沈位軍

（國(guó)網(wǎng)荊州公安縣供電公司檢修建設(shè)工區(qū)，湖北 荊州434300）

1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)電氣綜合自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的研究一般都是基于發(fā)電廠和變電站，本文重點(diǎn)對(duì)變電站綜合自動(dòng)化改造進(jìn)行分析。變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)（下面簡(jiǎn)稱綜自保）是在計(jì)算機(jī)、電力電子、自動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的一種自動(dòng)化系統(tǒng)，其最大的作用是能夠進(jìn)一步提高變電站的整體運(yùn)行和管理水平。在變電站二次設(shè)備尚未實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)前的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，常規(guī)二次系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置全部都是分開設(shè)置。由于這些裝置的功能、原理、實(shí)現(xiàn)技術(shù)各不相同，加之裝置與裝置之間互不兼容，致使形成了多個(gè)獨(dú)立的技術(shù)部門。自從變電站實(shí)行了微機(jī)保護(hù)之后，監(jiān)控、保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)這3種裝置出現(xiàn)了共同點(diǎn)，如實(shí)現(xiàn)裝置功能的軟件相同、裝置的控制對(duì)象相同等，如果仍然將3種裝置分開設(shè)置，并配備各自的技術(shù)部門，不但會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力，而且還無(wú)法充分發(fā)揮出微機(jī)的全部作用。基于這一背景，變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)被正式提出，并于20世紀(jì)80年代后期90年代初期進(jìn)入了實(shí)用階段?？梢哉f(shuō)，綜自保是在常規(guī)二次系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其較為明顯的特征是功能自動(dòng)化、運(yùn)行管理智能化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、監(jiān)控可視化、通信網(wǎng)絡(luò)化，這些特性為變電站安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有效保障。

2 基于當(dāng)前技術(shù)的常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化改造實(shí)踐分析

為了便于本次研究的順利開展，下面以筆者參與的已完成的110kV閘口變電站綜自改造為依托，對(duì)綜合自動(dòng)化改造進(jìn)行分析。該變電站是早期修建的老式常規(guī)變電站，受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件等多方面的限制，變電站本身的自動(dòng)化程度相對(duì)較低，并且在多年的運(yùn)行過(guò)程中，大部分電氣設(shè)備都越來(lái)越陳舊，故障率也呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。例如，該變電站的主變冷卻方式為油循環(huán)風(fēng)冷卻，當(dāng)冷卻裝置出現(xiàn)故障或是冷卻器的供電電源出現(xiàn)故障時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致變壓器油溫升高，大約20min左右冷卻裝置全停、保護(hù)跳閘；部分110kV線路距離保護(hù)裝置插件不靈敏，時(shí)好時(shí)壞，而因安裝運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，廠家已不再生產(chǎn)配件，導(dǎo)致不能更換插件。這些情況均嚴(yán)重影響了變電站的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。此外，該變電站也無(wú)法達(dá)到無(wú)人值守的要求。鑒于以上問(wèn)題，對(duì)變電站進(jìn)行升級(jí)改造已勢(shì)在必行。本次改造的最終目標(biāo)是進(jìn)一步提高變電站的綜合自動(dòng)化水平和一、二次設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.1 斷路器改造

在該變電站中，110kV系統(tǒng)為少油斷路器、35kV系統(tǒng)為多油斷路器，該類型斷路器體積龐大，用油作為滅弧介質(zhì)，增加了爆炸和火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)，而且爆炸后由于油斷路器內(nèi)的高溫油發(fā)生噴濺，形成大面積的燃燒，易引起相間短路或?qū)Φ囟搪?，破壞電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使事故擴(kuò)大，甚至造成嚴(yán)重的人身傷亡事故。另外，油斷路器檢修、維護(hù)工作量大，原材料消耗大，經(jīng)濟(jì)成本高，安全性差。在考慮SF6和真空斷路器時(shí)，真空雖滅弧能力好，無(wú)污染，但因其熄弧能力太強(qiáng)，容易產(chǎn)生過(guò)電壓，因此決定在35kV系統(tǒng)上使用ZW7－40.5真空斷路器；而SF6介質(zhì)的自恢復(fù)能力強(qiáng)，有極強(qiáng)的吸附性和零點(diǎn)熄弧能力，因此決定在110kV系統(tǒng)上使用LW46－126SF6斷路器。

