变电站模块化建设篇1
2000年后，35kV、10kV的开关设备开始分别在工厂安装在预制箱体内，实现了变电站模块化的第二阶段即35kV变电站的两侧箱式阶段，实现了局部模块化，箱体内仍选用常规开关柜，体积大、运输和吊装不便、操作走廊小、维护不便等问题仍然存在。
2006年开始提出全封闭、全绝缘的模块化变电站思路。高压开关选用封闭式组合电器，进出线用拔插式电缆接头连接，中压设备及二次设备都在预装式箱体内，在工厂内完成设计、制造、安装和内部电气接线，出厂前整组调试合格后再通过现场整体调试即可完成变电站的建设，这样形成了变电站模块化的第二阶段即66～110kV模块化变电站阶段。
2011年实现了35kV变电站除主变压器放置户外，其它所有设备箱式化，并且各模块在设计中可以进行整合。各模块分别在工厂内预制、调试完成，现场安装时只需将一二次电缆简单连接即可完成变电站建设，这样实现变电站模块化的第四阶段即35kV箱式模块化变电站。
模块化变电站总体概述
模块化变电站提出了一种变电站建设的新模式，它可将变电站划分为高压开关、主变压器、中压开关、综合自动化、中压配套设备五个主要功能模块。
高压开关功能模块为进出线采用拔插式电缆接头连接的气体绝缘封闭式组合电器；主变压器模块的变压器高压进线采用拔插式电缆接头结构，中压出线采用多股电缆或全绝缘封闭母线桥架方式；中压开关模块内采用一体化预装式开关室或户外绝缘全封闭组合电器；综合自动化模块采用一体化预装式控制室；中压配套装置模块包括无功补偿装置、接地变压器、消弧线圈等配套设备。中压开关柜、综合自动化、中压配套设备等模块中的主要设备均安装在非金属箱体。
以上各功能模块在工厂中预制并调试完成，现场安装时只需将高压开关、主变压器、中压开关及中压配套设备等模块采用一次电缆进行连接，综合自动化模块与其它模块采用二次电缆及通讯线路进行连接，最后进行整体调试即可完成变电站的建设。
模块化变电站的技术特点
高压开关模块。110kV及以上电压等的各种封闭式组合电器可以作为高压进出线模块的基础，此类设备集成化程度高，可配置电压互感器、电流互感器、避雷器等多种设备。如果进出线采用工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点，可更方便于安装及运行中的维护。
变压器模块。主变压器仍采用户外常规布置，为了减少现场接线工作量，变压器模块需要对变压器的进出线端子进行改进，一次侧采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连，二次侧可以考虑电缆或架空两种出线方式，但需采取绝缘封闭措施。
中压开关模块。35kV及10kV进出线模块有两种模式：拼装式和户外箱式。拼装式最初是采用常规的手车式或固定式户内开关柜，由于常规开关柜体积大而造成整体模块的体积庞大，运输、吊装困难，箱体内的维护通道也比较狭窄，厂家和用户都感到不便；近几年来，进出线模块开始采用以永磁机构真空开关为基础的紧凑型开关柜或气体绝缘封闭式开关柜，由于体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便等优点，提高了这种模式的可行性，已应用于35kV及110kV变电站。这种模式将以上类型的开关柜拼装到一个预制的箱体内，箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料，中间填充隔热材料，同时箱体内设计合理的通风系统，并且安装空调设备，使箱体具有防潮、隔热、防凝露等性能。另一种模式是户外共箱式，将开关设备装在充气箱体内，电缆接头作为进出线连接，并兼隔离断口功能，外边再加防护壳体。这种模式相当于使用35kV户外型封闭式组合电器或10kV户外环网柜。这些设备结构紧凑，体积小，维护少，布局简捷，使变电站的建设和运行更加简化，工厂化特点更加突出，其实现的技术关键点主要有两个，一是开关设备的免维护，二是大电流参数的电缆接头。由于35kV电压等级较少有户外型封闭式组合电器产品，模块化变电站的中压进出线模块主要采用的仍是拼装式。
变电站的技术经济比较
综合自动化模块。综合自动化模块主要包括变电站综合自动化系统、交直流电源设备、通信系统设备、图像监控设备、故障录波设备及微机五防设备等。其中35kV及10kV保护设备在一体化预装式开关室中分散安装，其余部分放置在一体化预装式控制室内。
中压配套装置模块。无功补偿和消弧线圈可以敞开式布置加顶罩，也可采用户内成套设备安装在箱体内，小容量变电站也可与出线模块合并为一个模；接地变压器、站用变均采用干式电气设备放置于箱体内。
其余辅助设备。辅助设备中包括变电站消防系统、防雷及接地系统、照明系统、采暖系统、排水系统等。
模块化变电站与35kV常规变电站的技术经济比较
主变压器：变电站最终建设2台三相双绕组自冷式全密封有载调压变压器，容量为5000kVa，电压等级为35/10.5kV。
35kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，进出线4回，本期1回，配电装置按31.5ka短路电流水平设计。
310kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，出线8回，本期4回，配电装置按25ka短路电流水平设计。
无功补偿：配置1组600+600=1200kvar无功补偿并联电容器组。
从以上比较数据可知，模块化变电站整体投资与常规户内站相当，略高于全户外建站方式。由于采用了小型化开关柜（充气柜及永磁操动机构）设备费高于常规建站方式，但在土建筑工程费（地基、围墙、场平、电缆沟道等）、安装工程费（电气一、二次设备安装、接地等）及其它费用（征地、人工、管理费等）节省了大量费用，由此可见，采用模块化变电站不仅可提高设备的整体运行性能，而且能大量的节省占地面积，简化了建设步骤，减少了现场施工量，缩短了施工周期，为工程尽早送电，创造了必要条件。
变电站模块化建设篇2
关键词：调度实时系统；数字化变电站；接入研究
abstract:thispaperthroughthedetaileddesignofieC61850communicationsnetworktoshutdown,thedataflowofthecommunicationgatewaymachine,modelconversion,hardware,software,andotherissueswerediscussed.Keywords:schedulingreal-timesystems;digitalsubstation;accessresearch
中图分类号：tm73文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）
0引言
随着我国对数字化变电站建设的逐步推广，越来越多的老旧变电站将通过数字化改造后遵循ieC61850标准。但大多数变电站与调度中心之间的通讯仍采用传统的ieC60870-5-101或ieC60870-5-104等远动通讯协议，由于传统的远动通信协议采用的面向信息点的方式，仅规定了数据报文格式的统一，缺乏对变电站系统的统一建模和描述，互操作性差，与ieC61850标准不兼容，必须要进行协议转化，才能实现变电站与调度中心的无缝集成。
目前，有关ieC61850的研究主要集中于变电站内，将ieC61850应用于远动实现变电站到调度中心通信的研究还是不多。为了今后实现变电站数字化改造后平稳接入调度自动化系统，本文的研究可以提供一些参考。
1数字化变电站与ieC61850标准简介
1.1数字化变电站定义
数字化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，建立在ieC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站的主要特征是“全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化”，即变电站内的信息全部做到数字化，网络通信体系基于ieC61850标准，信息模型达到标准化。数字化变电站的核心是ieC61850标准，ieC61850是数字化变电站的信息描述方法和通信协议。
1.2ieC61850标准简介
ieC61850标准是由国际电工委员会于2004年颁布的，是应用于变电站通信网络和系统的最新国际标准，它吸收了ieC60870系列标准和UCa的经验，同时吸收了很多先进的技术，对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统（SaS）的设计产生深刻的影响。它不仅应用在变电站内，而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。
2调度自动化实时系统与数字化变电站接入的方案
2.1方案一：调度主站集成ieC61850模块
可以在调度自动化主站系统的前置程序中开发ieC61850模块，数字化变电站通过调度数据网络与主站通讯，调度运行系统中的ieC61850模块通过调度数据网络与间隔层的ieD通讯，接收间隔层ieD的数据，实现调度自动化实时系统与变电站的接入。
图1主站集成ieC61850模块示意图
2.2方案二：采用ieC61850通讯网关机
可以在变电站的站控层与调度自动化系统之间采用一台ieC61850通讯网关机，作为变电站内ieD的通信，网关机通过变电站的站控层网络与间隔层ieD通信，接收间隔层ieD的数据，同时通过电力调度数据网与调度主站通信，向主站上送远动数据。可选择按照ieC61850协议或60870-101/104协议。
图2站端配置ieC61850网关机
2.3方案比较
方案一的优点是不增加硬件设备，只需完善调度主站前置ieC61850软件模块，调度主站直接通过数据网络与站控层的ieD通讯，变电站的信息直接转化为调度数据模型。缺点是调试工作主要集中在主站进行，一旦调试时间长，可能影响调度自动化实时系统运行；
