、技術先進：
測控保護裝置內采用搶占式實時多任務嵌入式軟件內核和模塊化程序結構設計。搶占式實時多任務內核能夠保證各種任務的并行實時處理和動態切換，提高了CPU的利用效率和任務的實時性，并防止了單個任務空間中數據的偶然破壞造成的系統崩潰，大大提高了裝置軟件體系的穩定性和可靠性。
獨立的保護、測控的交流電流輸入回路，測控采用了優化的自動校準、自動跟蹤的高精度交流采樣技術，免調節、免維護、免校準，測量精度0.2級。校準參數存儲于PTCT板卡，增強了裝置間的互換性和易維護性。
系統提供載頻自動跟蹤技術的FSKMODEM，能自動跟蹤載頻的變化，適應了國內信道質量差的條件，保證了整個系統的可靠通信。系統采用支持CSMA/CA協議的CANBus網絡，允許多主節點、多優先級信息傳輸，保證信息傳輸的實時性。CANBus網絡經濟可靠，雙絞線介質中一根接地或任一節點故障均不影響網絡運行。
二、系統應用簡介
1、系統結構：
以張莊變電站為例，35kV進線二回，10kV母線采用單母線分段的接線方式，出線8回，其自動化系統結構采用2面變壓器主保護及后備保護屏、1面35kV線路保護屏、1面10kV線路保護屏、1面后臺監控和通訊管理屏。
2、網絡結構：
采用先進的專為強干擾環境而設計的控制局域網CANbus通訊網絡，其訪問方式為非破壞性的CSMA/CA，傳輸介質采用雙絞線；站內通過CC200通訊管理單元與CAX200系列測控保護裝置通訊，還可以利用串行通道與站內其他智能設備，如電度表、直流屏、五防閉鎖系統通訊；通訊控制器通過串行通道與主站、當地功能實現通訊，上傳CAN2000系統及通訊采集的站內測控保護信息，同時可接收和轉發主站、當地功能下達的各種控制和校時命令。與主站通訊采用載波通道時，可外加“MODEM+防雷盒”實現。
3、間隔層的智能單元：
間隔層智能單元包括35kV、10KvCAL211、CAL221線路保護裝置、CAT211、CAT212、CAT221、CAT231變壓器主保護及后備保護裝置、CAC211電容器保護裝置、CAM21X綜合監控及單元測量裝置、CAB211備用電源自投、CAE211、CAE221、CAE231電壓并列裝置以及CC200通訊管理單元。各保護裝置功能相對獨立，結構簡潔、緊湊，依賴EMC抗干擾技術和抗強震動設計，可分散安裝于高壓開關柜。保護、測控功能相對獨立，測控及通訊網故障都不影響保護功能運行。CPU以PHILIPS公司XA-S3單片機為核心，完成模數轉換、計算及邏輯運算等功能。CPU插件采用多層印刷板，大大提高了抗電磁干擾能力，增強了硬件系統的工作可靠性。
保護、測量、控制、通訊一體化，大大簡化了硬件配置和二次接線，有效降低了PT負載，使站內二次電纜大大簡化，節省了投資也便于維護。
4、后臺監控和通訊系統：
變電站后臺監控系統平臺IES-SL300采用一體化工作站，將通訊控制器、當地后臺監控功能集成于一體（也可獨立提供）。設計了更加靈活的規約處理模式，特別是提供強大的基于以太網TCP/IP協議的網絡化支持，為變電站自動化的網絡化應用提供了更為優秀的解決方案。
?、傧到y特性：IES-SL300系統具有完備的通訊功能。能夠支持CAN網通訊；支持RS232/422/485方式的串行通訊；支持基于TCP/IP的以太網通訊；具有基本的SCADA數據采集與控制功能，能夠以圖形或表格的形式實現原來的一些信號屏的功能和二次設備的管理功能。
②系統配置：采用INTEL低功耗奔騰CPU,免風扇設計，以電子硬盤為系統實時運行存儲介質，運行可靠，訪問速度快，抗干擾能力強。軟件系統選用Windows嵌入式的產品，不使用虛擬內存，特別適合無人職守的運行要求。數據庫采用ODBC或SQL編程，使用ACCESS數據庫文件格式存儲數據?；贑lient/Server方式設計，便于功能擴展，選用PCAnywhere作為遠程維護軟件，功能強大。
5、CAN2000系統功能：
