35kV變電站后臺操作系統(tǒng)和“五防”系統(tǒng)的主機與操控顯示設(shè)備在強電磁場情況下相隔7m以上的解決方案

摘 要:本項目中微機綜合自動化系統(tǒng)硬件改造、軟件升級和系統(tǒng)備份，是根據(jù)廣電總局對安全供電可靠性的要求，針對系統(tǒng)運行時經(jīng)常出現(xiàn)電腦頻繁死機、網(wǎng)絡(luò)掉線、設(shè)備數(shù)據(jù)采集故障及操作指令無法傳達的故障，對原有的自動化系統(tǒng)的兩臺8端口串口服務(wù)器、辦公電腦等進行改造，采用了許繼電氣公司最新的1臺16端口網(wǎng)絡(luò)管理機代替原來的兩臺串口服務(wù)器，采用研華工控機代替了辦公級電腦，并將管理軟件進行了升級。由于硬件的升級，增加了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試難度，技術(shù)人員重新對控制設(shè)備與控制電腦之間進行了通訊設(shè)備，對數(shù)據(jù)采集進行校驗，確保了監(jiān)控系統(tǒng)的及時有效。貫徹安全播出備份系統(tǒng)的理念，利用換下的辦公電腦進行了后臺操作系統(tǒng)的備份，建立了數(shù)據(jù)庫，確保當主用在線系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，可將備份系統(tǒng)接入使用。

該項目中五防電腦和后臺操作電腦的規(guī)范安裝，是按照利用現(xiàn)有空間、提高供配電操作要求、設(shè)備規(guī)范、科學(xué)實用、安全可靠，滿足廣播電視供配電高可靠性要求的原則進行改造。由于五防和微機綜合自動化系統(tǒng)操作平臺處于35kV變電站內(nèi)，周圍還有639kHz、1116kHz、747kHz 3套100kW中波以及7225kHz一套50kW短波，有非常強的電磁場和無線電信號干擾；而且主機需要改到7米外的設(shè)備柜內(nèi)，信號衰減嚴重。由此將產(chǎn)生操作延誤，操作跳動，不能操作的情況，甚至誤操作。為克服這些情況，并使設(shè)備更規(guī)范，操作更加準確便捷，故采用超強屏蔽抗干擾的VGA數(shù)據(jù)延長連接線和帶編織銅網(wǎng)以及鋁鉑雙屏蔽層抗干擾無損耗USB信號放大器數(shù)據(jù)線，外加主機接地的方式。

主要技術(shù)創(chuàng)新點:

（1）采用16口網(wǎng)絡(luò)管理機代替8口串口服務(wù)器；

（2）安裝許繼電氣公司最新的CBZ-8000系統(tǒng)；

（3）采用高純度無氧銅導(dǎo)體，標準VGA接頭，線徑做了加粗處理線身帶雙磁環(huán)，超強屏蔽抗干擾，經(jīng)久耐用，最高可達1920×1080超高分辨率，保證顯示效果；

（4）帶編織銅網(wǎng)以及鋁鉑雙屏蔽層抗干擾無損耗usb信號放大器數(shù)據(jù)線，安全可靠穩(wěn)定，保證操作反應(yīng)時間精準；

（5）在采用特殊雙屏蔽線也無法達到滿意效果的情況下，創(chuàng)新使用主機外殼接地的方法，顯示和操作精度更高。

1　項目背景

本項目屬于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的技術(shù)維護及改造。

五二○臺35kV變電站五防和微機綜合自動化系統(tǒng)是五二○臺35kV變電站系統(tǒng)重要組成部分，微機監(jiān)控系統(tǒng)具備與當?shù)仉姌I(yè)局控制中心進行實時數(shù)據(jù)通信的功能。另外，監(jiān)控系統(tǒng)功能還包括:實時數(shù)據(jù)采集與處理；控制操作（對斷路器作分閘/合閘控制，并具有多級操作權(quán)限的防誤操作閉鎖功能）；與微機保護的接口； GPS同步；事件順序記錄；報警處理；實時畫面顯示；制表打??；系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)；維護功能。