方案2的优点是通过增加一台网关机把ieC61850数据模型转化调度主站的通讯规约，实现通讯协议的转换功能，只在主站增加相应的接收通道，不影响调度系统的运行，避免了ieD直接接入调度数据网，提高了系统安全性。缺点是需要一定的硬件投资。
综合分析和比较后，笔者认为方案二较可行。
3ieC61850通讯网关机的实现
3.1通信数据流
网关机与变电站的ieD设备通信建立mmS连接时是客户端，与调度主站通信时是服务端。它是ieC61850通信服务网关，在SCaDa系统中负责接入智能电子装置ieDs并将智能装置数据模型转换为调度目前兼容的ieC60870-101/104协议送往SCaDa。
网关机系统由通信服务和配置工具组成，通信服务运行在嵌入式装置或服务器上，配置工具运行在网关机或工作站中（非独占）。
图3网关机通信数据流示意图
3.2模型转换
ieC61850和现有的调度系统定义了各自的数据模型和通信接口标准,ieC61850SCL模型需要转换到现有调度系统模型。网关机主要进行以下模型转换
（1）一次设备及连接模型的转换
即把数字化变电站的一次设备模型自描述数据转化成调度运行系统的状态数据
（2）量测模型的转换
根据数字化变电站智能装置自描述数据，确定调度系统的量测数据
（3）保护相关模型的转换
把ieC61850中各种保护模型分解转换为调度系统中的保护装置模型、保护量测模型、保护定值模型。
3.3硬件设计
ieC61850通讯网关机既是一个ieC61850的客户端，与变电站的各个ieD通信，又是—个ieC61850的服务端，与调度主站通信，同时ieC61850比传统远动协议通信数据流量大，这要求ieC61850网关机具有较快的数据处理能力和通信能力。ieC61850网关机采用弹性设计，可利用工业控制机，对于处理大数据量的可采用服务器；即根据现场应用的情况选择不同的机器类型。为提高系统的可靠性，配置双机模式，网关机采用热备用运行模式，在正常情况下，一台网关机处于值班状态，另一台处于备用状态，值班机负责与ieD、调度主站通信，当值班机发生故障时，自动降为备用机运行，另外一台备用机升为值班机运行。
在实际应用中，可先配置一套实验系统进行可行性测试。实验系统可配置一台嵌入式装置作为网关机，其操作系统采用linux，该装置具有4个10/100mmbit／s以太网卡，其中2个网口接变电站数据网，与变电站智能装置ieD通信（本期采用一台智能装置模拟实现），2个网口接入调度SCaDa前置网；配置一台61850智能数据装置ieD作为数据源，该装置具备双网口，模拟智能变电站数据，进行测试。
图4实验系统示意图
3.4软件设计
远动网关机软件结构示意图如下：
图5网关机软件模块构成图
（1）数据库配置工具
通过导入变电站ieD、通信等配置文件,生成ieC61850实时库,部分ieD的数据是需要上送调度主站的。数据库配置工具还可以设置远动网关机ieC61850客户端使用的报告标识号,避免与变电站内的其他客户端发生冲突。
（2）ieC61850实时库
根据ieC6i850的对象层次关系,采用面向对象的方法,在内存中建立了符合ieC61850规范的实时数据模型。与ieD装置通信时，可以快速地获得ieD模型配置信息,不必直接去解析SCD文件,提高了系统效率。
（3）ieC61850mmS通信客户模块
mmS通信模块负责与变电站内的各个ieD装置通信。,在线读取ieD数据集配置、报告控制块配置，然后逐个使能ieD的报告控制块,接收ieD上送的实时报告数据。同时,mmS通信模块可以将SCaDa进程发送的控制命令下发给ieD。
客户端进程定时去检测与各个ieD的通信情况.在mmS连接发生中断时,能够自动地重新建立连接。
（4）ieC61850mmS通信服务端模块
mmS通信服务端模块负责与支持ieC61850协议的调度中心通信，将变电站各种ieD装置数据汇总到网关机，避免调度中心程序直接访问各个装置，实现与变电站ieD装置隔离并进行高效通信。本功能为远期调度中心完全支持ieC61850协议后提供无缝接入。
（5）ieC61850管理模块
管理模块实现ieC61850的服务功能,包括关联服务、目录类服务、报告服务、控制服务、定值服务、文件传输服务。
（6）模型转换模块
实现ieC6i850实时库模型中包含的数据与传统测点库的测点数据对应，以供各规约模块通信用；
（7）传统测点库
建立传统测点数据内存缓冲，由模型转换模块进行管理，以利于ieC60870－101/104规约通信用；
（8）ieC60870-101/104通信模块
实现与调度中心SCaDa系统的传统接入，将传统测点库中的数据，按照101/104规约格式组包，送往SCaDa，同时接收SCaDa下行控制命令，由模型转换送往ieC61850实时库，待mmS通信模块发往iDe装置。
（9）网络访问接口模块
实现与配置工具的网络通信接口。
4结语
调度自动化实时系统与数字化变电站接入的实验性研究，可以为今后数字化变电站建设提供可借鉴的方法，培养相关技术人才，同时缩短数字化变电站设备调试和建设周期，提高生产效率，减少运营成本。
参考文献：
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[2]王丽华,王治民,任雁铭,余斌.插件化ieC61850通信模块设计与实现[J].电力系统自动化,2012,36(5).
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作者简介：
变电站模块化建设篇3
关键词：农网改造；箱变模式箱体；此存设计；研究
中图分类号：tm63文献标识码：a文章编号：1674-7712（2013）22-0000-01
箱变模式建站由于具有占地少，投资小，施工快捷，环境适应性强，以及维护方便等优势，并能够满足国家电网及南方电网提出的建设资源节约型、环境友好型的建站目的，所以采用箱变模式来替代传统的土建模式进行农村电网110kV以下电压等级变电站的建设已被国内众多省份所采纳。然而，应用范围广泛不代表相关的使用技术就很到位，目前，箱变模式建站的这种方式在我国还是一个比较新鲜的事物，并且在具体的而应用过程中，各个模块箱体的相关规格的大小在国内没有相关的制度和规范进行约束，缺少统一的要求来约束箱体的具体尺寸和大小，从而给相关的设计单位在采用这种方式开展工作是无从下手，从而失去了箱变制造厂家制造、施工快速和简便化运营的整体优势，最终导致的结果是电网改造花费时间长，施工周期长、施工困难。
一、箱变模式应用的现状
为能够使箱变模式建站在我国更好的发展，多年来，在国家电网和相关部门的共同努力之下，南方大部和其他省份大力推行模块化箱变模式的建设实践工作，总结该种模式在具体的操作方面的相关经验，不断的与施工单位、建设单位和研究部门开展经验交流，对实际实践工作中出现的具体问题和经验分门别类的进行总结和归类，最终实现与该种模式应用的行业之间和研究部门之间进行不间断的总结和研究，从而进一步的推动我国箱变模式箱体在制造和使用方面的规范性和统一性，促进相关的规范制度进一步的发展。目前，现有的110KV以下的变电站在建设过程中所应用到的模块箱体大致可以分为一下几种类型，首先是35KV的开关模块，其次是10KV的开关模块、综合控制室模块、站用变模模块以及消防模块。而对于消防模块来说，由于其内部只是放置了消防设备，与电网改造过程中的相关工作联系不是很大因此在本文中不做讨论，本文主要集中讨论了10KV开关模块的相关内容。
二、10KV的开关模块
（一）采用单列布置的10kV开关模块箱体
根据农网改造和变电站具体的设计方案已基本布置的整体方式，如果10KV的开关模块箱体内采用的是单列布置，那么其周围具体的布置设计应该做出以下的几种说明，首先，由于维护时相关的设备需要拉出，因此相关的箱体的要求要根据《建筑设计防火规范》中疏散道路的宽度不应小于1.1m的要求以及其他相关规定行走通道的宽度不应该小于0.8m的要求，结合相关的工作经验，并与施工单位和建设单位进行有效的沟通，检疫相关设备拉出后的实际距离应该不小于1m，与此同时，考虑到这种类型的箱体的背部装置多为中置式的装置，依据各类型装置的具体尺寸，对柜前维护通道的建设应该满足不小于1.6米的宽度，这种宽度既能满足相关规定的要求，同时也满足了用户能够有效顺利的进行巡视和维护工作的需要；其次，对于箱体后部的维护通道，由于没有对箱体内部的装置没有多少限制，因相关的距离在保证了箱体后部的互感器的检修不受影响和电缆的连接不受影响就行，一般根据《3～110kV高压配电装置设计规范》和《高压/低压预装式变电站》的规定，箱体后部的维护通道的距离一般在0.8米左右即可；再次，对于箱体的两个侧面，由于受到严格密封性和对相关设备和线路检修次数没有那么多的要求，一般预留的维护通道主要根据《3～110kV高压配电装置设计规范》总则中1.0.5“配电装置的设计必须坚持节约用地的原则”的要求，同时兼顾方便监管人员对模块箱体内部进行维护和检修，一般检疫通道的宽度在0.8m最为适宜，而另一侧的维护通道一般在0.2m左右即可。
（二）采用双列布置的10kV开关模块箱体
如果采用的是10KV的开关模块，而箱内的设备采用的箱体双列布置，相关的距离标准为，对于箱体的前部来说，由于维护通道两侧的设备同时拉出进行检修的可能性相对较小，同时一旦两侧设备运行出现任何的问题而对其进行检修就需要将整个工作系统停运进行维修，因此参照相关的技术要求，并结合相关的施工设计方案的要求，通关前部的采用的方式主要为双车长加留0.7米的设计方案进行设计。采用双列布置这种方式，在两侧柜体顶部布置母线桥用于连接两侧柜体母线的需求，母线桥可以采用一体的设计方式，从而实现有效的降低箱体高复的目的，满足箱体运输时不会超出相关的高度要求。
三、结语
根据先进的箱变模式在我国电网改造过程中的应用情况开看，这种模式已经得到了很大的普及和应用，但是，箱体尺寸的设计方面一直是困扰相关设计部门的难题。随着我国电网改造的不断深化，相关的制度建设会更加的完善，设计规范也将不断的趋于合理化和平衡化，箱变建站模式中箱体尺寸设计在未来一定会得到合理的解决。
参考文献：
[1]马林可.数字化变电站系统通讯管理机的应用与研究[J].工业控制计算机，2010，9（05）：35.