①數據量采集與處理：
裝置設計有完整的測量功能，為了保證數據量的測量精度，測量模擬量同保護模擬量是分別接入的。同時，還設計有開關量、直流模擬量、脈沖量的測量。選擇三表法或兩表法可以測量電流、電壓、有功、無功、功率因數和頻率等量。測量電流輸入同保護電流輸入獨立。裝置采用自跟蹤、自校驗、自補償、免調節技術，測量精度高。
②控制功能：
裝置操作插件可以完成跳合閘出口保持、防跳、斷路器壓力閉鎖及就地跳合閘、斷路器位置的當地顯示功能。裝置具有遠方/就地切換功能，當轉換開關放在就地位置時，將閉鎖所有的遙控功能，當切換開關放在遠方位置時，在后臺機、遠動主站的上能夠遙控斷路器跳合閘操作。
③保護信息：
自動化系統與微機保護進行雙向數據通信，保護裝置向系統傳送保護動作信號、整定值組別、運行監視等信息。在當地后臺監控及和遠動主站上能夠實現微機保護整定值的召喚、下發、組別切換、投/退及信號復歸等功能。
?、苋藱C會話：
以多種形式顯示變電站一次設備信息，包括：接線圖、棒圖、曲線圖、數據表等。能夠人工或自動打印圖形、報表；可以顯示遙測越限報警、遙測越限恢復、遙信正常變位、事故變位、SOE事項、遙調、遙控事項以及操作結果、操作員操作記錄等；執行遙調、遙控操作、進行遙信、遙測量的人工置數，設置旁母替代、開關檢修、接地等標志；顯示保護信息列表，顯示母線電壓、廠站負荷等數據的實時和歷史曲線；可進行事故追憶，顯示追憶數據。
三、實際運行情況
CAN2000變電站綜合自動化系統具有面向對象、分層分布等特點，該系統設計、制造和試驗符合國家有關標準和IEC標準，滿足電力部有關規定及反事故措施要求。將先進的電子、網絡、計算機技術及時應用到變電站自動化中，使變電站的運行維護操作更加簡便實用，為促進變電站更加安全、可靠、經濟、穩定地運行提供良好的自動化設備。其實際運行結果令人滿意，主要表現在以下幾個方面：
(1)、系統穩定可靠，具有高度的可靠性和抗干擾能力，未發現因為監控系統負載過重或電磁干擾導致的網絡阻塞、系統出錯現象。
(2)、系統對異常、事故處理及時、恰當。電網事故時，自動推出畫面或提示信息，發出嚴重警告，并打印記錄。
(3)、實現了自動抄表，對電網運行的整點參數，自動處理儲存，定時打印報表。
(4)、通過調度主站模擬屏和調度工作站，即可完成電網的監測、操作。
(5)、變電站實現了無人值班，四遙功能的準確無誤，為安全運行提供了保障。
四、系統存在的問題
CAN2000雖然是一套技術先進的綜合自動化系統，但是在實際運行中也發現了一些小的缺陷，希望廠家能夠進一步完善：
(1)裝置液晶屏顯示的P、Q測量值為內部處理值，與一次值并不對應。
(2)在后臺機進行二次設備參數編輯后，不能同時傳送到IES-SL300管理機上，需要人工拷貝。
(3)在進行圖形編輯時發現，個別刀閘在IES-SL300管理機數據庫中顯示分閘，圖形仍然顯示在合閘位置。
系統簡要介紹：
CAN2000變電站自動化系統是根據變電站自動化的最新發展趨勢，采用最新的軟硬件技術研制開發的新一代變電站自動化系統。完成各高壓間隔的繼電保護、遠動監控、低周減載、同期操作、備用電源自投、小電流接地選線、電壓并列和切換等功能。廣泛應用于110KV及以下電壓等級的各種變電站。
該系統設計、制造和試驗符合國家有關標準和IEC標準，滿足電力部有關規定及反事故措施要求。將先進的電子、網絡、計算機技術及時應用到變電站自動化中，使變電站的運行維護操作更加簡便實用，為促進變電站更加安全、可靠、經濟、穩定地運行提供良好的自動化設備。
一、系統性能特點
1、結構合理：
分層分布式結構，系統包含變電站層和間隔層。變電站層由當地監控功能、通訊控制、GPS時鐘等裝置組成。間隔層在橫向按站內一次設備分布式配置單元，由CAx系列測控保護裝置等組成。面向對象的設計，使系統結構清晰合理。
2、安全可靠：
