1. 項(xiàng)目概況

唐山曹妃甸港區(qū)煤碼頭三期工程項(xiàng)目，建設(shè)2個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)、2個(gè)7萬(wàn)噸級(jí)和1個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)專業(yè)化煤炭裝船泊位，占地1837畝，總建筑面積5.6萬(wàn)平方米，南北向布置8條堆場(chǎng)和9條作業(yè)線，推存容量374.5萬(wàn)噸。

本項(xiàng)目新建110kV變電站1座，110kV進(jìn)線采用雙回路進(jìn)線，電源引自港外市電。本工程配電電壓為10kV及0.4kV。主要用電設(shè)備裝船機(jī)、堆料機(jī)、取料機(jī)、堆取料機(jī)、翻車機(jī)、皮帶機(jī)采用10kV供電；灑水除塵系統(tǒng)、污水處理、堆場(chǎng)及皮帶機(jī)沿線照明、維修及輔建區(qū)建筑物等采用0.4kV供電。

曹妃甸港110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是鈦能科技股份有限公司集多年電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)與工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)用戶需求，結(jié)合變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向，采用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式微處理器技術(shù)、DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)，為曹妃甸港110kV變電站項(xiàng)目提供了高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)勁并充分優(yōu)化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備測(cè)量、控制、監(jiān)視、保護(hù)、錄波、通信、報(bào)表、電壓無功自動(dòng)補(bǔ)償、五防、故障分析等功能，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和兼容性，集成了視頻監(jiān)控、消防接口聯(lián)動(dòng)，并可以采用多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方的測(cè)量、監(jiān)視和控制。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

依據(jù)曹妃甸港110kV變電站變配電設(shè)備分布情況，充分理解客戶的需求，減少系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)維的成本，采用分層、分布、開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

圖1 曹妃甸110kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 站控管理層

站控管理層監(jiān)控主機(jī)提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并可與調(diào)度中心和集控站通信。站控層設(shè)備采用基于IEC60870-5-103協(xié)議的以太網(wǎng)方式組網(wǎng)，傳輸速率不小于100Mbps，具有良好的開放性，滿足與電力專用網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)管理系統(tǒng)連接及容量擴(kuò)充的要求。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、五防主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置、GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)以及其它智能裝置。

在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)方面，配置2套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備（含交換機(jī)、路由器）、1套二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)施（包括專用的安全隔離防護(hù)裝置），并配置相應(yīng)的IP認(rèn)證加密裝置。

為了統(tǒng)一系統(tǒng)時(shí)間，配置1臺(tái)帶避雷裝置的GPS 同步時(shí)鐘，以用戶設(shè)置的周期向監(jiān)控服務(wù)器及各節(jié)點(diǎn)機(jī)發(fā)送時(shí)鐘信息，以校正監(jiān)控、各微機(jī)繼電保護(hù)裝置、故障錄波裝置及其他智能裝置時(shí)鐘。

對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行全方位的安防視頻監(jiān)視，對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)的安防監(jiān)控、消防系統(tǒng)的接口聯(lián)動(dòng)，圖像可以按照多種方式進(jìn)行數(shù)字錄像，保存在服務(wù)器上供調(diào)用。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信層

網(wǎng)絡(luò)通信層具備合理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息處理機(jī)制，保證在正常運(yùn)行狀態(tài)及事故狀態(tài)下均不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重而導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)或嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行速度的情況。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層以一次設(shè)備為對(duì)象，采用單元式配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的電氣間隔的測(cè)量、監(jiān)視、控制、保護(hù)及其他一些輔助功能。各裝置獨(dú)立性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，配置靈活，具有高可靠性、高擴(kuò)展性。該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層包括保護(hù)測(cè)控、安全自動(dòng)裝置、電能質(zhì)量治理控制、多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、故障錄波、低頻低壓減載裝置及視頻安防等設(shè)備。

l 保護(hù)測(cè)控安全自動(dòng)裝置：對(duì)110kV 進(jìn)線、110kV主變壓器，10kV線路、電容器、分段、接地變等配置微機(jī)繼電保護(hù)（測(cè)控）裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，通過告警信號(hào)或直接切除嚴(yán)重故障點(diǎn)，做到對(duì)故障快速的反應(yīng)，避免事故發(fā)生和已發(fā)生的事故范圍擴(kuò)大。具體配置詳見表1。