[2]马林可.基于ieC-61850的研祥变电站通讯管理机[J].可编程控制器与工厂自动化，2010，7（07）：57.
变电站模块化建设篇4
关键词：大数据；智能变电站；设备性能；可视化
目前智能变电站已提出全面支撑调控一体助力电网发展方式转变，但是在大数据时代下，客户的能源消耗情况无所遁形。传统的变电站故障信息统计一般是通过打印保护装置动作报告、查看故障录波器录波进行分析，过程繁琐，时间较长。而今智能告警及故障信息综合分析决策技术，已可以妥善处理故障事件顺序记录信号及保护装置故障录波等各种数据，可是很多企业对新一代智能变电站的建设工作没有给予足够的重视，例如投资总额和生命周期。鉴于此，提出依据运营设备的信息采集，提出对各信息模块信息进行数据挖掘，结合专业综合分析筛选定位将设备安全隐患多元化归类，并将分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示，进而使得变电站产品运营高质、高效、低风险。
1.智能变电站设备可视化整体应用方案如下图所示：
[报文采集、记录模块][报文监测、解析模块][高精度时钟模块][故障录波模块][故障波形存储][数据清理][分析快][报文存储][数据集成][数据变换][数据归类][XmL文档][SVG图像][可视化图像展示][XSp
技术]
2.智能变电站设备运营模块的数据信息采集结构图如下所示：
[报文采集、记录模块][报文监测、解析模块][高精度时钟模块][故障录波模块][故障波形存储][数据清理][分析快][报文存储][数据集成][数据变换][数据归类]
设备运营模块的数据信息采集结构图
报文采集、记录模块主要负责报文信息的接收、读取并实时性记录当前时标，同时查看从站上发出的遥测、遥信、电量等数据，并记录遥测、遥信报警信号，对报文错误、重复等进行实时预警。
报文监测、解析模块主要负责记录各种信息的交互及其过程，然后能对各个模块的信息进行监测和对状态进行评估，根据监测的信息确定报文有无出现异常现象，解析报文传送的正确性、规约一致性。
故障录波模块主要负责系统发生故障时自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较、对分析处理事故、判断保护是否正确，通过对故障录波图的分析，找出事故原因，分析继电保护装置的动作作为，对故障性质及概率进行科学的统计分析，统计分析系统振荡时的有关参数，为保障变电站正常安全运行提供了一定的预防作用。
3.数据采集信息转化成图像架构图如下所示：
[XmL文档][XSp技术][SVG图像][可视化图
像展示]
数据采集信息转化成图像架构图
XmL语言即可扩展标记语言。相对于其他几类语言来说，它的灵活性、高效性、可扩展性更为明显。XmL可以提供统一的方法来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据，不仅能够描述各种应用软件的数据，还可用于在许多不同平台和应用程序之间交换数据，由于变电站系统内数据较多，一般都是以数据库作为整体进行读取，鉴于此，需将数据通过变换、清理、集成、归类等数据挖掘技术进行解析并利用工具生成XmL格式的数据库。
XSp技术即可扩展服务器页面。使用这项技术解决设备性能可视化的好处在于它是基于XmL语言二开发的一种开放标准的矢量图形语言，扩展性强，分辨率高，能够轻松地描绘出复杂的图像，同时尺寸小，可压缩性更强，可实现静态内容、动态逻辑、表现形式的分离。
SVG图像即可缩放的矢量图形。SVG提供了三种类型的图形对象：矢量图形、图像、文本。由于图形对象可进行分组、添加样式、变换、组合等操作，因此，较易更改或复用，不同平台之间都可以使用。
由于XSp和SVG图像都是基于XmL文档格式的，所以二者可以有机地结合起来，将XmL文档数据转换为SVG图像，从而直观地展示了设备运营情况。
本文针对智能变电站设备运营提出的可视化解决方案，对了解、掌握设备的正常运行和故障状态下的快速性、灵活性、安全性有重要意义，有助于提高变电站整体的安全运行水平和生命周期，同时解决方案易于实施，可广泛推广，是企业未来精益发展的一个趋势。
参考文献：
[1]张荣祖，朱扬勇.一个可视化数据挖掘系统中的数据预处理技术[C].第二十届全国数据库学术会议论文集：技术报告篇，2003.
