聶延春

摘要:隨著“兩網(wǎng)”改造的深入和電網(wǎng)運(yùn)行水平的提高,大量采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)視、控制等變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),既提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,又減少了人為誤操作的可能。采用變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)應(yīng)用的方向,也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì),將變電站由常規(guī)站改為綜自站漸漸成為一種趨勢(shì)。綜自改造后的變電站,其運(yùn)行情況越來(lái)越依賴(lài)于自動(dòng)化裝置的實(shí)用性及成熟性。該文就綜自改造中出現(xiàn)的問(wèn)題及特點(diǎn)做出相應(yīng)分析,以尋找解決這些問(wèn)題的合理方案

關(guān)鍵詞:變電站;綜合自動(dòng)化系統(tǒng);問(wèn)題;內(nèi)容特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自20世紀(jì)90年代以來(lái),一直是我國(guó)電力行業(yè)中的熱點(diǎn)之一。根據(jù)電網(wǎng)的要求,每年又有不少變電站進(jìn)行技術(shù)改造,以提高自動(dòng)化水平。通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的應(yīng)用,為新的保護(hù)和控制技術(shù)采用提供技術(shù)支持,解決過(guò)去能解決的變電站監(jiān)視、控制問(wèn)題,促進(jìn)各專(zhuān)業(yè)在技術(shù)上、管理上配合協(xié)調(diào),為電網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ),提高變電站安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行水平。因此,將變電站由常規(guī)站改造為綜自站已漸漸成為一種趨勢(shì)。

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題

目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題(其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題)是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

生產(chǎn)廠(chǎng)家的問(wèn)題 。目前在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面,產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān),系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求等情況,主要有以下問(wèn)題:

由于變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)廠(chǎng)家過(guò)分重視經(jīng)濟(jì)利益,用戶(hù)又過(guò)分追求技術(shù)含量,而不重視產(chǎn)品的性能及實(shí)用性,因而一批技術(shù)含量雖較高,但產(chǎn)品并不過(guò)關(guān),甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品不斷被使用。廠(chǎng)家只要有人買(mǎi)就生產(chǎn),改進(jìn)的積極性不高,甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施,有些外購(gòu)部件更是缺乏管理,因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問(wèn)題較多;有些廠(chǎng)家就某產(chǎn)品只搞技術(shù)鑒定,沒(méi)搞產(chǎn)品鑒定;另外,生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠,導(dǎo)致電力企業(yè)內(nèi)部專(zhuān)業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不透徹,造成設(shè)計(jì)漏洞較多。

不同產(chǎn)品的接口問(wèn)題 。接口是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要而又長(zhǎng)期以來(lái)未得到妥善解決的問(wèn)題之一,包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、無(wú)功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤(pán)等設(shè)備之間的通信。這些不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通,需花費(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問(wèn)題。當(dāng)不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品、種類(lèi)很多時(shí),問(wèn)題會(huì)很?chē)?yán)重。

如果所有廠(chǎng)家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn),則上述問(wèn)題可得到圓滿(mǎn)解決,用戶(hù)可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇,以滿(mǎn)足自身的使用要求。

抗干擾問(wèn)題 。關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題,亦即所謂的電磁兼容問(wèn)題,是一個(gè)非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統(tǒng)上的變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備出廠(chǎng)時(shí)抗干擾試驗(yàn)手段相當(dāng)原始,僅僅做一些開(kāi)關(guān)、電焊機(jī)、風(fēng)扇、手提電話(huà)等定性實(shí)驗(yàn),到現(xiàn)場(chǎng)后往往也只加上開(kāi)合斷路器的試驗(yàn),一直沒(méi)有一個(gè)定量的指標(biāo),這是一個(gè)極大的隱患。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ),選擇時(shí)應(yīng)注意,合格的自動(dòng)化產(chǎn)品,除滿(mǎn)足一般檢驗(yàn)項(xiàng)目外,主要還應(yīng)通過(guò)高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn),而且還要重點(diǎn)通過(guò)四項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn),分別是:1MHz脈沖干擾試驗(yàn)、靜電放電干擾試驗(yàn)、輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)、快速瞬變干擾試驗(yàn)。

傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問(wèn)題 。變電站和調(diào)度中心之間的傳輸規(guī)約。目前國(guó)內(nèi)各個(gè)地方情況不統(tǒng)一,變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約,如部頒CDT、SC-1801、DNP3.0等。

