變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)是在參考了目前國內(nèi)外先進的變電站自動化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)配電網(wǎng)綜合自動化而作為一個分站系統(tǒng)研制開發(fā)出來的。本系統(tǒng)充分考慮了配電網(wǎng)信息量大的特點，在結(jié)構(gòu)上采用分布式RTU作為采集單元，設(shè)置586工控機進行管理。在通信上支持DNP3.0和部頒Polling規(guī)約等多種規(guī)約，并且通信速率最高可達19200bps。除具備 傳統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的采集功能和遠動功能外，還具有遙測數(shù)據(jù)顯示、遙信、開關(guān)狀態(tài)顯示 、SOE事件監(jiān)視、開關(guān)操作、變壓器分接頭調(diào)整、電容器的投切等當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能及方便的圖 形編輯功能。工控機還可實現(xiàn)饋線故障自動診斷隔離與恢復(fù)供電功能、電壓和無功綜合自動控制等功能。

圖1 變電站與微機監(jiān)控位
1?畢低辰峁?
站內(nèi)RTU的管理采用RS-422局域網(wǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)模塊同后臺工控機連接方式，桿上RTU可通過Modem 或無線通信經(jīng)多個RS-232口與后臺機相連，一條或幾條線路上的桿上RTU經(jīng)點--多點近距 Modem同變電站工控多串口(MOXA)相連，以實現(xiàn)與桿上RTU的通信，也可采用光纜，無線等其 他通信方式。
與主站調(diào)度的通信采用微波、光纜、通信雙絞線等方式，其原理如圖1所示。 可根據(jù)變電站實際情況，靈活配置RTU數(shù)量，以適應(yīng)不同變電站的要求。
2?敝饕?功能
除實現(xiàn)當(dāng)?shù)鼗颈O(jiān)控功能外，還可實現(xiàn)無功-電壓的綜合調(diào)節(jié)、線路的故障診斷、隔離與 供電恢復(fù)、遠方抄表的數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)發(fā)等功能。
(1)數(shù)據(jù)采集：從現(xiàn)場采集全部數(shù)據(jù)信息，采集時間≤4s。
(2)SOE事件記錄：可記錄遙信變位、開關(guān)/分接頭等操作、故障信息等事件，并可存儲5000 個SOE歷史記錄。
(3)診斷功能：可手動和自動檢測RTU的通信狀態(tài)，并可在故障后啟動RTU的通信。
(4)控制功能：當(dāng)?shù)鼗蜻h方遙控開關(guān)、分接頭調(diào)節(jié)，可手動、自動進行電壓和無功的綜合控制，以及故障的自動診斷、隔離與供電恢復(fù)。
(5)顯示功能：主接線圖、開關(guān)狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)圖形顯示(包括曲線、棒圖、餅圖、表型圖等)、實時遙測表格、實時遙信表格、開關(guān)狀態(tài)表格、SOE記錄表格，通信報文的顯示。
(6)設(shè)置功能：修改、添加、刪除設(shè)備庫，顯示信息和開關(guān)狀態(tài)等。
(7)歷史數(shù)據(jù)存儲與顯示功能：可存儲和顯示各種遙測量的歷史數(shù)據(jù)，并可以年月日為索引，以曲線、棒圖和數(shù)據(jù)表格的形式來顯示歷史數(shù)據(jù)。
3?畢低橙萘?
變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)串口數(shù)最多可擴為66個，其中前置機和站內(nèi)RTU各占一口，站內(nèi)最多可管理64個RTU，總的串口數(shù)視具體情況而定，桿上每個串口最多可接9個RTU，并且還與距離有關(guān)。
(1)站內(nèi)RTU
由于站內(nèi)采用轉(zhuǎn)發(fā)模塊來管理RTU，最多可管理64個RTU。因此站內(nèi)系統(tǒng)的容量視RTU的配量而定，由于單個RTU具有較強的信息處理能力，因而可滿足不同變電站的要求。
(2)桿上RTU
根據(jù)桿上RTU配量多少而定，最多可接64個串口，每個串口最多可接9個RTU。
4?鋇繆購?fù)无功综簫{刂圃?理
電壓和無功綜合控制是利用電壓、無功兩個判別量對電壓和無功實行綜合調(diào)節(jié)，以保證在合格范圍內(nèi)，同時實現(xiàn)無功基本平衡，利用電壓和無功構(gòu)成的綜合判據(jù)通常規(guī)定了電壓和無功的上下限，并把電壓和無功平面分成了9個區(qū)如圖2所示，根據(jù)電壓，無功在電壓和無功平 面上所處的位置建立相應(yīng)的控制規(guī)則。