变电站模块化建设篇5
【关键词】工业自动化；控制网络；pLCS7-300
伴随着我国不断提升的科技水平和持续增强的综合经济实力，在我国大力发展国民经济建设的时候，水力资源逐渐凸显出其在国民经济中的重要作用地位，我国对于建设水力工程也积极投入了大量的人力和物力，同时加强了经济投资的力度，充分合理的利用水利资源在我国现代化经济发展中显得至关重要，工业泵站是调动水利资源不可或缺的一部分，泵站工业化控制网络的建设凸显了重要的意义。为了更好的对泵站内实施合理有效的维护管理，同时能够更好的提升泵站工作的效率，尽可能的减少泵站内工作人员工作任务，工业自动化控制网络pLCS7-300经过一系列的研究调试工作，当前已经准备正式投入运行，其可靠性能获得了进一步的检验。本文主要介绍了泵站工业自动化控制网络中pLCS7-300设计研究过程。
1．泵站自动化控制网络设计
自动化监控泵站工程包含了630Kw的四个水泵，另外还包括了与之配套使用的电气设备，例如变压器及其设备辅机，冷却系统等。为了能够实现自动化控制网络管理，根据pLCS7-300设计一套综合控制系统。按照工程具体要求，使用西门子pLCS7-300控制器作为现场控制级。系统pLC采用了分散分布方式的设计方法，也就是一台pLC对应较为单一的一类任务或是设备。此系统共包含pLC6台，利用工业以太网进行连接。其中pLC电气主要发挥长期监测站变、励磁变以及电气回路情况的作用，并且监督开关机时投退相应的设备。
2.西门子pLC37-300控制级硬件设计
S7-300属于中小型模拟式的pLC，CpU、电源及其它模块都具有相对的独立性，利用总线U型在标准西门子S7-300轨道上固定CpU、电源及其它模块。每一个模块都具有一个连接总线装置，后者则是在各个模块的背后插入。电源模块总是在最左边的机架上安装，CpU模块紧跟在电源模块之后。右边的CpU是具有选择性的模块接口，假如仅仅使用导轨主架面而没有应用支架扩展则不能选择模块im接口。编程S7组态软件主架硬件导轨时，CpU、电源和模块接口分别需要在1号槽、2号槽和3号槽的导轨放置，一条导轨总共包含11个号槽；其中4到11号槽都能够放置除了电源、CpU之外的模块。模块CpU是核心控制系统，主要肩负着控制中心的责任，执行并且存储程序，充分完成实现通信功能，提升总线5V电源。在大量生产中需要利用pLC控制测量连续变化的模拟量。有些属于非电量，例如压力、温度等，有些属于强电量，例如电压、电流等。变送器的作用就是将电量或是非电量成功转变为量程标准的直流电压与电流。
pLC37-300是西门子公司设计的可编程微型控制器。它的特点是具有强大的功能、较快的速度、模块化处理、无排风扇构成、分布易于实现、较强的可扩展性、方便用户等。主要应用于快速的过程处理或者是有特殊数据处理需求的中小控制规模系统。S7-300可编程控制器主要包含电源、中央单元处理、信号功能模板、处理通讯器等。S7-300可以通过录入采集模板数字模拟信号，经过CpU实施的逻辑数值运算之后，利用模板输出驱动器完成自动监控水泵机组。可是因为绝大部分执行器件使用的是交直流220V对电源进行控制，并且具有比较大的驱动电流，造成了输出数字模块pLC的带载能力较低。因此需要增加继电器来完成电压之间的转换。这样一来，输出数字将通过开关24V电源、继电器线圈以及输出数字模块组成回路，进而对继电器开关情况实施控制以便能够顺利展开监控工作。除此之外，pLC也可以实施数据采集利用局域网将其传送至管理集中操作级，以便能够按照各个需求充分完成对应的记录、分析以及显示、控制等功能。
3.基于pLC37-300软件设计开发
3.1开发软件基本环境和步骤
pLCS7-300设计程序开发程序可以利用Step7来完成。Step7是用于编程的专门软件应用包，同时辅助软件组态，它是专门针对处理通讯器实施驱动以及提供组态的应用软件。其基本编程步骤包括：(1)工作站的生成与程序CpU项目；(2)数据输入选择的方法是梯形图录入法；(3)符号名需指定。也就是说数据存取可以利用绝对地址，也可以利用符号地址。绝对地址是指利用变量编辑对表实施确定，符号地址则是指利用符号编辑表实施确定；(4)S7-300配置模块结构；(5)CpU配置间通信；(6)程序装入，也就是下载到CpU；(7)对程序实施调试，Step7能够再现提供应用调试程序功能；(8)对CpU程序状态实施监视。状态显示或是变量修改，同时也可以充分显示循环扫描时间以及寄存器诊断等。
3.2实现程序应用
按照操作设备的具体程序，可以将应用pLC程序分成相应的几个重要模块。投入战备应用模块，主要功能是开机机组之前总体泵站的前期准备工作，包含高压合主变侧开关，低压合主变侧开关，高压合励磁变侧开关等相关操作。投入备用主机，其主要功能是做好水泵开机前自身的准备工作，也就是检测励磁通讯状态、水电磁阀的冷却、检测油压等。开机主机，主要发挥了油闸开加的功能，包含了开关合主电机、定子电流实施的检测等，假如出现较高的电流，则需要退出并且报警。除此之外，还应根据具体情况调整功率检测因数。运行主机程序，这部分主要是对运行主机状态实施检测，出现不正常现象则需要报警。停机主机程序，包含断开主机断路器，水电磁阀的冷却等。推出备用主机，主要功能是加油阀关断与防洪门关闭。以上模块仅与一个调度命令相对应，按照顺序进行控制流程。当一个模块操作符合要求并且执行完毕对应操作之后，同时程序pLC设置一个成功或者是失败的标志之后，才能执行下一个模块。
4.结束语
西门子pLCS7-300工业自动化控制网络设计方案充分满足了泵站的控制相关要求，因为它充分利用了计算机网络和pLC的优点。为实施控制系统的全面管理提供了良好的工作界面。利用西门子pLCS7-300充分完成了控制级现场，其特点是相对简单的pLC功能，比较容易的调试安装，并且故障产生时比较容易发现，与此同时，因为此系统中pLC一台出现问题并不会牵连其它的正常工作的pLC，因此此系统具有更高的可靠性及互换设备功能。 [科]
【参考文献】
变电站模块化建设篇6
关键词：可编程序控制器；综合监控系统；Soe点；存在问题；自动电压控制aVC
中图分类号：tV73文献标识码：a
一、关于水电站自动化技术的探究
1通过对水电站自动化模块的分析，可以得知该模块保证了水电厂生产工作的无人化，也就是在一些特殊场景，即使没有人参与也可以按照计划及其程序展开工作，通过对水电站自动化程度的分析，以满足当下水电站现代化工作的需要。水电站的安全运行，通常离不开自动化计算的应用，这体现在很多的方面，比如水电站的自动化内容，水电站的建设应用规模，这主要体现在其电力系统运作过程中的重要性，水电站的运作形式等，这与机电设备的形式及其布置模块存在着诸多的联系。
在水轮电机组运作方式过程中，进行不同种发电模块的自动化协调是必要的，这需要按照不同的操作步骤，展开程序的积极运行。比如进行水轮发电机组的稳定运行，这需要针对系统的具体工作需要及其电站的具体情境，进行最佳运行机组的优化，进行机组内部的负荷模块的有效分配，从而满足系统的负荷变化需要，实现调节机组的有功及其无功功率的优化，保证工作机组的事故频率的控制，一旦发生安全事故，就可以进行备用机组的应用，控制其系统频率。
2通过对水电站自动化技术的应用，更可以进行工况的监视，这需要进行一些发电机组及其辅助设备的应用，比如针对发电机定子的有效监视，进行发动机各个轴承温度的监视，进行机组模块及其相关模块的监视，满足机组调速系统共做的需要，从而避免其产生一系列的不正常工作形态，保证相关保护措施的开展，以有效应对其信号变化情况，进行辅助设备的积极控制，这涉及到空压机设备、油泵设备等的控制，满足备用机组的工作需要。通过对各种电器设备的控制模块、保护模块等的开展，更有利于水工建筑物的工作，保证其工况的积极控制及其监视，以满足实际工作的需要。
二、水电站自动化技术的优化
1在水电站自动化工作模块中，进行电子计算机的应用是必要的，通过对该模块的优化，更有利于实现现场总线的水电站的设计及其优化，通过对计算机监控系统的应用，更有利于突破传统的人工工作模式，进行水电站的自动化程序的提升，避免其人工成本的浪费。在其系统构成中，可以得知计算机、可编程序控制器是其重要的组成部分，在其工作模块中，需要进行微机继电保护装置、智能测控装置的协调，进行不同工作模块的协调，保证其监控系统的正常开展。
在水电站自动化工作模块中，其体系结构是开发性的，具备良好的拓展性，其分层分布式系统的开展需要针对具体的监控对象展开优化，进行功能的积极配置，保证其自身的灵活性、开发性，通过对相关配置的协调，保证工作的安全性。用中文windows操作系统和智能通信等先进技术，便于系统升级。灵活的组态界面，人机接口能力强，界面友善，易于掌握，方便设计、调试和现场运行。
2通过对系统主要功能的分析，可以得知自动化系统能够进行电站设备的积极监视及其记录，进行电站设备数据的积极采集及其处理，以满足现阶段的自动监视工作的需要，实现故障报警模块、记录模块、监视模块等的协调，实现电站自动控制模块的正常开展。根据上级调度要求和电站自身的具体情况，对电站设备进行操作或调节，包括机组的自动开停和并列以及运行工况的自动转换、机组有功和无功负荷的自动调节、自动发电控制aGC、自动电压控制aVC、断路器操作等。
在其自动化工作模块中，通过对发电机、线路等设备的协调，满足现阶段辅助设备的保护及其监控需要，保证电站的运行管理效益的提升，保证运行报表的自动生成，进行操作自动记录模块的优化，这也需要进行电站设备参数及其整定值的积极记录及其保存，保证报表的正常工作。进行不同调度系统的结合，保证各个计算机应用程序的协调。福建省漳州市诏安龙潭水利枢纽工程是福建省“十五”规划重点建设项目，总投资1.16亿元，由我院进行勘测设计，电站总装机容量1.26万kw，由两台6300kw机组组成，水电站计算机监控系统采用长沙华能自控集团有限公司生产的mtC-3S型微机综合自动化系统。
在该系统运作过程中，其进行了不同工作站的协调，进行了不同机组设备的协调，实现了各种工作模块的协调。其实现了以太网构成模块的优化，进行国际标准协议的控制，进行竞争式通讯方式的应用，保证其双绞线传输介质的应用，其节点数一般都大于255，数据传输速率为一般速率。该系统的运行实现了保护程序、遥控程序、遥调程序等的协调，更有利于其工作的自动化模块的开展，更有利于其精确度的提升。水电站采用综合自动化系统后不仅提高水电站运行的经济性和工作的可靠性、保证电能质量；而且提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员，从而提高电站运行的效益，例如利用计算机系统监控水库来水和中长期预报在内的优化运行，曲线绘制及科学调度，多发峰电等，每年可增加发电量2%左右；同时采用计算机监控电站各种参量及运行工况后，及时发现并排除事故隐患。
通过对供电系统的优化，更有利于降低其供电事故率，进行处理程序的优化，这需要进行计算机监控体系的健全，进行先进的办公设备的更新，保证其良好的经济效益的提升，实现水电站的健康可持续运行。
水电站综合自动化系统与水电站的生产、效益密切相关，随着国家能源结构的调整，水资源开发利用程度的加大，水电站综合自动化系统在越来越多的水利枢纽工程中得到更广泛的应用，发挥更大的作用。
结语
通过对现阶段水电站自动化模块的分析，可以得知影响其设备及其技术自动化的因素是非常多的，这需要引起相关管理者的重视。
参考文献
[1]何朝霞.电气自动化在水电站中的应用[J].现代经济信息，2009（16）.