序號(hào)	設(shè)備名稱	安裝位置	主要功能
1	110kV線路保護(hù)及線路測(cè)控	組屏安裝于控制室	線路保護(hù)：光纖電流差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、零序方向過流、加速段保護(hù)、重合閘等。 線路測(cè)控： 測(cè)量U/I/P/Q/cos等電氣量；開關(guān)刀閘位置信號(hào)、保護(hù)故障報(bào)警信號(hào)；開關(guān)刀閘遙合、遙分。
2	主變保護(hù)	組屏安裝于控制室	差動(dòng)保護(hù)：比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、諧波制動(dòng)等； 高后備保護(hù)：復(fù)壓方向過流、零壓方向零流、間隙零流、零壓等； 低后備保護(hù)：復(fù)壓方向過流、零壓方向零流等； 非電量保護(hù)：輕重瓦斯、本體有載壓力釋放、溫度高等。
3	主變測(cè)控	組屏安裝于控制室	遙測(cè)：U/I/P/Q/cos等電氣量、變壓器油溫、有載開關(guān)檔位； 遙信：開關(guān)刀閘位置信號(hào)、保護(hù)故障報(bào)警信號(hào)、非電量信號(hào)； 遙控：實(shí)現(xiàn)開關(guān)刀閘遙合、遙分； 遙調(diào)：實(shí)現(xiàn)有載開關(guān)檔位的升降停。
4	公用測(cè)控、110kV母線、110kV線路測(cè)控	組屏安裝于控制室	模擬路18路，直流量6路，開關(guān)量210路
5	10kV母線測(cè)控	組屏安裝于控制室	實(shí)現(xiàn)10kV母線電壓監(jiān)視、越限報(bào)警及刀閘開關(guān)量監(jiān)測(cè)
6	10kV保護(hù)測(cè)控	分散安裝于開關(guān)柜上	10kV線路、電容器、站用變保護(hù)測(cè)控：保測(cè)一體化、帶操作回路； 10kV分段備自投：實(shí)現(xiàn)進(jìn)線及分段的互投、自投功能，過流閉鎖備自投，TV斷線檢測(cè)； PT并列裝置：實(shí)現(xiàn)10kV母線PT二次電壓的并列。

表1 保護(hù)測(cè)控、安全自動(dòng)裝置配置

l 電能質(zhì)量綜合控制裝置：組屏安裝于控制室。監(jiān)視用電設(shè)備電能質(zhì)量指標(biāo)，及時(shí)補(bǔ)償無功和濾除諧波，抑制電壓跌落和三相不平衡。

l 低頻低壓減載裝置：能夠同時(shí)測(cè)量?jī)啥文妇€電壓，配置低頻8輪、低壓8輪，可直接切除24回負(fù)荷線路，低頻減載和低壓減載的每一輪都可以自定義出口，能夠選切不同的線路。當(dāng)系統(tǒng)中有功功率缺額引起頻率、電壓下降時(shí)，根據(jù)頻率、電壓下降的程度，自動(dòng)斷開一部分用戶，阻止頻率、電壓進(jìn)一步下降。

l 故障錄波裝置：組屏安裝于控制室。當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它進(jìn)行正常運(yùn)行（動(dòng)態(tài)）錄波，同時(shí)可進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)和電氣量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或運(yùn)行參數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)錄波器進(jìn)行故障暫態(tài)錄波。

l 多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡(luò)儀表：配置多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡(luò)儀表若干臺(tái)，主要采集各用電回路電壓、電流、功率因數(shù)、有功電度、無功電度等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘功能，為用戶用電管理提供數(shù)據(jù)支撐。

l 視頻安防設(shè)備：主要包括彩色攝像機(jī)、煙感報(bào)警器、紅外防盜報(bào)警器、戶外照明燈及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主機(jī)等，對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)的安防監(jiān)控、消防系統(tǒng)的接口聯(lián)動(dòng)，重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)域包括：開關(guān)室、控制室、電纜室、變壓器、變電站圍墻及周邊，能對(duì)預(yù)設(shè)的監(jiān)視對(duì)象進(jìn)行快速定位、拍攝，對(duì)選定對(duì)象進(jìn)行多角度、多視距平滑掃描，同時(shí)能將圖像進(jìn)行壓縮處理。變電站的進(jìn)出采用聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)，要想進(jìn)出變電站，必須具有相應(yīng)的身份權(quán)限。

