(青海省海宴县西海镇唐湖电力分公司, 青海省海北州 810200)
摘要：本文就110KV变电站中的自动化数据系统尽心分析，结合硬件需求情况以数据总量与数据类型进行研究。进而确定了110KV变电站背板需求与数据仓库需求情况，从而保证变电站更为系统的管理相应数据，确保硬件基础更好的服务员变电站自动化运行。
关键词：110KV变电站；硬件；自动化系统；设计与实现
引言：作为输电与配电网络之间的枢纽部分，110KV变电站的自动化运行确保了系统的安全与稳定。其自动化功能成为双向电网间相互联系的基础性保障措施。从目前看，现有的110KV变电站以完成了多系统的全面监测，如：荷载、温度、高频噪声、局部红外以及变压器油中体部分的气体、关键部分振动等诸多方面。上述监测体统所获取的相应数据结合远程控制系统的相互联动，有效的保证了110KV变电站的正常运转。
１110KV变电站设计的需求分析
本文就某一变电站为例，就其自动化系统部署过程中的关键部分设计进行分析，如网桥设备与通用数据处理设备等主要环节。为实现工业化数据的快速转化，110KV变电站借助网桥设备实现数据的快速转换，这主要借助于数据设备完成数据结构的处理。以此为基础，上述数据可完成相应的数据深度挖掘，通过分析数据仓库与策略系统保证数据的科学性和稳定性。同时，数据通过工业网桥能同步向远程系统反馈，还可实现远端连接（借助IIS服务器）。本文主要对其总体设计与硬件进行分析研究。
借助于某110KV变电站项目进行分期，该变电站主要结构组成为：①110KV相应设备如下：电源母线（1组）同步完成3路电源进线的管理；110KV断路器（9台），分别部署与如下设备运行（1台）、热设备（1台）、冷设备或者维修（1台），接地刀闸（2台）、隔离开关（1台）；②35KV离场线路管理。母线（1组）主要管理35KV离线线路（共计7条），其中与其他变电站相连的手拉线路4条，企业供电专线2条，本地发电厂回路接入（1条）。上述手拉线路管理主要依靠35KV断路器（3台），短路器分别负责运行、热设备以及冷备用（或维修）。另使用35KV断路器（2台）管理供电专线，运行３５ｋＶ离场母线１组，管理７条３５ｋＶ离场线路，其中４条是连往其他110KV变电站的拉手线路，２条是企业供电专线，１条是本地发电厂接入回路。上述所用设备主要包括断路器（19台）、隔离开关（3台）、接地刀闸（8台）；③10KV相关设备，离场母线（1组），主要负责10KV22条线路的管理。断路器（65台）、接地刀闸（12台）、隔离开关（4台）；④10KV其他设备，母线（1组）、断路器（4台）；⑤变压器。10MVA（6台）分别为110/35/10KV。上述变压器分别用于运行（3台）、热备（2台）以及冷备用或维修（1台）。
综合上述分析，该110KV变电站所用不同级别断路器共计97台；母线隔离开关（8台）及接地刀闸（22台）；变压器（包括控制开关共计6组）；不同级别母线（4组）。综合系统内的符合与温度监测系统分别部署于变压器与隔离开关部位，此外，振动与气体监测系统布置于变压器中部。局部红外与高频噪音监测系统是获取设备运行状态的重要组成部分，根据需要有选择的不属于相应的关键设备上（该110KV变电站相应数据验算值见表1）。
表1：110KV变电站数据产生量验算值表
通过分析上表，本项目系统设计需要的有效数据量合计为142.5Mb/s，以5年6.5倍的冗余运行量为基础，本项目综合系统背板设计需达到154.75Mv/s的数值。如按照功能互粉，本项目系统设计主要包括如下6个模块，即：视频信息转化、工业数据网桥、自动化策略、数据库、数据背板与IIS服务器等。
２110KV变电站系统设计与实现步骤
2.1系统中的视频信息转化