变电站模块化建设篇7
关键词：核电站；火电厂；模拟机；电气系统
中图分类号：tm743文献标志码：a文章编号：1006-8228（2013）02-11-03
analysisoncharacteristicsofelectricalsystemmodelinginpowerstationsimulator
QiHongwei，wangFeng，peiYixing
（ChinanuclearpowerSimulationtechnologyCo.，Ltd，Shenzhen，Guangdong518115，China）
abstract：themodelingprocessofthenuclearpowerstationandthermalpowerplantsimulatorisanalyzed.thedifferencesandsimilaritiesofsystemmodelsinactualpowerstationsateveryvoltagelevelfromthe500KVmainelectricalwiringto110VDCsystemsarediscussed.theresultshaveaguidingsignificancefordevelopmentanddesignofsimulatorelectricalsysteminnuclearpowerplantandthermalpowerplant.itcanbeareferencefordesignteams.
Keywords：nuclearpowerplant；thermalpowerplant；simulator；electricalsystem
0引言
模拟机无论是在新建电厂还是在已投产电厂中日益发挥着至关重要的功用[1]。电厂为了确保机组安全、稳定、经济、长周期的运行，对于生产运行人员的操作能力要求非常高，因此电厂模拟机对运行人员机组操作、调整、事故处理、异常情况下人员协调、应急处理能力的培训等方面的作用显得特别重要。本文通过对某核电站1000mw模拟机和某火电厂600mw模拟机电气系统模型特点进行分析，得出了核电站模拟机与火电厂模拟机模拟特点的异同之处，分析结果值得模拟机开发设计人员参考。
1模拟机电气系统建模过程
建立模拟机电气系统模型通常都采用图形化建模方法，依据设计院提出的设计图纸和详细的设计数据进行模型的搭建，通过电厂提供的实时数据或者设计院提供的100％负荷下的设备参数进行详细设计（即参数化），将划分后的各级电气系统进行集成联调测试并保存满负荷稳定工况，再进行升降负荷测试，调试模型动态过程准确度和模拟精度，添加实际电厂所需要的电气系统的各种故障并进行相关的各项测试，这就是电站模拟机电气系统总体建模过程。从整体建模过程来看，核电站模拟机电气系统开发设计与火电厂模拟机电气系统开发设计过程及测试过程是一致的，其最终结果都是要满足电厂用户对模拟机的要求，实现模拟机对操作员的各种培训功能，直至达到验收标准为止。两者只是在工期长短上略有不同，核电站模拟机开发设计受到DCS开发设计的时间节点限制，每一版本的DCS逻辑及数据差别很大，因此给核电站模拟机开发带来了很大的限制，例如某核电站电气系统数量多达120个，这无疑增加了模拟机电气系统开发设计的时间，某核电站模拟机从搭建模型到交付用户使用耗时两年多。而某火电厂DCS采用的是FoXBRo公司生产的控制系统，其参考电站组态及数据比较完善，相互差别不是很大，因此火电厂模拟机开发设计工期较短，某电厂模拟机从搭建模型到交付用户使用耗时半年多。
2模拟机开发过程中对电气系统的划分
电厂里电气系统数量比较多，为了便于管理和模型搭建，需要在电气系统建模初期对电气系统进行划分。一般分为高压主接线系统、发变组系统、励磁系统、高压厂用电系统、低压厂用电系统及直流系统等几大类[2]。对实际电厂中的设备，采用图形化建模方式，分别封装为相应的模块，如母线、变压器、发电机、aVR励磁控制模块、高中低压开关、电动机等模块。这种系统划分和图形化建模方法在某核电站和某火电厂模拟机开发和设计上基本是一致的，只是在采用的仿真支撑平台及模块工具上有所不同。某核电模拟机采用的是wSC开发的3KeYmaSteR仿真平台，而某火电厂模拟机采用的是北京同方电子科技有限公司开发设计的DeCoSe仿真平台。
3高压电气主接线的模型分析
通过两座电站模拟机高压电气主接线系统模型图（如图1所示）的对比分析，有如下结论：
⑴从某核电和某火电模拟机电气主接线模型图中可以看出，两个模型图均是依据各自设计院提供的主接线图进行模型搭建的，由于需要模拟的只有1＃机组，因此主接线图上其他机组的3/2断路器接线进行适当的简化，只模拟其在DCS画面上的开关状态静态显示，不做操作上的模拟。
⑵与外电网的连接上二者均是采用了无限大电网的简化方法，将外网简化为无线大电网，设置了无限大电网电压和频率边界条件。
⑶区别之一是某核电模拟机电气系统对电厂所有pt、Ct均采用transmitter的模拟方式，将这些设备简化为变送器进行传值模拟；而某电厂pt模拟是用pt模块把pt看作变压器来进行模拟的，对Ct进行了简化处理直接从模块参数对外传值的模拟方式。
⑷区别之二是某核电模拟机采用的是3KeYmaSteR仿真平台，集成了模块动态显示的功能，开关状态红色表示闭合、绿色表示断开状态，这在电气系统模型调试过程中给开发设计人员提供了极大的便利，不需要双击模块查看参数就可以观察到开关的状态，从而节省了模型调试时间；而某电厂采用的是DeCoSe仿真平台，电气主线图模型上没有模块动态显示功能，这在模型调试过程中需要双击模块查看参数才能知道模块的运行状态，在调试时有些不便。
4中压6.6KV段电气系统模型图分析
通过两座电站模拟机6.6KV电气系统的模型图（如图2所示）的对比分析，有如下结论：
⑴两座电站模拟机6.6kV电气系统，均是按照设计院提供的接线图进行模拟，主体结构与设计图纸保持一致，图纸上的所有设备都有模拟，只是进线pt某核电采用transmitter模拟方式，而某火电项目采用的是变压器设备的模拟方式。
⑵电站操作员需要对电动机刀闸的小车开关的拉进拉出进行培训，某核电采用的是用通断模块在刀闸上游来进行功能模拟，模块断开时表示小车开关在拉出位置，模块闭合时表示小车开关在推进位置；而某火电是在刀闸模块中增加了试验位、工作位的切换逻辑模拟，直接在模块或者在地图上就可以进行操作。
5低压380V电气系统模型图分析
通过两座电站模拟机380V电气系统模型图（如图3所示）的对比分析，有如下结论：
⑴某核电和某火电两座电站380V电气系统模型图搭建基本一致，均是按照设计院提供图纸进行建模，只是某核电在建模时考虑到电动机电流会在DCS画面上有显示，在建模时增加了相应测点，而某火电的电动机电流只能双击模块查看参数，在模型调试期间某核电比某火电的模型调试更方便一些。
⑵某核电在模型搭建上考虑到了对上下级系统的访问，因此在模型搭建时增加了LGa动态链接，可以在LKa模型图里直接链接到LGa上游系统里，比某火电模型对电气系统整体结构能更好地被理解和熟悉。
图2某核电模拟机LGB系统和某火电模拟机6KVa段模型图
图3某核电模拟机LKa系统和某火电模拟机汽机pC段模型图
6直流110V电气系统模型图分析
通过两座电站模拟机110V直流电气系统模型图（如图4所示）的对比分析，有如下结论：
⑴某核电和某火电直流系统都按照电厂实际需求对下游系统提供控制电模拟，同样地简化了下游各级开关柜的模拟，直接将控制电从第一级配电盘下游负荷传值给其他各级系统，不再模拟中间环节的供电连接。
⑵某核电110V直流开关编号与实际图纸编号一致，而某火电开关编号按照顺序给定的并没有按实际编号进行命名，这样就导致在失电故障情况下对失电刀闸的查找没有某核电模型便利。
图4某核电LBJ系统和某火电110V直流馈线屏模型图
7对比结果分析
从两座电站模拟机电气系统建模过程和模型图上进行对比分析发现，核电模拟机和火电模拟机在电气系统建模过程与所模拟的设备是一致的，只是局部细节侧重有所不同，某核电采用了wSC公司开发设计的3KeYmaSteR仿真平台，在人机交流等细节上考虑得更加全面一些，在模型调试上比某火电模拟机更加便利。两座电站模型图的搭建方法和简化处理值得电站模拟机开发和设计人员参考。