五二○臺35kV變電站五防和微機綜合自動化系統(tǒng)的五防電腦和后臺操作電腦是整個系統(tǒng)的大腦。在設(shè)計之初，由于五二○臺處于強電磁場和無線電信號的環(huán)境中，為克服感應(yīng)電對控制信號傳輸?shù)挠绊?，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)準確和控制指令能有效地發(fā)布到被控制設(shè)備上，監(jiān)控電腦主機安裝在操作平臺下。在實際運行期間卻發(fā)現(xiàn)諸多問題，嚴重影響美觀、操作及整個五防和微機綜合自動化系統(tǒng)的運行安全！

五二○臺35kV變電站微機綜合自動化系統(tǒng)投入運行三年來，陸續(xù)出現(xiàn)電腦死機、部分設(shè)備的數(shù)據(jù)不能實時顯示、操作指令無法傳達的故障。經(jīng)過長時間的觀察和技術(shù)分析，確定為串口服務(wù)器和監(jiān)控電腦、系統(tǒng)軟件等綜合故障而造成的。需要對系統(tǒng)進行全面的維護，為確保系統(tǒng)的安全運行，需要進行微機綜合自動化系統(tǒng)進行硬件及軟件的備份。

所以，35kV變電站五防和后臺操作系統(tǒng)維護改造項目包括微機綜合自動化系統(tǒng)硬件改造、軟件升級和克服高頻干擾規(guī)范五防電腦主機和后臺操作電腦的安裝。

該項目的主要特點有:

（1）硬件升級:采用16口網(wǎng)絡(luò)管理機代替8口串口服務(wù)器、研華工控機代替辦公電腦，并熱備份相應(yīng)的硬件，提高了硬件的可靠性。

（2）軟件升級:采用許繼電氣公司最新的CBZ-8000系統(tǒng)，在備份電腦主機中安裝同樣系統(tǒng)。

（3）規(guī)范安裝:利用電磁屏蔽技術(shù)，克服高頻大功率電磁干擾，規(guī)范設(shè)備安裝。

五二○臺35kV變電站五防電腦和后臺操作電腦維護改造成果為在廣電系統(tǒng)內(nèi)大功率發(fā)射中波臺站中確保變電站五防和后臺操作系統(tǒng)的安全可靠運行和實施變電站綜合自動化系統(tǒng)規(guī)范設(shè)備設(shè)施、保障供電設(shè)備安全、操作準確具有重要的借鑒意義。

3　本系統(tǒng)要求

3.1 性能指標

模擬量測量誤差:≤0.5％

系統(tǒng)可利用率>99.8％

電流、電壓誤差≤0.2％

有功功率、無功功率誤差≤0.5％

電網(wǎng)頻率測量誤差≤0.01Hz

重要模擬量至前置機的響應(yīng)時間≤3s

開關(guān)量在數(shù)據(jù)庫中的更新時間≤1s

控制命令的系統(tǒng)響應(yīng)時間≤4s

事件記錄分辨率SOE≤2ms

畫面調(diào)用響應(yīng)時間≤2s

畫面實時數(shù)據(jù)更新周期2S～10S可調(diào)

監(jiān)控系統(tǒng)平均無故障時間>30000Hr

告警響應(yīng)時間≤2s

向控制中心傳遞的遙信變位信息≤1s

事件正確記錄率 100％

控制命令正確率100％

GPS時鐘誤差≤2ms

3.2 微機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有性能安全可靠、運行穩(wěn)定、功能完備、組態(tài)靈活、擴展容易、界面友好、使用與維護簡單方便等特點。微機監(jiān)控系統(tǒng)具備與當?shù)仉姌I(yè)局控制中心進行實時數(shù)據(jù)通信的功能。另外，監(jiān)控系統(tǒng)功能還包括:實時數(shù)據(jù)采集與處理、控制操作（對斷路器作分閘/合閘控制，并具有多級操作權(quán)限的防誤操作閉鎖功能）、與微機保護的接口、GPS同步、事件順序記錄、報警處理、實時畫面顯示、制表打印、系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)、維護功能。