電磁兼容性滿足IEC255-22、IEC1000-4、IEC801-5、GB/T14598、DL/T630、DL478等標準要求。系統中各裝置相對獨立，一個裝置故障不影響其它裝置運行。保護與測控功能相對獨立，測控及通訊網故障都不影響保護功能運行。
保護、測控雙CPU并行工作模式，保護CPU僅完成保護功能，測控CPU完成測控通訊及界面操作功能。CPU功能分配合理，不僅可靠性更高，同時與普通測控保護一體化裝置相比較實現了在單裝置內同時滿足國家遠動、保護標準的要求。
3、使用方便：
可按用戶需求分散安裝于高壓開關柜或保護小間。
各測控保護裝置支持當地手動控制及斷路器位置顯示，保證在緊急情況下仍然有必要的信號系統及控制能力。測控保護裝置帶漢字液晶顯示，結合16鍵仿微機鍵盤和創造性的快捷菜單查詢模式，即便是第一次接觸微機保護的用戶也能夠快速掌握基本操作。
保護、測控一體化設計，簡化了硬件設置和二次接線，同時又使結構緊湊、對象對應簡潔明了，使用維護方便。
4、技術先進：
測控保護裝置內采用搶占式實時多任務嵌入式軟件內核和模塊化程序結構設計。搶占式實時多任務內核能夠保證各種任務的并行實時處理和動態切換，提高了CPU的利用效率和任務的實時性，并防止了單個任務空間中數據的偶然破壞造成的系統崩潰，大大提高了裝置軟件體系的穩定性和可靠性。
獨立的保護、測控的交流電流輸入回路，測控采用了優化的自動校準、自動跟蹤的高精度交流采樣技術，免調節、免維護、免校準，測量精度0.2級。校準參數存儲于PTCT板卡，增強了裝置間的互換性和易維護性。
系統提供載頻自動跟蹤技術的FSKMODEM，能自動跟蹤載頻的變化，適應了國內信道質量差的條件，保證了整個系統的可靠通信。系統采用支持CSMA/CA協議的CANBus網絡，允許多主節點、多優先級信息傳輸，保證信息傳輸的實時性。CANBus網絡經濟可靠，雙絞線介質中一根接地或任一節點故障均不影響網絡運行。
二、系統應用簡介
1、系統結構：
以張莊變電站為例，35kV進線二回，10kV母線采用單母線分段的接線方式，出線8回，其自動化系統結構采用2面變壓器主保護及后備保護屏、1面35kV線路保護屏、1面10kV線路保護屏、1面后臺監控和通訊管理屏。
2、網絡結構：
采用先進的專為強干擾環境而設計的控制局域網CANbus通訊網絡，其訪問方式為非破壞性的CSMA/CA，傳輸介質采用雙絞線；站內通過CC200通訊管理單元與CAX200系列測控保護裝置通訊，還可以利用串行通道與站內其他智能設備，如電度表、直流屏、五防閉鎖系統通訊；通訊控制器通過串行通道與主站、當地功能實現通訊，上傳CAN2000系統及通訊采集的站內測控保護信息，同時可接收和轉發主站、當地功能下達的各種控制和校時命令。與主站通訊采用載波通道時，可外加“MODEM+防雷盒”實現。
3、間隔層的智能單元：
間隔層智能單元包括35kV、10KvCAL211、CAL221線路保護裝置、CAT211、CAT212、CAT221、CAT231變壓器主保護及后備保護裝置、CAC211電容器保護裝置、CAM21X綜合監控及單元測量裝置、CAB211備用電源自投、CAE211、CAE221、CAE231電壓并列裝置以及CC200通訊管理單元。各保護裝置功能相對獨立，結構簡潔、緊湊，依賴EMC抗干擾技術和抗強震動設計，可分散安裝于高壓開關柜。保護、測控功能相對獨立，測控及通訊網故障都不影響保護功能運行。CPU以PHILIPS公司XA-S3單片機為核心，完成模數轉換、計算及邏輯運算等功能。CPU插件采用多層印刷板，大大提高了抗電磁干擾能力，增強了硬件系統的工作可靠性。
保護、測量、控制、通訊一體化，大大簡化了硬件配置和二次接線，有效降低了PT負載，使站內二次電纜大大簡化，節省了投資也便于維護。
4、后臺監控和通訊系統：
變電站后臺監控系統平臺IES-SL300采用一體化工作站，將通訊控制器、當地后臺監控功能集成于一體（也可獨立提供）。設計了更加靈活的規約處理模式，特別是提供強大的基于以太網TCP/IP協議的網絡化支持，為變電站自動化的網絡化應用提供了更為優秀的解決方案。