3.  系統(tǒng)功能

3.1 人機(jī)交互

系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶使用界面，顯示全站電氣主接線圖、分系統(tǒng)潮流及運(yùn)行狀態(tài)圖、按單元?jiǎng)澐值膯卧泳€圖、負(fù)荷曲線、操作說明等多種廠站圖表，顯示變配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換，畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新，模擬量顯示，開關(guān)量顯示，連續(xù)記錄顯示等。

圖2 曹妃甸港110kV變電站主接線圖

3.2 事件管理

當(dāng)系統(tǒng)任何節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或異常，在處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)過程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)給出各種報(bào)警提示，包含音響報(bào)警、報(bào)警簡(jiǎn)報(bào)窗口顯示、報(bào)警總表顯示。

3.3 報(bào)表生成與編輯

生成電力系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，并可以嵌入曲線及各種圖形等。用戶可以使用報(bào)表生成工具方便地生成各種表格，定義各種表格方式，方便運(yùn)行人員調(diào)閱報(bào)表，支持以Excel電子表格導(dǎo)出。

3.4 模擬量限值監(jiān)視

模擬量主要有：母線電壓、頻率、主變及輸電線路電流、有功及無功功率、母線功率因素等。可以設(shè)置上限、下限、上上限、下下限，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前測(cè)量值的大小來判斷是否越限。同時(shí)還設(shè)置報(bào)警死區(qū)，以避免測(cè)量值在限值附近振蕩而出現(xiàn)反復(fù)報(bào)警。越限作為系統(tǒng)事件記錄入事件庫(kù)，以備查詢并可以生成各種各樣的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

3.5 控制調(diào)節(jié)

遠(yuǎn)方控制輸出主要有：斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘的遙控，變壓器有載開關(guān)檔位的調(diào)節(jié)，保護(hù)軟壓板的投退，信號(hào)復(fù)歸等。操作員可對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作，為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令，以確保操作的安全性和正確性。

3.6 視頻監(jiān)控、消防接口聯(lián)動(dòng)

對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)的安防監(jiān)控、消防系統(tǒng)的接口聯(lián)動(dòng)，重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)域包括：開關(guān)柜室、控制室、繼保室、通信機(jī)房、電纜室、變壓器室、變電所圍墻及周邊，對(duì)選定對(duì)象進(jìn)行多角度、多視距平滑掃描，同時(shí)能將圖像進(jìn)行壓縮處理。變電站的進(jìn)出采用聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)，要想進(jìn)出變電站，必須具有相應(yīng)的身份權(quán)限。

3.7 同期操作

對(duì)于能夠按照電壓相等、頻率相同、相角相同的并網(wǎng)條件自動(dòng)跟蹤兩側(cè)的相關(guān)量待符合同期條件時(shí)完成同期操作。

3.8 防誤操作

除了防止誤分、合斷路器，防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)，防止帶電掛（合）接地線（接地開關(guān)），防止帶地線送電、防止誤入帶電間隔之外，還要防止誤觸、誤碰、誤整定、誤接線、誤投退等，必須從全站系統(tǒng)層面予以考慮解決。系統(tǒng)能根據(jù)采集的各種信息，按規(guī)程要求定義遙控操作的防誤邏輯，并在操作時(shí)作實(shí)時(shí)防誤判斷。

3.9 用戶權(quán)限管理

針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，防止因人為誤操作給生產(chǎn)帶來的損失，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。可以通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

4.客戶價(jià)值

1）在貨運(yùn)港口場(chǎng)所設(shè)置變電站電力自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示站內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)異常情況能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示，另外，還能夠生成報(bào)表、曲線等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析站內(nèi)各部分的用電狀況。

2）系統(tǒng)可靠性高、技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)展性強(qiáng)、升級(jí)方便，具有四遙功能，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的全部保護(hù)、監(jiān)控及遠(yuǎn)方通訊控制功能，達(dá)到無人值班站所規(guī)范要求，并且易于變電站規(guī)模的擴(kuò)展及功能的擴(kuò)充。

3）對(duì)用電設(shè)備電能質(zhì)量指標(biāo)實(shí)行監(jiān)視，及時(shí)補(bǔ)償無功和濾除諧波，抑制電壓跌落和三相不平衡，幫助用戶解決運(yùn)行過程中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。

4）對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行全方位的視頻安防監(jiān)視預(yù)警，使值班人員和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)能及時(shí)準(zhǔn)確地了解無人值班變電站的現(xiàn)場(chǎng)情況，保障變電站空間范圍內(nèi)的建筑、設(shè)備的安全，大大減少了無人值班變電站的日常巡檢。