3.3 微機五防

通過微機五防系統(tǒng)（含操作票專家系統(tǒng)）對35kV及10kV開關(guān)柜實現(xiàn)五防操作，站內(nèi)所有刀閘、地刀、網(wǎng)門接地線狀態(tài)均以虛擬遙信量方式送至監(jiān)控系統(tǒng)。

微機“五防”裝置滿足以下技術(shù)條件:

（1）防誤裝置必須具有下列“五防”功能:

防止誤分、合斷路器；防止帶負荷拉合隔離開關(guān)；防止帶電掛（合）接地線（刀閘），110kV線路側(cè)帶電應(yīng)有指示及有效閉鎖線路側(cè)接地刀閘的操作。防止帶接地線（刀閘）合斷路器或隔離開關(guān)送電；防止誤入帶電間隔。

（2）高壓開關(guān)柜網(wǎng)門應(yīng)滿足上述要求，每個開關(guān)柜均設(shè)有網(wǎng)門。

（3）整套裝置應(yīng)采用整體傳遞方式以簡化二次回路接線。

（4）按變電所的本期建設(shè)規(guī)模提供機械編碼鎖和電編碼鎖。斷路器、隔離開關(guān)的配置見電氣主接線圖。

（5）所有斷路器加裝電氣編碼鎖。在有接地刀閘的地點設(shè)臨時接地點，臨時接地點進行規(guī)范化處理,使其具有接地刀閘閉鎖功能。一次設(shè)備的網(wǎng)門加裝五防鎖具。線路及母線應(yīng)加裝與防誤系統(tǒng)配對使用的線路驗電器。

（6）現(xiàn)場用量較大的閉鎖器件，需提供備品備件。

（7）微機“五防”裝置與其它回路的聯(lián)系及附件由微機五防制造商實施，安裝材料、設(shè)備由廠家提供（包括現(xiàn)場鎖具、電纜的安裝）。

（8）主機配置為:

顯示器: 19′液晶顯示器

打印機: 激光A4打印機

芯片主頻:PIV DELL或惠普商用機（承諾三年質(zhì)保），主頻3.0GHz以上

內(nèi)存: 512MB

硬盤: 80GB

系統(tǒng)軟件:WINDOWS界面

（9）應(yīng)配備電腦鑰匙2把,充電器2套。電腦鑰匙應(yīng)具有智能解鎖功能。

（10）微機“五防”裝置應(yīng)具有操作票專家系統(tǒng)軟件和仿真軟件。廠家應(yīng)承諾按現(xiàn)場實際情況無條件修改軟件。

（11）五防主機上能實現(xiàn)對設(shè)備進行五防及直接進行開關(guān)跳合閘操作功能。五防裝置應(yīng)具備在操作時閉鎖變電所微機監(jiān)控系統(tǒng)控制的功能。五防系統(tǒng)具備就地解鎖操作功能。斷路器和隔離開關(guān)操作均應(yīng)具有完善“防走空”功能。

（12）微機“五防”裝置能與變電所微機監(jiān)控系統(tǒng)通信控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。五防機應(yīng)采用串口或網(wǎng)口與通訊控制單元直接接口，通訊接口及規(guī)約適應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)。投標商提供數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約和數(shù)據(jù)格式，并應(yīng)配合監(jiān)控系統(tǒng)廠商實現(xiàn)兩者之間的通訊。

3　設(shè)備及材料選擇

（1）研華工控機1臺:PIV2.6/2G/500G

（2）16口通訊管理機1臺:SE5216

（3）許繼電氣公司后臺操作軟件:CBZ-8000系統(tǒng)，含:系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)維護及診斷軟件、應(yīng)用軟件、通信軟件等