2.2 電流互感器改造

在整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中，電流互感器是進(jìn)行電能計(jì)量、繼電保護(hù)和監(jiān)控測(cè)量的重要設(shè)備。該變電站所有的電流互感器二次繞組少，以前都是計(jì)量、保護(hù)或測(cè)量共用一個(gè)繞組，不能滿足一個(gè)功能只能對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立繞組的最新反措，并且部分老式電流互感器不能滿足當(dāng)前綜自改造后的精度要求，達(dá)不到電力系統(tǒng)要求的可靠性和靈敏性。經(jīng)過(guò)研究討論，決定將該站所有電流互感器換成滿足二次繞組數(shù)量及精度要求的最新型電流互感器。在改造過(guò)程中，必須確保互感器的接線極性正確，因?yàn)橐坏O性出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)造成繼電保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作及測(cè)量、計(jì)量不準(zhǔn)確。所以，在更換完畢設(shè)備送電之后，應(yīng)進(jìn)行六角圖檢查。

2.3 主變保護(hù)裝置改造

在整個(gè)變電站當(dāng)中，主變壓器是最為重要的設(shè)備之一，其運(yùn)行的安全穩(wěn)定與否不但關(guān)系到變電站能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還與電網(wǎng)的運(yùn)行密切相關(guān)。為了滿足供電系統(tǒng)的快速性、可靠性要求，在對(duì)該變電站主變進(jìn)行改造時(shí)，廢棄了原常規(guī)電磁繼電器保護(hù)，選用了WBH－810系列微機(jī)變壓器保護(hù)裝置，該保護(hù)具有差動(dòng)、后備、非電量保護(hù)3種方式，所有保護(hù)均為獨(dú)立裝置、獨(dú)立工作電源、獨(dú)立CPU插件，所有保護(hù)功能全部由軟件和壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)監(jiān)控則由獨(dú)立主變測(cè)控裝置負(fù)責(zé)。裝置在軟硬件設(shè)計(jì)上采取充分的抗干擾措施，6U全封閉機(jī)箱，整體面板，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，大大提高了抗干擾能力，對(duì)外的電磁輻射也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。完善的A／D采樣回路自檢能避免A／D采樣出錯(cuò)導(dǎo)致的裝置誤動(dòng)；開出回路自檢可以準(zhǔn)確檢測(cè)任一路開出回路斷線或開出擊空故障，發(fā)出告警并可靠閉鎖保護(hù)；定值自檢能夠檢測(cè)定值存儲(chǔ)區(qū)出錯(cuò)、定值越限等。

2.4 線路保護(hù)改造

該變電站的110kV線路為L(zhǎng)L－11A型繼電器距離保護(hù)裝置，該保護(hù)使用年限久，靈敏度差，不能滿足當(dāng)前要求，因該站處雷擊常發(fā)地區(qū)，且線路障礙較多，而該站又是此地區(qū)的一個(gè)中心樞紐站，如不能及時(shí)判別切除故障或造成保護(hù)誤動(dòng)作，將會(huì)給電網(wǎng)正常運(yùn)行造成很大損失。在本次改造中，選用了WXH－811A微機(jī)保護(hù)裝置及FCK－801A測(cè)控裝置，該保護(hù)為三段相間及接地距離保護(hù)、四段零序保護(hù)等，配置有三相重合閘功能。經(jīng)過(guò)改造的110kV線路主保護(hù)源代碼完全由軟件機(jī)器人自動(dòng)生成，正確率達(dá)到100%，杜絕了人為原因產(chǎn)生軟件BUG。通過(guò)分層、模塊化、元件化的設(shè)計(jì)，裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了元件級(jí)、模塊級(jí)、總線級(jí)三級(jí)監(jiān)視點(diǎn)，可對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確的定位，具備距離保護(hù)、零序電流方向保護(hù)、重合閘、失靈保護(hù)等功能，可通過(guò)軟件控制和壓板選擇投退。