参考文献：
变电站模块化建设篇8
【关键词】Lte230无线宽带用电信息采集通信模块
长期以来，由于业务终端点多、覆盖面广且分布分散的特点，电力用户用电信息采集可选择的通信手段不多。光纤通信方式虽然具备业务传输能力强的优势，但部署施工难度大，成本高，难以全面覆盖。目前，无线公网（GpRS、CDma等）已成为用电信息采集系统远程通信方式的主要选择，但随着采集业务的大规模开展，常用的无线公网也逐渐暴露出诸多问题，如采集成功率低、存在信息安全隐患、服务得不到保障、无优先级保障，同时每年需支出大量的通道租赁费用。
因此，电力企业一直在进行无线专网建设的探索，早期的230mHz电台专网由于其技术落后、点对点通信、采集周期长等问题，无法满足统一坚强智能电网的传输带宽需求；mcwiLL、wimaX等无线宽带方式传输距离短、穿透能力弱，可靠性难以满足业务需求，同时使用2.4G、1800m的频段，需要向无线电管委会申请频段，存在较大困难，因而也难以得到大规模使用。
Lte230系统是工作在230mHz频段的无线宽带通信系统，该技术的优势在于采用的230mHz频段为电力负荷管理专用无线通信频段，不需要向无线电管委会申请频点，可用频段为40个25kHz，共计1mHz带宽。具有低频段、高网速、覆盖距离远的特点，使其在建网和后期维护成本上都优于其他系统。近年来在电力配用电领域得到良好的推广应用。
一、张家口地区Lte230无线宽带专网建设情况
2013年，张家口地区Lte230无线宽带专网试点建设项目正式启动，工程同时对试点区域内原运行在无线公网上的采集终端通信方式进行改造，逐步把相关采集业务转移到Lte230无线专网上。系统包括了核心网、网管系统各一套，基站设备三套。
在公司营销大楼顶建一个基站，实现城区核心区域覆盖；在宣化县公司楼顶建一个基站，覆盖以该站点为中心，方圆5～6公里的县城区域；市区人头山顶建一个基站，覆盖周边9公里内山区区域。基站通过电力光纤直拉方式、电力光纤专网和数字微波等多种通信方式接入位于公司营销大楼通信机房的核心网和网管系统。Lte230宽带专网通过覆盖城区、县城、山区等不同地形，验证Lte230无线专网系统在不同地域支撑电力业务的特性。
二、基于Lte230无线专网用电信息采集通信方式改造的研究
2.1采集系统业务简介
居民用户用电信息采集以小区楼道、柱上变或小区箱变（公变）为单位，完成单个楼道或箱变负荷范围内全部居民用户、关口计量点的用电信息采集。安装于楼道的采集器、农村柱上变或小区箱变处的集中器即为一个远程通信节点。
用电信息采集系统主要由以下几部分组成：主站、通信信道、集中器、低压电力线网络、专变终端、电能表。采集系统主要工作原理：以低压居民集抄GpRS通信方式为例，居民用户的用电数据信息由电能表采集，通过电力载波将用电信息传输给集中器。用电信息数据经协议封装后发送到中国移动（或中国联通）的GpRS数据网络，通过该网络将数据传送至主站，实现电能表数据和主站的实时在线连接。同时，集中器还可将主站发送的遥控指令传给电能表控制模块，对电能表进行数据请求等各种操作。
用电信息采集系统中集中器等采集终端的主要通信方式有光纤专网通信、GpRS无线公网通信、230mHz无线专网通信、电力线载波通信、RS-485通信方式等。
2.2主要研究内容
通信方式的改造目标是各个集中器或专变终端通过Lte230上行通信模块（Ue）将本地采集业务相关数据传输到所覆盖区域基站设备，基站通过光纤、微波等方式将业务数据回传核心网，核心网将各个基站业务数据汇总通过网络接口回传给用电信息采集主站系统，完成主站系统通过Lte230系统对各个居民用户、专变用户等用电信息数据的采集工作。
目前张家口用电信息采集业务使用了大量GpRS通信模块。Lte230无线宽带通信网络在张家口的推广应用，首先要开发出符合采集终端通信接口的Lte230通信模块，要求采用与GpRS通信模块完全一致的技术规范和型式规范，这样做后无需对采集终端进行升级改造，就可以直接进行模块替换，降低费用。下面以i型集中器通信模块为例，简述Lte230通信模块开发的关键要点。
2.3Lte230通信模块开发设计
2.3.1底层通信原理
考虑到电力系统中大量的终端对业务时延要求较高，尤其是专变终端的时延要求更为严格，需要对系统进行合理设计以有效降低时延。因此，Lte230无线宽带系统采用扁平化的全ip网络架构，组网灵活，能够适用现有业务的开展，而且方便将来新业务的扩展应用，如下图1所示。
集中器和无线模块的底层通过at命令构成通信通道，而无线通信模块，与无线接入设备及主站的底层是基于成熟的Lte的底层信令架构，并针对行业业务特征进行优化而成。ip层是在成熟稳定的底层之上，屏蔽了物理层的细节，使得网络应用层可以自如设计实现。
集中器的ip地址都由Lte230系统的核心网管理和维护，集中器连接的无线通信模块正常完成底层接入后，核心网分配ip地址给集中器，核心网一并维护ip地址和集中器的对应列表。
2.3.2Lte230通信芯片选型
目前市面上的Lte230通信芯片很少，只有中国普天信息产业股份有限公司的一款芯片，该芯片设计时考虑了在用电信息采集系统中需要的功能，简化了设计，降低了成本，因此在电力行业中得到广泛的应用。
2.3.3Lte230通信模块的tCp软件流程
用电信息采集系统中集中器或专变终端通过at指令与Lte230模块进行命令控制以及数据通信；通过Lte230模块将数据传送至主站，实现与主站的实时在线连接；同时，集中器或专变终端还可接收主站发送的遥控指令进行请求操作。
2.3.4Lte230通信模块设计开发的关键点
（1）集中器Lte230通信模块硬件设计需要符合国家电网公司的电力用户用电信息采集系统集中器型式规范的要求。软件设计必须符合国家电网公司2013年的最新版电力用户用电信息采集系统技术规范中的《通信单元技术规范》和《远程通信模块接口协议》，同时须兼容2009年版本的终端。
（2）由于各厂家的集中器上行通信模块与主站的交互信息文本没有统一标准，为了避免涉及到与多个厂家开发接口，影响通信模块的兼容性，建议通信模块在网络连接后开启透明通道，建立透明数据传输，避免通信模块对交互信息的解析。图2是Lte230模块建立连接流程图。
三、应用效果
按照上述开发思路研制出了i型集中器Lte230通信模块，经试运行后，在Lte230无线信号覆盖区域内进行了安装，集中器采集数据通过Lte230无线宽带通信网络及光纤网络，上传至统一的采集主站系统，通信系统自建成后一直运行稳定，采集成功率达100%，时延小于2s，满足了电力系统业务稳定性和可靠性要求。
四、结语
变电站模块化建设篇9
关键词：变电站继电保护电力系统
中图分类号：tm77文献标识码：a文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-01
随着人类社会和现代化的不断发展，人们已经越来越离不开电带给我们的帮助，离开了电力，人类几乎无法生存。所以，电力系统合理高效的保证供电不但与经济发展有关，更关乎举国上下的民生问题。而电力系统中最重要的一个环节就是继电保护系统，它使供电系统可以有条不紊的安全运行。因此，研究继电保护的现状与未来的发展前景具有非常重要的意义。
1电力系统继电保护的发展现状
随着中国的计算机技术，电子技术和通信技术的高速腾飞，我国的电力系统也是得到了日新月异的发展。现阶段最值得国人骄傲的就是电力系统微机继电保护技术的研发、成熟与应用。微机继电保护技术与过去几十年的机电式继电保护、晶体管继电保护、集成电路保护三种继电保护技术不同，它的数字计算能力和逻辑处理能力强劲，自我检测和记忆能力也是远远超越前几代的继电保护技术。如今，这种微机继电保护技术已经广泛的应用在了我国的高低压线路、电气设备以及低压网络当中，尤其是220kv以上的线路已经几乎全部被微机保护。重要的事，经过多年实践验证，实际应用中的微机继电保护确实比其他的保护技术具有更加显著的效果。目前我国具有自主产权的微机保护设备已经渐入佳境，不再依靠进口的继电保护技术和设备，甚至在原理和技术上已经超过了其他国家的继电保护。因此，微机继电保护技术在我国电力系统的应用已经被人们普遍认可，而且达到了不可取代的地步。
