數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的問題分析及處理建議

于京燕，喬國帥，劉 騰

(1.河北省電力公司石家莊培訓(xùn)中心，石家莊 050021；2.衡水供電公司，河北 衡水 053000；3.濟(jì)源供電公司,河南 濟(jì)源 454650 )

綜合自動(dòng)化技術(shù)不僅增強(qiáng)了電網(wǎng)調(diào)度和輸電配電的可靠性，而且大大降低了變電站建設(shè)的總投資。隨著無人值班改造方案的進(jìn)一步實(shí)施，電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平不斷提高，使220 kV及以上電壓等級(jí)的超高壓變電站實(shí)現(xiàn)無人值班成為現(xiàn)實(shí)。尤其是近年來，智能化開關(guān)，光電式電流、電壓互感器，計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)，變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，數(shù)字化變電站已逐步得到普及和應(yīng)用。

1 系統(tǒng)的主要功能

數(shù)字化變電站采用信息化手段，應(yīng)用智能化開關(guān)、光電互感器等智能化電氣設(shè)備對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控、事故診斷等，可有效減少員工勞動(dòng)強(qiáng)度，避免誤操作。數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能包括：微機(jī)保護(hù)，數(shù)據(jù)采集，故障錄波測(cè)距和事件記錄，控制和操作閉鎖，電壓和無功就地控制，數(shù)據(jù)處理和記錄，同期檢測(cè)和同期合閘，系統(tǒng)自診斷，GPS對(duì)時(shí)，遙視。

2 系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 一次設(shè)備智能化

一次設(shè)備的信號(hào)回路和控制回路采用微處理器和光電技術(shù)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。也就是說，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2.2 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

變電站內(nèi)二次設(shè)備全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速網(wǎng)絡(luò)通信，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源共享。

2.3 站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖通信

通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖通信具有通信容量大，衰減小，不怕雷擊，抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗腐蝕、可靠性高、敷設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 自動(dòng)化更趨完善

控制和調(diào)節(jié)由計(jì)算機(jī)完成，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，避免誤操作；通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷功能，延長了設(shè)備檢修周期，提高運(yùn)行可靠性；變電站綜合自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，具有可發(fā)展、擴(kuò)充的余地；二次接線簡單，整體布局緊湊，減少占地面積，降低變電站建設(shè)投資；設(shè)備可靠性高，維護(hù)方便，減少人為干預(yù)，大大減少人為誤操作事故。

3 系統(tǒng)存在的問題及處理建議

3.1 設(shè)計(jì)方面

3.1.1 對(duì)時(shí)接口不兼容

由于變電站內(nèi)存在不同廠家的自動(dòng)化裝置，其接口類型繁多，因此在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)遇到GPS對(duì)時(shí)接口與接收對(duì)時(shí)設(shè)備接口不兼容的問題，從而導(dǎo)致保護(hù)測(cè)控裝置不能接收GPS對(duì)時(shí)。

這一問題，可以由GPS廠家更換通信插件解決。但這種方法會(huì)造成工作的被動(dòng)與延誤，并增大工程成本支出。因此，要徹底解決此問題，企業(yè)需在招標(biāo)、談判采購時(shí)，充分考慮各種設(shè)備的接口問題，并在招標(biāo)文件中明確接口格式。

通常情況下，變電站內(nèi)設(shè)計(jì)2套GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)，1套用于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，1套用于錄波系統(tǒng)。由于現(xiàn)在的GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)都有較多的輸出接口，使用1套GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)完全可以滿足全站所有系統(tǒng)的對(duì)時(shí)需求，因此建議在工程設(shè)計(jì)階段，僅設(shè)計(jì)1套GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)，這樣既可以滿足實(shí)際需要，又可以節(jié)約成本。

3.1.2 微機(jī)測(cè)控、備自投裝置利用率不高

微機(jī)測(cè)控裝置數(shù)量眾多，一方面導(dǎo)致設(shè)備利用率不高，另一方面也增加了設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的工作量。由于微機(jī)測(cè)控裝置都可以接入較多的開關(guān)量和模擬量，因此建議在工程設(shè)計(jì)階段，盡量壓縮微機(jī)測(cè)控裝置的數(shù)量，能合并的盡可能合并，避免把測(cè)控單元分得過細(xì)造成浪費(fèi)和增加運(yùn)行維護(hù)量。

現(xiàn)在大多數(shù)變電站高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，并配有備自投保護(hù)裝置，備自投保護(hù)裝置都帶有一路操作箱，此操作箱可以用于內(nèi)橋開關(guān)，無需再為內(nèi)橋開關(guān)設(shè)置專門的操作箱，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以予考慮。

3.1.3 遙視系統(tǒng)無法充分發(fā)揮作用

遙視系統(tǒng)作為遠(yuǎn)端監(jiān)控人員的“眼睛”，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳，方便監(jiān)控人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解。在很多情況下，遠(yuǎn)端監(jiān)控人員只需通過遙視系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方現(xiàn)場(chǎng)問題的處理，既提高了工作效率，又節(jié)約了成本，體現(xiàn)了數(shù)字化變電站的優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際工作中還存在一些問題：攝像頭數(shù)量不足，不能滿足實(shí)際需要；攝像頭安裝位置不合理，無法充分發(fā)揮其功能。因此建議在遙視系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，以滿足功能為前提，合理確定攝像頭的數(shù)量和位置。工程設(shè)計(jì)部門在工程設(shè)計(jì)時(shí)，深入實(shí)地勘察，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)情況，以現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，保證遙視系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮。