110KV系统中的视频信息转化中心主要实现红外数据的转化，以及实时读取温度点数值等。 本项目采用的工控主机为IBM架构下的4U，配置的视频采集板为6路，换面合成阵列为16，上述配置可同时处理的信息达到65路视频。该视频系统算法选取了多点比较法，可获取所有画面内的不同温度数据。上述画面采取了1U设备，而处理器则选择了4U。这样机架空间内的视频数据转化占用量达到10U，总体系统冗余度设计量达到32.3%左右。
2.2110KV系统中的工业数据网桥
这部分设备的主要作用是收集数据并通过以太网将数据向外传输。其收集数据的主要设备包括应集中期和各个探头。本项目中上所用设备选择了A20双核模块，基于ARM7技术的模块选择了1U布置，多有数据信号达到430余路。所有收集数据的集中化程度超过30%，所用工业桥数量为144台，同时机架空间占用量达到144U。结合不同系统的功能差异，本设计定制了不同的数据结构。针对TCP/IP条件下的非标准化数据进行封装，然后将其通过以太网映射至ISO中。该部分的交换机选取了1024千兆型号，共配置了15台，背板带宽达到100Mb/s，机架空间占用量达到15U，设计冗余度为60%左右。
2.3110KV变电站系统中数据仓库
本项目设计产生量数据为142.5/s，运行后能达到1.5T的设计总量，若整个系统完成一个月及以上的正常运行，其裕兴数据总量可达到45T。本系统所设计的冗余度达到60%，则整个系统所用储存容量可达到75T的标准。结合上述考虑，如使用ST4000DM0004T的硬盘，则需部署19块以上的硬盘才能满足网络运行需求。考虑到电力系统的特殊性，本项目最后选择了2台服务器并列运行的模式，这种部署设计的冗余度超过了66%，其占用机架空间达到了16U。
2.4110KV变电站的自动化策略主机
目前，很多电力系统都完成了阶段性的实验工作。考虑到系统稳定性差异，本项目尚未实现远程并网。在应用中采取了多机阵列模式，系统配置了IBM服务器（8组）与交换机（C3750）实现同步联合运行。系统服务器与交换机均为2U系统，其主机所占机架空间为10U。
2.5110KV变电站的IIS服务器
该服务器通过自动化运行实现调度和倒闸功能，因此稳定性与速度方面要求较低。设计时按照运行和备用分别为1的标准使用了两台INM服务器，所占机架空间为4U。
2.6110KV变电站的数据总背板
考虑到其他系统设计，本项目系统共占机架空间达1999U左右，空间冗余布置达到60%，所用机架空间总量为322U，不设8个42U机架可满足整体设计要求。在不同模块间需不设9根数据线，整个数据背板可采用CISCO7050交换机，实际背板运行为10000Mb/s。
结束语
综上所述，本项目针对110KV变电站的自动化系统进行设计，共选择了８个42U标准机架。系统管理所用交换机为CIS07050，该交换机的核心背板管理可通过数据整合实现，并能叨叨一站式的数据化管理。上述设计时变电站自动化运行的硬件基础，结合强大的软件支撑，还需不断提升策略主机的可靠性能。实现上述硬件和软件配置可完成变电站自动化设计的核心工作，本文正是以为基础提出相应的策略和设计方法。
参考文献：
[1]高从闯，许涛.溧阳抽水蓄能电站110kV变电站生产管理实践[J].水力发电,2013,03（03）：82-83.
[2]陈艳艳.基于IEC61850标准的变电站自动化系统数据通信研究[D].山西大学,2013:25.
[3]高美金,傅旭华.标准配送式变电站的特点与建设[J].浙江电力,2014（03）.
论文作者:邓莉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：变电站论文; 数据论文; 系统论文; 机架论文; 设备论文; 背板论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第26期论文;