（4）USB信號放大延長線

長度:10m

線規(guī):2824AWG OD5.0

線材:鍍錫無氧銅

數(shù)據(jù)傳輸:標準USB 2.0高速

適用: 監(jiān)控，U盤，攝像頭，3G網(wǎng)卡，無線網(wǎng)卡等。

優(yōu)勢:提供高達480Mbit/s超快數(shù)據(jù)傳輸速率；標準2.0接頭提供卓越的電導(dǎo)性，使得高速傳輸數(shù)據(jù)既快又準；內(nèi)置芯片，支持Kinect 的USB信號 線長。編織銅網(wǎng)和鋁鉑雙層屏蔽:可大大降低電磁干擾和無線電干擾

內(nèi)膜屏蔽:有助于降低信號干擾 ，保證和當前的USB規(guī)格100％兼容

彈性PVC外套:柔韌不易折斷，持久耐用

數(shù)據(jù)導(dǎo)線雙絞（阻抗匹配）:最大程度減少數(shù)據(jù)線信號交叉竄擾，確保高速無錯數(shù)據(jù)傳輸

（5）3+6芯VGA連接線

長度:8m 雙磁環(huán)

插頭類型:三排15針VGA（公）接口

產(chǎn)品線芯:高純度無氧銅

產(chǎn)品外層:優(yōu)質(zhì)PVC護套，具有耐磨，耐酸堿， 環(huán)保，使用壽命長等特點

分 辨 率:最高可達1920×1080，支持純平、液晶顯示分辨率800×600/1200 ×800/1280×800/1280×1200/1600×1280

應(yīng)用設(shè)備:數(shù)字機頂盒、電腦、等帶有VGA信號輸出接口的設(shè)備與高清投影儀、高清數(shù)字電視機、顯示器之間的VGA信號傳輸

優(yōu)勢:采用高純度無氧銅導(dǎo)體，標準VGA接頭，線徑做了加粗處理線身帶雙磁環(huán)， 超強屏蔽抗干擾，經(jīng)久耐用，最高可達1920×1080超高分辨率！

（6）接地線

在延長線本身雙屏蔽的情況下，顯示器還是有閃動、反應(yīng)延后等情況，在加一條至少4mm2接地線，最終解決了電腦受干擾的情況！

4　與當前國內(nèi)外同類技術(shù)主要參數(shù)、效益、市場競爭力的比較

同國內(nèi)同類技術(shù)產(chǎn)品比較，主要技術(shù)參數(shù)屬于前列，主要設(shè)備和關(guān)鍵器件選用市場領(lǐng)先產(chǎn)品且經(jīng)濟實惠，可操作性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性高，節(jié)約成本，效益較好。

5　應(yīng)用情況

35kV變電站五防和后臺操作系統(tǒng)維護改造項目完成近1年來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，從未出現(xiàn)電腦死機、設(shè)備的數(shù)據(jù)不能實時顯示、操作指令無法傳達等故障，站內(nèi)一次回路、二次回路的切換操作全部利用后臺操作系統(tǒng)，遠程控制，減少了操作人員的勞動強度。后臺操作備份系統(tǒng)，不定期接入系統(tǒng)，運行良好，很好地起到了備份的作用，為系統(tǒng)的安全運行提供了保障。后臺操作系統(tǒng)和“五防”系統(tǒng)的主機，以及UPS等都轉(zhuǎn)移到了原有設(shè)備柜內(nèi)，并且對35kV、10kV設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)視和后臺操作控制的效果沒有受到任何影響，在控制室操作平臺就能完全掌握整個變電站的運行情況。對供配電系統(tǒng)工作狀態(tài)、關(guān)鍵參數(shù)、機房環(huán)境的溫度等數(shù)據(jù)的實時、集中監(jiān)測；對異態(tài)實時報警；建立數(shù)據(jù)庫，對記錄數(shù)據(jù)進行管理；網(wǎng)絡(luò)化傳輸檢測數(shù)據(jù)的能力更加強化。

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式，增設(shè)更多同用戶日常生活緊密聯(lián)系、豐富多彩的業(yè)務(wù)信息，切實滿足用戶對自己喜歡的信息的需求量，從而穩(wěn)定用戶群的同時進一步拓展新的用戶群。