1995年IEC為了在兼容的設(shè)備之間達(dá)到互換的目的,頒布了IEC 60870-5-101傳輸規(guī)約,為了使我國(guó)盡快采用遠(yuǎn)動(dòng)傳輸?shù)膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn),1997年原電力部頒布了國(guó)際101規(guī)約的國(guó)內(nèi)版本DL/T 634-1997,并在1998年的桂林會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布。該規(guī)約為調(diào)度端和站端之間的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn),今后站端變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備與遠(yuǎn)方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。站內(nèi)局域網(wǎng)的通信規(guī)約。目前許多生產(chǎn)廠(chǎng)家各自為政,造成不同廠(chǎng)家設(shè)備通信連接的困難和以后維護(hù)的隱患。1997年IEC頒布了IEC 60870-5-103規(guī)約,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委在1999年頒布了國(guó)際103規(guī)約的國(guó)內(nèi)版本DL/T 667-1999,并在2000年的南昌會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布,103規(guī)約為繼電保護(hù)和間隔層(IED)設(shè)備與變電站層設(shè)備間 的數(shù)據(jù)通信傳輸規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn),今后變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。電力系統(tǒng)的電能計(jì)量傳輸規(guī)約。對(duì)于電能計(jì)量采集傳輸系統(tǒng),IEC在1996年頒布的IEC 60870-5-102標(biāo)準(zhǔn),即我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 719-2000,是我們?cè)趯?shí)施變電站電能計(jì)量系統(tǒng)時(shí)需要遵守的。

上述的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)即常說(shuō)的101、102、103協(xié)議,運(yùn)用于三層參考模型(EPA)即物理層、鏈路層、應(yīng)用層結(jié)構(gòu)之上,是相當(dāng)一段時(shí)間里指導(dǎo)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是按照非平衡式和平衡式傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息的需要制定的,完全能滿(mǎn)足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將得到廣泛應(yīng)用。

2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機(jī)化、測(cè)量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是:各個(gè)保護(hù)、測(cè)控單元既保持相對(duì)獨(dú)立,(如繼電保護(hù)裝置不依賴(lài)于通信或其他設(shè)備,可自主、可靠地完成保護(hù)控制功能,迅速切除和隔離故障),又通過(guò)計(jì)算機(jī)通信的形式,相互交換信息,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,協(xié)調(diào)配合工作,減少了電纜和沒(méi)備配置,增加了新的功能,提高了變電站整體運(yùn)行控制的安全性和可靠性。

功能綜合化。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是各技術(shù)密集,多種專(zhuān)業(yè)技術(shù)相互交叉、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。微機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)綜合了原來(lái)的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器柜、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、中央信號(hào)系統(tǒng)等功能;微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)代替了電磁式或晶體管式的保護(hù)裝置;微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合,綜合了故障錄波、故障測(cè)距、無(wú)功電壓調(diào)節(jié)和中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)等子系統(tǒng)的功能。

分級(jí)分布式微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)和各功能模塊由不同配置的單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)組成,采用分布式結(jié)構(gòu),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、總線(xiàn)將微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、控制等各子系統(tǒng)連接起來(lái),構(gòu)成一個(gè)分級(jí)分布式的系統(tǒng)。一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以有十幾個(gè)甚至幾十個(gè)微處理器同時(shí)并行工作,實(shí)現(xiàn)各種功能。

測(cè)量顯示數(shù)字化。用CRT顯示器上的數(shù)字顯示代替了常規(guī)指針式儀表,直觀(guān)、明了;而打印機(jī)打印報(bào)表代替了原來(lái)的人工抄表,這不僅減輕了值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且提高了測(cè)量精度和管理的科學(xué)性。

操作監(jiān)視屏幕化。變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化,使原來(lái)常規(guī)龐大的模擬屏被CRT屏幕上的實(shí)時(shí)主接線(xiàn)畫(huà)面取代;常規(guī)在斷路器安裝處或控制屏上進(jìn)行的分、合閘操作,被屏幕上的鼠標(biāo)操作或鍵盤(pán)操作所取代;常規(guī)在保護(hù)屏上的硬連接片被計(jì)算機(jī)屏幕上的軟連接片所取代;常規(guī)的光字牌報(bào)警信號(hào),被屏幕畫(huà)面閃爍和文字提示或語(yǔ)言報(bào)警所取代,即通過(guò)計(jì)算機(jī)上的CRT顯示器,可以監(jiān)視全變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和對(duì)各開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作控制。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái),通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,給變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)水平的提高注入了新的活力,變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。

變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化是今后發(fā)展的一種必然趨勢(shì),其優(yōu)越性在電能質(zhì)量,變電站的安全、可靠運(yùn)行水平等方面均有較好的體現(xiàn)。但由于綜自設(shè)備整體的技術(shù)還不夠成熟、穩(wěn)定,所以在實(shí)施運(yùn)行中總會(huì)出現(xiàn)各種不同的問(wèn)題。本文旨在拋磚引玉,希望各位同仁能把自己工作中的經(jīng)驗(yàn)?zāi)贸鰜?lái)共同分享,以完善我們的綜合自動(dòng)化技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]龔強(qiáng), 王津. 地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 北京: 中國(guó)電力出版社,2005.

[2]通過(guò)設(shè)備監(jiān)視和自診斷,延長(zhǎng)了設(shè)備檢修周期,提高了運(yùn)行可靠性。

[3]變電站綜合自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心,具有發(fā)展、擴(kuò)充的余地。