歐立新

湖南郴電國際宜章分公司， 湖南 宜章 424200

變電站綜合自動化改造原則及其問題探討

歐立新

湖南郴電國際宜章分公司， 湖南 宜章 424200

近年來，將變電站由常規(guī)站改為綜自站漸漸成為一種趨勢。綜合改造后的變電站，其運(yùn)行情況越來越依賴于自動化裝置的實用性及成熟性。該文就綜自改造中出現(xiàn)的問題做出相應(yīng)分析，以尋找解決這些問題的合理方案。

綜合自動化；原則；事故信號;GPS；后臺監(jiān)控

變電站綜合自動化是指利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性自動化功能。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。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。

1.自動化改造的原則

將一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)與變電站自動化系統(tǒng)集成，可以提高高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性，且有望實現(xiàn)真正意義上的變電站無人值班；繼續(xù)提高二次設(shè)備的智能化水平，引入PLC技術(shù)，實現(xiàn)變電站從多人值班到少人值班、從少人值班到無人值班有人巡視的平穩(wěn)過渡；引入先進(jìn)的WEBServer技術(shù)和防火墻技術(shù)，使運(yùn)行管理人員可通過Internet/lntranet實現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問和維護(hù)；結(jié)合通信工程，綜合考慮變電站的調(diào)度通道問題。

2.變電站自動化改造方案

2.1 RTU兼做監(jiān)控系統(tǒng)控制、測量模塊方案

該方案是在保留原遠(yuǎn)動裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行的升級、擴(kuò)容改造。系統(tǒng)一般采用雙機(jī)冗余模式，分為站級層和間隔層2層。系統(tǒng)以微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為核心，與站級層構(gòu)成雙主機(jī)冗余備份系統(tǒng)，間隔層按功能單元劃分，綜合遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、通訊于一體。

2.2 全監(jiān)控方案

該方案采用RCS-9000型分層布置方式，變電站保護(hù)和測控既相對獨(dú)立，又相互融合。保護(hù)裝置工作不受測控和外部通信的影響，確保保護(hù)的安全性和可靠性；同時可以實現(xiàn)信息共享，為變電站綜合自動化提供了完整的解決方案。該系統(tǒng)可分為以下3層。

2.2.1 變電站 層采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由就地監(jiān)控、遠(yuǎn)動、“五防”主站組成。就地監(jiān)控及遠(yuǎn)動均采用雙機(jī)備用，增加可靠性。該層為變電值班人員、調(diào)度運(yùn)行人員提供變電站監(jiān)視、控制和管理功能。

2.2.2 通信層 支持全以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。雙網(wǎng)采用均衡流量管理，有效地保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。通信協(xié)議采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，可方便地實現(xiàn)不同廠家的設(shè)備互連。支持不同的規(guī)約向不同的調(diào)度所或集控站轉(zhuǎn)發(fā)不同的信息報文。支持GPS硬件對時網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3 間隔層 保護(hù)單元、測控單元組屏布置于主控室。測控單元采用WorldFIP高速現(xiàn)場總線組網(wǎng)，保護(hù)單元采用485口接入保護(hù)信息管理系統(tǒng)。

3.改造中應(yīng)注意的問

3.1 有關(guān)事故信號的問題

在常規(guī)控制方式的變電站，運(yùn)行中發(fā)生事故時變電站將產(chǎn)生事故報警音響并經(jīng)過遠(yuǎn)動設(shè)備向調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)出事故信號，調(diào)度自動化系統(tǒng)采用這個事故信號啟動事故相應(yīng)的處理軟件（推出事故畫面、啟動報警音響等）。由此可見，變電站的事故信號是一個非常重要的信號，特別是對于無人值班的變電站，由于監(jiān)控中心的運(yùn)行人員需要同時監(jiān)控多個變電站的運(yùn)行狀態(tài)，事故信號就成為監(jiān)控中心運(yùn)行人員中斷其它工作轉(zhuǎn)入事故處理的主要標(biāo)志性的信號，非常重要。

在110kV頓崗變電站綜自改造竣工驗收時，驗收人員在操作35 kV線路時，發(fā)現(xiàn)在后臺和地調(diào)遠(yuǎn)方控制合開關(guān)時，都會觸發(fā)“事故跳閘”信號。

在采用常規(guī)的微機(jī)遠(yuǎn)動設(shè)備和保留控制屏的無人值班變電站中，一般采用在控制回路中增加記憶繼電器（雙位置）的方法產(chǎn)生事故信號，這種方法已在以前的采用RTU進(jìn)行無人值班改造工程項目中（110kV及以下電壓變電站）應(yīng)用多年，其技術(shù)依據(jù)與原控制屏操作KK開關(guān)與實際開關(guān)位置不對應(yīng)相同。110kV頓崗變電站事故信號生成的原理與上述方法相同。其回路為將操作回路中的KKJ繼電器（雙位置繼電器）的合后位置結(jié)點與斷路器位置信號結(jié)點串聯(lián)，形成一個電氣單元的事故信號，監(jiān)控系統(tǒng)中只須將各電氣單元的事故信號進(jìn)行軟件或運(yùn)算即可生成全站事故信號。