圖3 故障自動診斷，隔離與恢復(fù)的開關(guān)動作情況

圖4 兩級控制功能示意圖
　
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??Q下限--無功過剩 ??Q上限--無功不足

圖2 采用模糊邊界的電壓和無功調(diào)節(jié)分區(qū)圖
總的基本控制原則：保證電壓合格，無功基本平衡，盡量減少調(diào)節(jié)次數(shù)。
5?北淶繒竟收獻遠?診斷、隔離與恢復(fù)的原理
(1)工作原理
變電站故障自動診斷、隔離與恢復(fù)分三個步驟來實現(xiàn)：
第一步是利用出線開關(guān)、分段開關(guān)的自動動作情況和桿上RTU采集上來的故障信息，快速確定故障段。
第二步是打開故障段兩端開關(guān)進行故障隔離，劃分出本身未含故障源的停電區(qū)域，使受故障影響的線路縮小到最小的范圍。
第三步是對未含故障源的停電區(qū)域?qū)ふ易顑?yōu)的恢復(fù)供電路徑，根據(jù)該路徑進行恢復(fù)供電操作。路徑最優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)是供電可靠、離電源點最近等。對由此路徑形成的初步方案進行潮流計算，以對各元件的負載進行可行性檢驗，若有過載等非正常運行狀態(tài)出現(xiàn)則對其進行再調(diào)整，直至成功。獲得此路徑后，進行自動或手動操作來恢復(fù)未含故障源的停電區(qū)域的供電。
以圖3所示的帶有聯(lián)絡(luò)開關(guān)的線路為開環(huán)運行的典型環(huán)形線路來分析故障自動診斷、隔離與恢復(fù)的三個步驟，當(dāng)C段有永久故障時各個步驟中的開關(guān)動作情況如圖3所示。
(2)兩級控制
故障的自動診斷、隔離與恢復(fù)功能由變電站監(jiān)控機與主站控制計算機兩級控制來實現(xiàn)，本文主要介紹變電站這一級的實現(xiàn)方法。首先當(dāng)故障發(fā)生后，由變電站監(jiān)控機執(zhí)行分站故障的自動診斷、隔離與恢復(fù)程序，判斷分析是否只在該站內(nèi)就可以達到故障的診斷、隔離與恢復(fù)。 對于不能達到的則發(fā)出一個消息或事件給主站控制計算機，執(zhí)行主站的故障自動診斷、隔離與恢復(fù)程序，再進行分析判斷，實現(xiàn)對完好的線段恢復(fù)供電，如圖4所示。
獲得最優(yōu)的故障后恢復(fù)供電順序后，有兩種方式來實現(xiàn)恢復(fù)供電，一種是自動方式，另一種是手動方式。
1)自動方式：程序確定最優(yōu)恢復(fù)供電順序后，將操作順序、操作開關(guān)及其位置等信息以對話框的形式在計算機屏幕上顯示出來，并按照操作順序自動下達每一步操作命令，在操作結(jié)束時給出操作成功與否的提示信息，當(dāng)操作成功時，系統(tǒng)圖上的系統(tǒng)狀態(tài)變?yōu)楣收媳桓綦x和恢復(fù)后的狀態(tài)。不成功時則給出在哪一步操作時發(fā)生了故障，供系統(tǒng)操作員來參考分析。這樣不僅減少了恢復(fù)供電所需的時間，而且同時也在一定程度上防止了調(diào)度員出現(xiàn)誤操作等情況 ，因而大大減少了用戶的停電時間，提高了城網(wǎng)自動化系統(tǒng)的可靠性。
2)手動方式：當(dāng)確定最優(yōu)恢復(fù)供電順序后，將操作順序、操作開關(guān)及其位置等信息以對話框的形式在計算機屏幕上顯示出來，操作員根據(jù)其操作順序來恢復(fù)供電。
本變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)具有很強的靈活性，可適合不同電壓、不同規(guī)模的變電站綜合自動化的要求，既可適用于有人值守變電站，又適用于無人值守變電站，還可靈活地構(gòu)成城網(wǎng)變電站饋線自動化管理系統(tǒng)。
0--電容器組的無功補償容量