第二，加大與電信已有的業(yè)務(wù)組合捆綁，使得運營商具有多種業(yè)務(wù)優(yōu)勢。縱觀全球，還沒有出現(xiàn)采用捆綁方式來獲取更多的經(jīng)濟利益的使用方法。因此，電信運營商在開設(shè)與發(fā)展IPTV業(yè)務(wù)過程中，同其他業(yè)務(wù)供銷商相比顯著優(yōu)勢在于擁有各種捆綁業(yè)務(wù)的服務(wù)能力。但是我國如今同電信業(yè)務(wù)進行組合銷售的的IPTV運行商屈指可數(shù)，需要進一步提高與電信業(yè)務(wù)的組合程度，分析不同用戶群的不同需求，制定有效；的捆綁對策，使得用戶在使用多業(yè)務(wù)捆綁后能夠獲得簡單的產(chǎn)品售后服務(wù)，也能夠享受相對應(yīng)的資費優(yōu)惠政策。運營商能夠在確保原有業(yè)務(wù)時，千方百計推廣交叉業(yè)務(wù)，采取有效方法將用戶離網(wǎng)率控制在最低標準，加大經(jīng)濟收益，只有這樣才能增強運營商對相關(guān)業(yè)務(wù)的控制水平，促使寬帶業(yè)務(wù)同時期快速發(fā)展 [3]。

第三，采用靈活多變的方式來減少IPTV用戶初期投入。在國外，很多運營商都是將IPTV所需設(shè)施采用贈送、出租或銷售的方式提供給用戶，減少用戶使用條件。當前我國IPTV運營依然還處在初級發(fā)展階段，用戶數(shù)量有限，成本投入高，收益差，使得用戶投入資金較多，從而限制了用戶群拓展。因此，運營商要想占據(jù)更多的市場，大多數(shù)都是采取贈送機頂盒的方式來擴展用戶。隨著IPTV業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，商用占據(jù)很大的比例，IPTV用戶額不斷增加，在實施免費送機頂盒的方法的同時采取租賃機頂盒、補貼等多樣化營銷方式來減少用戶使用費用，從而吸引用戶。同時，學(xué)習(xí)和運用澳門廣播電視行業(yè)運營方式，同用戶簽訂使用協(xié)議，如果用戶在規(guī)定的使用時間內(nèi)訂購了IPTV業(yè)務(wù)，才能享受免費獲取機頂盒的權(quán)利。

5　挖掘利潤最大化的盈利模式

第一，進一步擴張基礎(chǔ)業(yè)務(wù)。總結(jié)分析歐美發(fā)達國家運營商在開拓IPTV市場時VOD業(yè)務(wù)和電視類業(yè)務(wù)成為了首選業(yè)務(wù)，這也是IPTV運營的基礎(chǔ)模式。

第二，設(shè)置更多增值業(yè)務(wù)。將休閑類、游戲類、信息類、通信類個性化、交流互動的業(yè)務(wù)作為盈利的重點內(nèi)容。同時，開設(shè)關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)，例如有些用戶平常關(guān)注的重點是衣服、飲食等，在使用IPTV時便能夠使用這些觀念業(yè)務(wù)查找到有關(guān)信息，搭建交流溝通的平臺，措施這些增值業(yè)務(wù)進一步發(fā)展。

第三，尋求更多的盈利點。IPTV欄目不同，其用戶的消費心態(tài)也不相同，比如日常觀看過程中常常觀看體育頻道的用戶是各種體育用品的潛在消費者。當用戶達到規(guī)定標準后，運營商便能夠采取挖掘數(shù)據(jù)的方法特殊用戶群，同時在相關(guān)頻道中插播廣告，以收取廣告費用的方式獲取利益 [4]。

總之，IPTV的運營模式便是以電視節(jié)目互動性為基礎(chǔ)，將TV的普及性同IP的個性化緊密結(jié)合起來，進一步延伸電視業(yè)務(wù)，將其打造成為數(shù)字化時代典型的服務(wù)行業(yè)，積極思考符合中國國情的運營模式，從而滿足家庭各個成員的生活、工作，學(xué)習(xí)的不同需求。