2对继电保护发展的展望
继电保护装置经过几十年天翻地覆的变换，经历了结构由繁到简、由分散到集中的过程。现如今，光电互感技术、计算机网络技术和自动化变电站技术这三大技术群的迅速发展使得变电站又开始进入数字化变电站时代。
数字化变电站最大的特点就是分成了过程层、间隔层和站控层三层设备。三层设备的重新划分使控制、数据通信、测量等原来由微机保护完成的任务也重新划分给了其他层的设备。比如过程层中的智能断路器、电子互感器和合并单元共同完成控制、模拟量及信号量的采集任务，而这些任务都是由原来的微机保护独自完成的。
这种继电保护任务的分层处理使得现在的继电保护只保存了数据计算、逻辑处理等非常少的任务，也必然会导致包括运行维护以及功能配置等方面的影响。笔者认为，未来的继电保护将会出现以下变化。
2.1硬件向模块化发展
过去的微机保护是一个整体装置，它的各个功能都集成在了几块互相交互的模块上，包括数据采集和计算以及信号逻辑处理的CpU模块、出口模块、电源模块、电流电压互换的Ct/pt交流模块。设计制作继电保护装置时，针对不同的保护装置和原件，其设计出的设备的采集交流量和跳合闸出口的数据和性能都也各不相同，这样的话就没法做到硬件的模块化处理。而新式的变电站将功能分为三层，过程层负责交流采集功能，智能操作箱负责跳合闸的功能。这样的话，保护装置的模块就缩减为电源模块和CpU模块，这两个模块一般情况下都是标准化处理。因此，全站的保护设备就可以进行硬件的模块化处理，这样不但减少了工作人员的工作量，也使设计方便，节省了成本。
2.2软件向元件化发展
目前继电器的保护原理和技术基本已经成熟，而且保护功能一般情况下也不会进行革命性的更改，所以，我们可以利用某种高级语言，将这些程序封装在标准的控制元件当中，再将这些元件针对不同的保护性质和功能嵌入到相应的位置。对于未来不会修改的功能可以做成完全封闭的元件，而对于将来可能进行修改的，可以开放元件的进出口进行修改和完善。为了避免使用和操作的过程中出现麻烦，可以将元件按照某项标准进行合理划分。这样不但有利于元件厂商推出新产品，而且增强了继电保护装置的适应性，同事避免了由于设计者的不同设计思路导致产品的不合适。
2.3保护功能向网络化发展
随着网络信息共享的发展，可以利用计算机网络的时效性和共享性将过程层所采集的数据共享到整个系统的所有设备上，让所有工作人员都可以随时查阅。这样不但极大地提高了继电保护装置的时效性和工作效率，而且通过信息的全站共享，可以将多台机器的保护功能集成在一台超级计算机上一同实现，同时也有利于优化变电站的自动化、元件化和模块发的发展。全站的网络共享是变电站整体工作效率提高的基础，只有网络共享、数字化进一步深入发展和广泛应用，将计算机网络和数据处理的效果达到最大化，才能最终实现整个变电站数据的统一化、智能化、共享化处理，变电站的保护功能网络化必然会发展到新的天地。
2.4装置功能向集成化发展
现阶段，随着处理器逻辑运算速度的快速发展、需要处理的继电保护现场情况也是越来越繁杂、又要考虑到成本的节省问题，集成化的继电保护装置逐渐受到人们的关注。比如一个110/10kV的变电站，我们可以将整个变电站的变压器设计成由10kV的出线、110kV的进线和变压器在内的三台间隔层的保护单位组成的系统，这样这三台保护单元就可以对整个变电站进行继电保护，而不再像以往那样浪费人力物力。当然这其中也需要对不同的精度和算法进行相应的调整。装置功能向集成化发展不但可以通过压缩变电站的设备大大的节省成本，而且在维修时只需要维修或者更换损坏的部件，备份时都只需要对这三台设备的设置进行备份即可，不再需要在乎其他方面，也极大的缩减了劳动量，提高劳动效率。
3结语
继电保护产品不断推陈出新，新的数字化变电站的推广也使得微机继电保护技术进入了新的发展阶段。经过该文对继电保护设备模块化、网络化、元件化、集成化的讨论，可以看出我国未来新式继电保护技术和设备必然会走出新的一步。
参考文献
变电站模块化建设篇10
关键词：用电信息采集；实训系统；终端模拟
作者简介：张长营（1968-），男，江苏宿迁人，江苏省电力公司职业技能训练基地，高级工程师；王晓红（1969-），女，江苏宿迁人，江苏省电力公司职业技能训练基地综合管理部，助理工程师。（江苏连云港222069）
中图分类号：tm74文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）27-0206-02
按照国家电网公司智能电网建设的总体要求，电力用户用电信息采集系统的建设要实现“全覆盖、全采集、全费控”的总体目标，为了保证这一目标的实现，国家电网公司于2009年制定了智能电表和用电信息采集系统建设的技术规范，规范明确了系统建设的总体技术框架和技术指标，同时给出了系统建设的技术路线图。随着国家电网公司对用电信息采集系统的全面推广，用电信息采集系统的建设步伐越来越快，未来五年内即可实现用电信息采集系统建设的“全覆盖、全采集”目标。
目前，随着系统建设的持续开展，全国各地大量的电能量数据采集终端设备陆续投入运行，用电信息采集系统的设备运行、维护工作也被提上议事日程。现阶段大部分对系统的运行和维护工作皆由电能计量人员完成，由于用电信息采集系统所涉及的设备多、技术复杂，运维工作量大，与传统的电能计量装置运维工作迥然不同，对运维人员的技术技能水平都有着很高的要求，所以参与系统运维工作的人员亟需通过培训来提高自身的技能水平以满足现场工作的需要，而现场真实的用电信息采集系统由于工作和安全条件所限，不能对技术人员进行在线培训。用电信息采集模拟实训系统可以通过模拟现场设备的运行工况，最大限度地满足用电信息采集人员的技能培训需求，提高其业务技能和工作效率，从而加快电力营销信息化建设的进程。
一、实训系统构建的基本思想和建设目标
用电信息采集模拟实训系统的建设框架是按照电力企业关于电能计量系统和用电信息采集系统建设的最新规范标准设计，应用先进的信息和通信技术，依据国家电网最新行业标准，采用分层、分布、开放型结构构造理念兼平台一体化设计思想，最大程度模拟现场实际情况，并结合培训教学的实际需要进行构建。构建的模拟实训系统不仅涵盖配电和用电中电能计量设备的实际应用，而且涵盖主站系统的数据采集、网上售电和线损管理等众多功能模拟。实训系统建设的目标是培训学员掌握电力系统用电信息计量设备、采集设备的安装使用及常见故障处理；掌握电能计量系统常用工具的使用、整个系统工作流程；掌握主站采集系统、线损管理系统和网上售电系统的应用。通过本实训系统的培训，学员能够掌握电力系统中电能计量的全面知识和熟练使用用电信息采集系统，走向工作岗位后可实现技术技能无缝衔接。
二、实训系统构建的基本原则
用电信息采集模拟实训系统将模拟现场的安装运行环境，满足专变大用户信息采集仿真模拟系统、公用配变监测仿真模拟系统、集中抄表仿真模拟系统、用电信息采集实训系统等，同时可实现采集系统运行过程管理的演示功能。系统构建原则如下：
1.先进性和可靠性相结合原则
实训系统设计时采用国内最先进的信息和通信技术，依据最新的国家电网建设标准，并且从结构、技术措施、设备选型、设备性能、设备容错、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保项目运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间，使每个故障点对整个系统的影响尽可能的小，并提供快速的故障恢复手段以及资料备份手段，以保证资料的安全和系统的正常运行。
2.开放性和扩展性相结合的原则
实训系统在遵循统一的国际标准和工业标准的前提下，采用标准的软件平台和系统、计算机设备，采用规范的网络结构，并遵守相关的接口标准。坚持标准化原则，选择符合开放性和国际标准化的产品和技术；系统的设计在软件上采用模块化设计，以确保系统扩展应用时具备灵活性、可靠性，不影响系统核心业务执行。
