变电站自动化调试验收系统设计研究
董玉宁 韩攀登 师灿辉
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董玉宁 韩攀登 师灿辉,. 变电站自动化调试验收系统设计研究[J]. 中国电气工程,2023.9. DOI:10.12721/ccn.2023.157073.
摘要:
为了让电力企业可以正常运行,所以就要开展自动化调试和验收,以确保其功能正常、性能稳定,并符合设计要求和规范标准。文章基于变电站自动化调试和验收的功能,设计出自动化系统,主要是进行系统架构设计、继电保护装置的选型、软件开发与集成、调试和验收测试,通过设计和应用变电站自动化调试验收系统,可以确保电力设备正常运行,提高变电站的运行效率和安全性。
关键词: 变电站自动化调试验收继电保护
DOI:10.12721/ccn.2023.157073
基金资助:

引言:变电站自动化调试验收系统是一种专门设计用于对变电站内的设备、智能终端等进行测试、调试和验收的系统,它包括了一系列的硬件设备、软件工具和测试方法,用于验证设备的功能、性能和可靠性。对此系统进行设计,可以确保变电站安全运行,变电设备也更加问题,符合电力规范标准,为后续的变电站管理提供可靠的技术支撑。

1.变电站自动化调试验收的主要功能

第一,硬件设备调试,对变电站自动化系统中的各个硬件设备进行调试,包括PLC控制器、开关设备、保护装置等,通过配置和测试硬件设备,验证其正常工作和通信。第二,软件功能调试,对变电站自动化系统中的软件进行功能调试,包括SCADA系统、监控控制软件、保护逻辑等,通过配置参数、编写逻辑和测试功能,验证软件的正确性和稳定性。第三,数据通信测试,测试变电站自动化系统中的数据通信功能,包括与上级调度系统、其他子站和设备之间的通信,确保数据的准确传输和实时性。第四,功能验证,对变电站自动化系统的各项功能进行验证,包括监控、控制、保护等功能。测试系统是否能够正确响应各种操作和异常情况,确保功能的可靠性和准确性[1]。第五,性能评估,对变电站自动化系统的性能进行评估,包括响应时间、数据处理能力、系统稳定性等内容的评估,通过模拟实际工作场景,评估系统的性能表现,优化系统配置和参数。第六,安全性验证,验证变电站自动化系统的安全性,包括保护装置的逻辑和响应能力,确保系统能够及时、准确地响应各种故障和异常情况,保障变电站的安全运行。

2.变电站自动化调试验收系统的具体设计

2.1系统架构设计

变电站自动化调试验收系统的总体架构分为六个内容,第一是数据采集与传输层,这部分的设计主要是负责采集变电站各个设备的实时数据,并通过通信网络传输到系统,在设计时主要包括传感器、数据采集单元、通信设备等,数据采集可以使用现场总线、以太网等通信协议来完成。第二是数据存储与管理层设计,这一层主要是负责将采集到的数据存储到数据库中,并进行管理和分析。这个层次的设计内容为数据库服务器、数据存储设备等,可以使用关系型数据库或时序数据库,以支持数据的存储、查询和分析。第三,软件系统层设计,包括SCADA系统、监控控制软件等,用于实时监视和控制变电站设备,并提供调试和验收功能。这个层次通常包括监控软件、控制逻辑、人机界面等,软件系统应具备实时性、稳定性和可靠性,能够对采集到的数据进行可视化展示和分析。第四,调试工具与测试设备层,主要包括模拟装置、测试仪器等,用于模拟实际工作场景,测试和验证自动化系统的功能和性能,这个层次的功能为模拟装置、测试工具、测试仪器等。第五,验收报告生成与管理层,根据调试和验收结果,生成相应的验收报告,并进行管理和存档,主要是利用报告生成工具、文档管理系统,生成具体的测试结果、问题和解决方案、性能评估等内容。第六,用户界面层,提供直观、友好的用户界面,用于操作和监视系统,查看测试结果和报告,通常包括图形界面、Web界面等,以便用户可以方便地查看和管理系统。

2.2继电保护装置的选型

根据变电站的规模、电压等级和系统要求,确定继电保护装置所需的功能,例如,过流保护、距离保护、差动保护、接地保护等。选择具有良好可靠性和灵敏度的继电保护装置,以确保对各种故障和异常情况的快速响应和正确判断。考虑继电保护装置的通信能力,以便与其他设备和系统进行数据交换和通信,通常采用IEC 61850或其他通信协议,以实现与SCADA系统和其他继电保护装置的数据交互[2]。也要考虑继电保护装置的扩展性,能够支持变电站的扩容和功能升级,例如,能够扩展更多的输入/输出模块、支持更多的保护功能。并且要确保所选继电保护装置与其他设备和系统的兼容性,例如与PLC、SCADA系统、通信设备等的兼容性。根据上述要求,在设计自动化调试验收系统时,可以选择信号为LDJB-49-970的继电保护装置,这一装置的运行功率为300W,运行的进度是0.5%,其长宽高为455、530、220毫米,当六相并联时,其最大功率可以达到900VA。此继电保护装置在调试验收系统中的应用充分满足系统需求,让系统运行更加简便。

2.3软件开发与集成

在进行软件开发和集成时,需要先根据变电站自动化调试验收系统的需求,确定软件开发的功能和性能要求,与用户和相关利益方一起讨论和明确需求。根据需求分析结果,设计系统的软件架构,包括模块划分、功能模块间的接口定义等,考虑系统的可扩展性、灵活性和易维护性。根据架构设计,进行软件开发和编码工作,根据需求和设计,使用适当的编程语言和开发工具进行开发,编写代码实现系统的功能。针对开发的每个模块,进行单元测试,验证模块的功能和正确性。确保每个模块能够独立地运行和达到预期的结果。将开发的各个模块进行集成测试,验证模块间的接口和功能的整体协调性,测试系统的整体功能和性能,以确保系统能够按照需求正常运行。在集成测试过程中,可能会发现一些问题和缺陷。通过调试和问题解决,修复这些问题,确保系统的稳定性和可靠性。

2.4调试和验收测试

搭建符合实际情况的测试环境,包括硬件设备、软件系统和通信网络等,确保测试环境能够模拟真实的工作场景和操作条件。按照测试计划和设计的测试用例,进行系统的功能测试,验证系统的各项功能是否符合需求,并发现潜在的问题和缺陷。根据设计的负载测试用例,进行系统的性能测试,测试系统在不同负载下的响应时间、吞吐量、并发用户数等性能指标,确保系统在正常工作状态下的性能表现。通过模拟故障和异常情况,进行系统的可靠性测试,测试系统在故障和异常情况下的应对能力和恢复能力,确保系统能够稳定运行并正确处理各种异常情况。此外,也要测试系统与其他设备和系统的兼容性,验证系统能够与其他设备和系统正常交互和通信,确保系统能够与变电站中的其他设备无缝集成。经过测试,了解到相位测量偏差没有超过-0.50到0+0.50这一范围,运行精度较高,满足系统功能需求。

结论:综上所述,对变电站自动调试验收系统进行设计,可以提升变电站调试验收效果,保证变电站运行更加安全、稳定。在进行系统设计时,主要是从架构、继电装置、软件开发、验收等角度入手,让设计更加全面,提升系统设计的效率,保证调试验收水平得以增强。

参考文献:

[1]李俊.变电站自动化调试验收系统设计[J].光源与照明,2022(04):120-122.

[2]邵雅宁,陈磊.多媒体技术下110kV变电站自动化调试验收系统架构[J].电子世界,2021(19):178-179.

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