2.5 變電站綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)

目前，變電站綜合自動(dòng)系統(tǒng)種類繁多，通過(guò)技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比選之后，決定選用CBZ－8000系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有控制、測(cè)量、保護(hù)、五防、信息采集、遠(yuǎn)動(dòng)等功能。系統(tǒng)為3層分布式框架結(jié)構(gòu)體系，即站控層、間隔層、通信層。具體如下：（1）站控層。站控層主要包括遠(yuǎn)動(dòng)主站、操作員站、工程師站，其設(shè)備利用分布、集中相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各站之間的通信，并向間隔層設(shè)備發(fā)布指令。每個(gè)主站均配有能夠存儲(chǔ)模擬量和開關(guān)量信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，在變電站運(yùn)行時(shí)，主站分為工作主站和備用主站，由備用主站負(fù)責(zé)監(jiān)控工作主站的運(yùn)行情況，若工作主站出現(xiàn)故障，備用主站便立即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)操作員的命令向間隔層設(shè)備下發(fā)控制命令，進(jìn)而控制、監(jiān)視、操作變電站所有設(shè)備。該變電站主站的硬件采用雙機(jī)冗余運(yùn)行，操作系統(tǒng)為Windows XP。工程師硬件平臺(tái)具備監(jiān)視、記錄、查詢?cè)O(shè)備運(yùn)行相關(guān)信息和故障告警等功能。遠(yuǎn)動(dòng)主站采用雙機(jī)配置，可完全替代RTU系統(tǒng)，負(fù)責(zé)變電站與調(diào)度中心、監(jiān)控中心的相互通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。五防工作站負(fù)責(zé)對(duì)遙控命令實(shí)施防誤操作閉鎖檢查，其閉鎖系統(tǒng)由機(jī)械編碼鎖、五防主機(jī)、電氣編碼鎖、電腦鑰匙構(gòu)成，具備與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)相互通信的功能。（2）間隔層。該層主要包括繼電保護(hù)裝置、故障錄波器和自動(dòng)裝置等設(shè)備，這些設(shè)備在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的情況下全都可以獨(dú)立運(yùn)行，它們能夠從一次設(shè)備的電壓互感器中采集電氣量，并通過(guò)相關(guān)運(yùn)算對(duì)斷路器進(jìn)行控制，然后將故障信號(hào)及動(dòng)作信息傳給測(cè)控裝置。該變電站綜自改造測(cè)控屏采用的是FCK－851／2測(cè)控裝置，其具有處理速度快、效率高、可靠性高、可維護(hù)性好、便于操作查詢、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（3）通信層。該層也可稱為網(wǎng)絡(luò)層，其能夠?qū)㈤g隔層采集到的所有數(shù)據(jù)信息傳至網(wǎng)上，站控層內(nèi)的所有設(shè)備均可共享這些信息。同時(shí)，由站控層發(fā)出的指令也可通過(guò)該層傳給間隔層。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，電力電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的不斷完善，給電氣綜合自動(dòng)化改造方式的選擇提供了有利條件。本文依托某變電站，對(duì)其設(shè)備改造和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了論述，期望能夠?qū)ν惞こ痰膶?shí)施有所幫助。在未來(lái)一段時(shí)期，應(yīng)加大對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)各方面性能的研究力度，使其更加穩(wěn)定可靠，這有助于綜自系統(tǒng)的大范圍推廣應(yīng)用。

［1］王虎軍.基層分層分布模式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究［D］.太原理工大學(xué)，2004