3.兼容性和安全性相结合的原则
实训系统建设充分考虑兼容性，具备灵活、规范的数据接口，可兼容符合统一标准的系统和终端表计产品，还可兼容现场正在运行的其他非国网标准的协议，确保数据信息的共享和统一管理。采用切实有效的安全手段，分层次、全方位保证系统信息传输的安全。
4.完整性和灵活性相结合的原则
实训系统设计时严格按照“全覆盖、全采集”原则，从系统模块功能到产品覆盖面，涵盖所有需要计量和采集的场合，保证了系统的完整性。系统具备灵活性，如系统扩展、产品更新时，不影响系统本身的正常运行，可完全保证用电信息采集的实时性和完整性。
5.虚拟性和仿真性相结合的原则
实训系统设计时严格按照现场培训教学实际情况，最大程度模拟系统应用现场的运行工况，最大限度调动学员的学习积极性，引导学员积极进行系统及终端表计的研究和学习。
三、实训系统的基本构成及其功能
用电信息采集模拟实训系统总体包含专变大用户用电信息采集模拟子系统、公用配变模拟子系统及集中抄表模拟子系统、用电信息采集实训主控软件。
1.用电信息采集专变大用户终端模拟实训系统构成及其功能
用电信息采集专变大用户模拟实训装置采用台体式机柜设计，由2台专变大用户模拟柜组成，模拟不同计量方式专变用户，包括高供低计三相四线用户（3×220V）、高供高计三相三线（3×100V）用户，系统通过加载智能模拟电源，给专变采集终端和三相智能电能表提供模拟负荷，通过隔离互感器到表尾，通过仿真智能电能表模拟总分表关系，正面两块表中1块仿真表，1块真实表，两块表为并列关系，背面两块表为前面1块表的分表。
专变大用户模拟部分：智能电能表与专变采集终端通过485方式进行通讯，专变采集终端通过以太网、230mHz方式实现数据上传到主站系统。
加载系统：包括虚负荷电压电流源、电压互感器、电流互感器、加载控制系统等。加载系统控制通过主控计算机控制实现。
负荷控制模拟部分：通过模拟高低压出线柜控制开关，去掉原来继电器模拟方式，采用交流接触器模拟合闸、分闸控制及状态，接触器通过12V低电压控制，合闸、分闸按钮及状态指示灯采用与真实开关柜一样的外形，其中一路负荷控制输出通过交流接触器接入室内后面控制，控制空调的电源。
故障模拟部分：每块电能表都可以通过计算机设置电能表交采回路的故障，表计故障模拟部分可以实现计量回路常见的电压错线序（abc，bac，acb）、电流错接相（abc，cba）电压断线（断a、断B、断C）、电流开路、电流短路、电流极性反接等常见故障。可以模拟表计与终端485通讯故障（包括断a，断B，a、B互换），可以模拟三相仿真智能电能表内部计量故障，包括电压、电流采集与显示故障。在故障设置中可通过调节电压输出模拟低电压供电通信不可靠故障。
1号专变柜柜体第一、第二表位配置为三相三线，其中一块为三相三线智能电表，另一块为三相三线仿真智能电表，三相智能仿真电表可以通过计算机对表内部的各种参数进行设置读取。这两块表计为并列关系，共用一个联合接线盒，背面两块配置为三相四线智能电表。
2号专变柜柜体第一、第二表位配置为三相四线，其中一块为三相四线智能电表，另一块为三相四线仿真智能电表，三相智能仿真电表可以通过计算机对表内部的各种参数进行设置读取。这两块表计为并列关系，共用一个联合接线盒，背面两块配置为三相四线智能电表。
柜体将负荷控制管理终端和正面两块电能表作为总表，背面两块三相四线电能表作为分表，通过回路遥控可以控制各个分表的电流，分表电流变化，总表与负荷控制管理终端会进行相应的减少，柜体用第一回路控制制背面的第一块电能表，第二回路控制背面的第二块电能表，第三回路为预留，第四回路可以通过引接线引接控制实训时空调用电。
实训装置可以通过软件在短时间内模拟用户一天的负荷曲线，负荷曲线图可以手动绘制，也可以通过软件随机产生，软件设置完成后会按照所设置的负荷曲线控制虚负荷电源的电流。
2.用电信息采集公配变终端模拟实训系统构成及其功能
用电信息采集公配变模拟实训装置采用台体式机柜设计，由2台公配变模拟柜组成，模拟不同计量方式公配变用户，包括三相四线（3×220V）、单相散户（220V）模拟，系统通过加载智能模拟电源，给公配变采集终端和三相智能电能表提供模拟负荷，通过隔离互感器连接到表尾。
公变模拟部分：智能电能表与ii型采集器通过485方式进行通讯，ii型采集器与集中器通过载波方式通讯，集中器通过以太网（光纤）方式实现数据上传到主站系统。
加载系统和故障模拟部分同专变大用户终端模拟实训系统。
在模拟电源中加入谐波输出功能，谐波数据可以通过软件设置故障的方式输出，模拟载波抄表时的谐波干扰，软件中最多可以设置19次谐波电压或者电流谐波，一户一表用户多配置1块采集器，模拟故障采集器运行，可进行比对。
实训装置可以通过软件在短时间内模拟用户一天的负荷曲线，负荷曲线图可以手动绘制，也能通过软件随机产生，软件设置完成后会按照所设置的负荷曲线控制虚负荷电源的电流。
3.用电信息采集低压集抄终端模拟实训系统构成及其功能
用电信息采集公配变模拟实训装置采用台体式机柜设计，由1台低压集抄模拟柜组成，模拟低压用户，包括三相四线（3×220V）用户模拟、单相（220V）用户模拟，系统通过加载智能模拟电源，给集中器和三相智能电能表、单相智能表提供模拟负荷，通过隔离互感器连接到表尾。
低压集抄用户模拟部分：智能电能表与采集器通过485方式进行通讯，集中器通过以太网（光纤）方式实现数据上传到主站系统。
加载系统和故障模拟部分同专变大用户终端模拟实训系统。
柜体中挂接一个ii型集中器，此集中器通过RS485抄取其他表位的电能表数据，ii型集中器通过以太网通讯方式将数据上传服务器。
实训装置可以通过软件在短时间内模拟用户一天的负荷曲线，负荷曲线图可以手动绘制，也能通过软件随机产生，软件设置完成后会按照所设置的负荷曲线控制虚负荷电源的电流。
4.系统实训软件构成及其功能
（1）模拟虚拟负荷。实训系统通过pC主机控制虚拟负荷功率源的启动与停止，产生各种工况下所需的电压、电流，用于电能表及采集终端、集中器、采集器使用，实现电能表的正常走字运行，保持与真实计量现场的一致性。
（2）培训管理。
1）学员管理。可以提供学员信息的增加、删除、修改、职称分类等功能。
2）题库的管理。可以支持题库的更新维护并能够按照试题类型进行检索来创建考试电子试卷。
3）在线理论考试。可以随机抽取各类型试题形成试卷并提供考生在线答题，考生提交后根据答案自动生成考试分数。
4）理论成绩查询。可以支持考生成绩存储、在线查询。
（3）系统管理。
1）通信管理。实现终端接入管理和终端实时在线的链路保持，并提供实训软件操作接口管理。采取系统应用层与通信层交互的通信信道配置。
2）系统接入设置。要提供与上级采集测试主站系统接入设置功能，包括系统位置、接入方式、数据交换配置等设置功能。可监测与测试主站系统的接入情况。
3）参数、数据库、故障库管理。
参数管理：对通讯参数、终端基本参数、控制参数、无功投切参数设置、存储参数等修改，进行模板设置等管理。
数据库管理：提供数据库修改单，可针对性地对数据进行eXCeL导出、修改、eXCeL导入。
故障库管理：添加新的故障组合（系统设置的所有故障进行选择组合）、删除旧有故障组合、修改原有故障组合。在模拟故障时，只需调用故障库中的故障类型，便可触发故障模拟。
4）系统用户管理与权限配置。能够自定义用户角色、操作权限。
5）操作日志管理。要存储操作日志并能够通过时间段查询。
（4）主站系统功能。用电信息采集系统的主站由系统操作软件和主站控制器构成。操作软件功能满足Q/GDw376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》规定。由pC机通过主站软件控制终端模拟装置，以移动230mHz无线专网、光纤网为主要通信载体，通过多种通信方式实现系统主站和现场终端之间的数据通信，对终端进行初始工作参数设置、数据召测及指令下发等操作，实现“三遥”以及各种管理功能。主站与终端模拟装置可以构成独立运行的信息交换链，组成模拟的负荷管理系统，用于对电能管理人员的培训技能考核及系统工作演示等工作。