?、傧到y特性：IES-SL300系統具有完備的通訊功能。能夠支持CAN網通訊；支持RS232/422/485方式的串行通訊；支持基于TCP/IP的以太網通訊；具有基本的SCADA數據采集與控制功能，能夠以圖形或表格的形式實現原來的一些信號屏的功能和二次設備的管理功能。
②系統配置：采用INTEL低功耗奔騰CPU,免風扇設計，以電子硬盤為系統實時運行存儲介質，運行可靠，訪問速度快，抗干擾能力強。軟件系統選用Windows嵌入式的產品，不使用虛擬內存，特別適合無人職守的運行要求。數據庫采用ODBC或SQL編程，使用ACCESS數據庫文件格式存儲數據?；贑lient/Server方式設計，便于功能擴展，選用PCAnywhere作為遠程維護軟件，功能強大。
5、CAN2000系統功能：
①數據量采集與處理：
裝置設計有完整的測量功能，為了保證數據量的測量精度，測量模擬量同保護模擬量是分別接入的。同時，還設計有開關量、直流模擬量、脈沖量的測量。選擇三表法或兩表法可以測量電流、電壓、有功、無功、功率因數和頻率等量。測量電流輸入同保護電流輸入獨立。裝置采用自跟蹤、自校驗、自補償、免調節技術，測量精度高。
②控制功能：
裝置操作插件可以完成跳合閘出口保持、防跳、斷路器壓力閉鎖及就地跳合閘、斷路器位置的當地顯示功能。裝置具有遠方/就地切換功能，當轉換開關放在就地位置時，將閉鎖所有的遙控功能，當切換開關放在遠方位置時，在后臺機、遠動主站的上能夠遙控斷路器跳合閘操作。
③保護信息：
自動化系統與微機保護進行雙向數據通信，保護裝置向系統傳送保護動作信號、整定值組別、運行監視等信息。在當地后臺監控及和遠動主站上能夠實現微機保護整定值的召喚、下發、組別切換、投/退及信號復歸等功能。
?、苋藱C會話：
以多種形式顯示變電站一次設備信息，包括：接線圖、棒圖、曲線圖、數據表等。能夠人工或自動打印圖形、報表；可以顯示遙測越限報警、遙測越限恢復、遙信正常變位、事故變位、SOE事項、遙調、遙控事項以及操作結果、操作員操作記錄等；執行遙調、遙控操作、進行遙信、遙測量的人工置數，設置旁母替代、開關檢修、接地等標志；顯示保護信息列表，顯示母線電壓、廠站負荷等數據的實時和歷史曲線；可進行事故追憶，顯示追憶數據。
三、實際運行情況
CAN2000變電站綜合自動化系統具有面向對象、分層分布等特點，該系統設計、制造和試驗符合國家有關標準和IEC標準，滿足電力部有關規定及反事故措施要求。將先進的電子、網絡、計算機技術及時應用到變電站自動化中，使變電站的運行維護操作更加簡便實用，為促進變電站更加安全、可靠、經濟、穩定地運行提供良好的自動化設備。其實際運行結果令人滿意，主要表現在以下幾個方面：
(1)、系統穩定可靠，具有高度的可靠性和抗干擾能力，未發現因為監控系統負載過重或電磁干擾導致的網絡阻塞、系統出錯現象。
(2)、系統對異常、事故處理及時、恰當。電網事故時，自動推出畫面或提示信息，發出嚴重警告，并打印記錄。
(3)、實現了自動抄表，對電網運行的整點參數，自動處理儲存，定時打印報表。
(4)、通過調度主站模擬屏和調度工作站，即可完成電網的監測、操作。
(5)、變電站實現了無人值班，四遙功能的準確無誤，為安全運行提供了保障。
四、系統存在的問題
CAN2000雖然是一套技術先進的綜合自動化系統，但是在實際運行中也發現了一些小的缺陷，希望廠家能夠進一步完善：
(1)裝置液晶屏顯示的P、Q測量值為內部處理值，與一次值并不對應。
(2)在后臺機進行二次設備參數編輯后，不能同時傳送到IES-SL300管理機上，需要人工拷貝。
(3)在進行圖形編輯時發現，個別刀閘在IES-SL300管理機數據庫中顯示分閘，圖形仍然顯示在合閘位置。
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