因為35 kV、10kV均為儲能開關(guān)，當(dāng)斷路器合上時，儲能裝置啟動，與其相連的TWJ失磁，若將TWJ的常開位置與KKJ的常開位置粘連，構(gòu)成生成事故總的回路，則會避免上述問題的產(chǎn)生。這種詣決涹法可以有效地避免團(tuán)為軟件延淶蠌產(chǎn)生的誤判斷?啷俓回路如圖1所示。

3.2 有關(guān)GPS對時的問題

隨著變電站自動化水平的提高，電力系統(tǒng)對統(tǒng)一時鐘的要求愈加迫切，有了統(tǒng)一時鐘，即可實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在GPS時間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控和事故后的故障分析，也可以通過各開關(guān)動作的先后順序來分析事故的原因及發(fā)展過程。統(tǒng)一時鐘是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高運(yùn)行水平的一個重要措施。

GPS對時一般有三種方式。

脈沖同步信號：裝置的同步脈沖常用空接點方式輸入。常用的脈沖信號有：1PPS，1PPM，1PPH。

串行口對時方式：裝置通過串行口讀取同步時鐘每秒一次的串行輸出的時間信息對時，串行口又分為RS232接口和RS422接口方式。

IRIG-B方式對時：IRIG-B為IRIG委員會的B標(biāo)準(zhǔn)，是專為時鐘的傳輸制定的時鐘碼。每秒輸出一幀按秒、分、時、日期的順序排列的時間信息。IRIG-B信號有直流偏置(TTL)電平、l KHz正弦調(diào)制信號、RS422電平方式、RS232電平方式四種形式。

由于變電站內(nèi)往往存在不同廠家的自動化裝置，其接口類型繁多，裝置數(shù)量也不等，所以在實際應(yīng)用中經(jīng)常遇到GPS對時接口與接受對時的設(shè)備接口不能通信的問題。

這個問題的出現(xiàn)，提醒了設(shè)計人員在前期訂貨時，應(yīng)充分考慮各種設(shè)備的接口問題。尤其是保護(hù)測控裝置及其它智能裝置與后臺監(jiān)控設(shè)備的接口問題。因變電站綜自改造多用以太網(wǎng)方式組網(wǎng)，而有些廠家的舊設(shè)備只存在串口或RS485接口，或者不同廠家設(shè)備進(jìn)行通信時，因為規(guī)約不同而造成通信失敗。這些問題都需要對所訂購設(shè)備的通信插件進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，或訂購充分?jǐn)?shù)量的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，以免類似情況再發(fā)生。

3.3 有關(guān)監(jiān)控程序穩(wěn)定性的問題

變電站實現(xiàn)綜合自動化后，無論是有人值班還是無人值班，操作人員不是在變電站內(nèi)就是在主控站或調(diào)度室內(nèi)，面對顯示器進(jìn)行變電站的全方位監(jiān)視和操作。所以監(jiān)控系統(tǒng)能否保持長時間穩(wěn)定無故障的運(yùn)行，對提高變電站的運(yùn)行管理水平和安全可靠性是非常重要的。

變電站實現(xiàn)綜合自動化后，很多的運(yùn)行維護(hù)工作都需要通過微機(jī)裝置來完成。但綜合自動化裝置的硬件更新?lián)Q代非常快，所選用的設(shè)備可能很快就變成落后產(chǎn)品；監(jiān)控軟件有時會存在難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，以至導(dǎo)致監(jiān)控維護(hù)工作不能正常進(jìn)行，影響了變電站的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著綜合自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問題都會逐步得到解決。這也提醒設(shè)計人員在選擇綜自產(chǎn)品及后臺監(jiān)控系統(tǒng)時，要綜合考慮多方面因素，選出一種程序運(yùn)行穩(wěn)定，功能齊全，硬件配置相對超前的綜自產(chǎn)品。

4、結(jié)語

變電站實現(xiàn)綜合自動化是今后發(fā)展的一種必然趨勢，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，所以在實施運(yùn)行中總會出現(xiàn)各種不同的問題。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?zāi)贸鰜砉餐窒?，以完善我們的綜合自動化技術(shù)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.065

歐立新，男，1967年8月生，湖南宜章人，現(xiàn)在湖南郴電國際宜章分公司從事營銷管理工作，研究方向：線路的管理及降損增效。