1. 項目概況

唐山曹妃甸港區(qū)煤碼頭三期工程項目，建設(shè)2個10萬噸級、2個7萬噸級和1個5萬噸級專業(yè)化煤炭裝船泊位，占地1837畝，總建筑面積5.6萬平方米，南北向布置8條堆場和9條作業(yè)線，推存容量374.5萬噸。

本項目新建110kV變電站1座，110kV進線采用雙回路進線，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、堆料機、取料機、堆取料機、翻車機、皮帶機采用10kV供電；灑水除塵系統(tǒng)、污水處理、堆場及皮帶機沿線照明、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)自動化產(chǎn)品的研發(fā)與工程經(jīng)驗，根據(jù)用戶需求，結(jié)合變電站自動化技術(shù)發(fā)展方向，采用最新的計算機技術(shù)、嵌入式微處理器技術(shù)、DSP數(shù)字信號處理技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)，為曹妃甸港110kV變電站項目提供了高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、功能強勁并充分優(yōu)化的變電站自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備測量、控制、監(jiān)視、保護、錄波、通信、報表、電壓無功自動補償、五防、故障分析等功能，系統(tǒng)具有很強的擴展性和兼容性，集成了視頻監(jiān)控、消防接口聯(lián)動，并可以采用多種國際標準、行業(yè)標準的規(guī)約與調(diào)度自動化系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)遠方的測量、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)場設(shè)備層。

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

2.1 站控管理層

站控管理層監(jiān)控主機提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(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)連接及容量擴充的要求。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機、五防主機、遠動通訊裝置、GPS對時系統(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)安全防護方面，配置2套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備（含交換機、路由器）、1套二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護設(shè)施（包括專用的安全隔離防護裝置），并配置相應的IP認證加密裝置。

為了統(tǒng)一系統(tǒng)時間，配置1臺帶避雷裝置的GPS 同步時鐘，以用戶設(shè)置的周期向監(jiān)控服務(wù)器及各節(jié)點機發(fā)送時鐘信息，以校正監(jiān)控、各微機繼電保護裝置、故障錄波裝置及其他智能裝置時鐘。

對重點區(qū)域進行全方位的安防視頻監(jiān)視，對變電站現(xiàn)場進行實時的視頻監(jiān)控、現(xiàn)場的安防監(jiān)控、消防系統(tǒng)的接口聯(lián)動，圖像可以按照多種方式進行數(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)和信息處理機制，保證在正常運行狀態(tài)及事故狀態(tài)下均不會出現(xiàn)因為網(wǎng)絡(luò)負荷過重而導致系統(tǒng)死機或嚴重影響系統(tǒng)運行速度的情況。

2.3 現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層以一次設(shè)備為對象，采用單元式配置，實現(xiàn)對相應的電氣間隔的測量、監(jiān)視、控制、保護及其他一些輔助功能。各裝置獨立性強，維護簡單方便，配置靈活，具有高可靠性、高擴展性。該項目現(xiàn)場設(shè)備層包括保護測控、安全自動裝置、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 保護測控安全自動裝置：對110kV 進線、110kV主變壓器，10kV線路、電容器、分段、接地變等配置微機繼電保護（測控）裝置，實時監(jiān)控高壓供電系統(tǒng)的運行狀況，通過告警信號或直接切除嚴重故障點，做到對故障快速的反應，避免事故發(fā)生和已發(fā)生的事故范圍擴大。具體配置詳見表1。

表1 保護測控、安全自動裝置配置

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，及時補償無功和濾除諧波，抑制電壓跌落和三相不平衡。

l 低頻低壓減載裝置：能夠同時測量兩段母線電壓，配置低頻8輪、低壓8輪，可直接切除24回負荷線路，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。當系統(tǒng)中有功功率缺額引起頻率、電壓下降時，根據(jù)頻率、電壓下降的程度，自動斷開一部分用戶，阻止頻率、電壓進一步下降。

l 故障錄波裝置：組屏安裝于控制室。當電力系統(tǒng)正常運行時，它進行正常運行（動態(tài)）錄波，同時可進行各種運行參數(shù)和電氣量的實時監(jiān)測和分析；當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或運行參數(shù)超過設(shè)定值時，自動起動錄波器進行故障暫態(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，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)，實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、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、煙感報警器、紅外防盜報警器、戶外照明燈及當?shù)乇O(jiān)控主機等，對變電站現(xiàn)場進行實時的視頻監(jiān)控、現(xiàn)場的安防監(jiān)控、消防系統(tǒng)的接口聯(lián)動，重點監(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，能對預設(shè)的監(jiān)視對象進行快速定位、拍攝，對選定對象進行多角度、多視距平滑掃描，同時能將圖像進行壓縮處理。變電站的進出采用聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)，要想進出變電站，必須具有相應的身份權(quán)限。

3.  系統(tǒng)功能

3.1 人機交互

系統(tǒng)提供簡單、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)潮流及運行狀態(tài)圖、按單元劃分的單元接線圖、負荷曲線、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)及相應實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換，畫面實時動態(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

當系統(tǒng)任何節(jié)點出現(xiàn)故障或異常，在處理系統(tǒng)實時或歷史數(shù)據(jù)過程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時，系統(tǒng)自動給出各種報警提示，包含音響報警、報警簡報窗口顯示、報警總表顯示。

3.3 報表生成與編輯

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

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?？梢栽O(shè)置上限、下限、上上限、下下限，系統(tǒng)根據(jù)當前測量值的大小來判斷是否越限。同時還設(shè)置報警死區(qū)，以避免測量值在限值附近振蕩而出現(xiàn)反復報警。越限作為系統(tǒng)事件記錄入事件庫，以備查詢并可以生成各種各樣的統(tǒng)計報表。

3.5 控制調(diào)節(jié)

遠方控制輸出主要有：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)，保護軟壓板的投退，信號復歸等。操作員可對需要控制的電氣設(shè)備進行控制操作，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，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護員口令，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

對變電站進行實時的視頻監(jiān)控、現(xiàn)場的安防監(jiān)控、消防系統(tǒng)的接口聯(lián)動，重點監(jiān)視區(qū)域包括：開關(guān)柜室、控制室、繼保室、通信機房、電纜室、變壓器室、變電所圍墻及周邊，對選定對象進行多角度、多視距平滑掃描，同時能將圖像進行壓縮處理。變電站的進出采用聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)，要想進出變電站，必須具有相應的身份權(quán)限。

3.7 同期操作

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

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，并在操作時作實時防誤判斷。

3.9 用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，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，實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的安全可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

4.客戶價值

1）在貨運港口場所設(shè)置變電站電力自動化系統(tǒng)，能夠?qū)崟r顯示站內(nèi)各個配電回路的運行狀態(tài)，對異常情況能夠迅速報警，發(fā)出語音提示，另外，還能夠生成報表、曲線等統(tǒng)計信息，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、擴展性強、升級方便，具有四遙功能，實現(xiàn)變電站綜合自動化的全部保護、監(jiān)控及遠方通訊控制功能，達到無人值班站所規(guī)范要求，并且易于變電站規(guī)模的擴展及功能的擴充。

3）對用電設(shè)備電能質(zhì)量指標實行監(jiān)視，及時補償無功和濾除諧波，抑制電壓跌落和三相不平衡，幫助用戶解決運行過程中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。

4）對重點區(qū)域進行全方位的視頻安防監(jiān)視預警，使值班人員和相關(guān)領(lǐng)導能及時準確地了解無人值班變電站的現(xiàn)場情況，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。