3.1.4 人性化設(shè)計(jì)欠缺

現(xiàn)在許多電網(wǎng)建設(shè)設(shè)計(jì)資料缺乏人性化，突出表現(xiàn)在項(xiàng)目施工完成了必要的功能，卻給現(xiàn)場(chǎng)工作帶來許多不便。如：變電站所有設(shè)備都在室內(nèi)，而設(shè)計(jì)中為了美觀，大量采用各種彎管、直管，并將其直接埋于水泥地面下，給施工中二次電纜敷設(shè)帶來許多麻煩。因此建議設(shè)計(jì)人員多去現(xiàn)場(chǎng)，多與現(xiàn)場(chǎng)施工人員溝通交流，及時(shí)了解設(shè)計(jì)中的不足之處并加以糾正。

3.1.5 后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理

后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用單機(jī)、單網(wǎng)結(jié)構(gòu),這種設(shè)計(jì)將會(huì)導(dǎo)致后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性降低，影響變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)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(dòng)化裝置的硬件更新?lián)Q代非?？?，所選用的設(shè)備可能很快就變成落后產(chǎn)品且監(jiān)控軟件有時(shí)會(huì)存在難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，從而導(dǎo)致監(jiān)控維護(hù)工作不能正常進(jìn)行。

從多年工程實(shí)踐中得出，站內(nèi)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用雙機(jī)、雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中1臺(tái)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)網(wǎng)絡(luò)中斷或有異常時(shí)，另1臺(tái)備用機(jī)將自動(dòng)切換成主機(jī)運(yùn)行。此外，在選擇數(shù)字化綜合自動(dòng)化產(chǎn)品和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件時(shí)，要考慮多方面因素，選擇一種運(yùn)行穩(wěn)定、功能齊全、硬件配置相對(duì)超前的綜合自動(dòng)化產(chǎn)品。

3.2 安裝調(diào)試方面

3.2.1 通信故障

通信是數(shù)字化變電站的神經(jīng)部分，因其都是由細(xì)小的通信網(wǎng)組成，通常不被重視，一旦出現(xiàn)問題可能造成嚴(yán)重后果。通信部分在實(shí)際工作中主要存在以下問題：通信網(wǎng)線的防護(hù)措施不夠，例如有的通信網(wǎng)線沒有鋼鎧保護(hù)，很容易造成網(wǎng)線的損壞；變電站內(nèi)的保護(hù)、測(cè)控、通信等設(shè)備采用多個(gè)廠家的產(chǎn)品，為了實(shí)現(xiàn)通信還需加裝規(guī)約轉(zhuǎn)換器，造成通信困難、通信中斷或不能通信等故障。

針對(duì)上述問題，建議加強(qiáng)通信網(wǎng)線的保護(hù)，例如加裝鋁塑管保護(hù)；變電站內(nèi)的保護(hù)、測(cè)控、通信設(shè)備最好采用同一廠家的設(shè)備。如果受到廠家生產(chǎn)產(chǎn)品單一的限制，建議在設(shè)備采購時(shí)，統(tǒng)籌考慮招標(biāo)采購方式，并在設(shè)備招標(biāo)文件中明確通信接口規(guī)則等內(nèi)容，這樣可以避免眾多產(chǎn)品間因接口不兼容出現(xiàn)的通信問題。

3.2.2 誤遙控運(yùn)行設(shè)備造成事故

由于變電站增容、大修技改等工作，需在變電站對(duì)新增或改造單元的開關(guān)進(jìn)行遙控(遙調(diào))試驗(yàn)，因此遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤，就有可能造成誤遙控(遙調(diào))運(yùn)行開關(guān)而造成事故。所以建議在遙控(遙調(diào))試驗(yàn)前，先核對(duì)站端、遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫是否正確無誤再辦理工作票，并將運(yùn)行開關(guān)的就地/遠(yuǎn)方把手全部打到就地位置，僅把試驗(yàn)開關(guān)的就地/遠(yuǎn)方把手打到遠(yuǎn)方位置。此外調(diào)度部門需派專門人員到現(xiàn)場(chǎng)參與遙控(遙調(diào))試驗(yàn)，所派人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)遙控(遙調(diào))試驗(yàn)的正確性予以確認(rèn)，遙控(遙調(diào))試驗(yàn)成功后和現(xiàn)場(chǎng)配合試驗(yàn)人員共同在遠(yuǎn)動(dòng)定值單上簽名并存檔。

3.3 驗(yàn)收方面

3.3.1 忽視遙視系統(tǒng)細(xì)節(jié)驗(yàn)收

遙視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)圖像的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳，因此在系統(tǒng)驗(yàn)收時(shí)，通常僅注重圖像質(zhì)量、遠(yuǎn)傳等主要參數(shù)的驗(yàn)收，而忽略了其他細(xì)節(jié)。遙視系統(tǒng)一般由提供設(shè)備的廠家負(fù)責(zé)安裝，且安裝人員水平參差不齊。有時(shí)為了節(jié)省成本，經(jīng)常出現(xiàn)隨意選用材料的現(xiàn)象：如室外攝像頭的固定桿，由于防腐不好，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)驗(yàn)收后不久就生銹的現(xiàn)象；室外攝像頭固定桿的基礎(chǔ)制作不牢固，雨季后經(jīng)常出現(xiàn)傾斜；室外攝像頭固定桿的接地線連接不規(guī)范，不能和主接地網(wǎng)可靠連接，甚至根本沒有連接。上述問題，只要加強(qiáng)遙視系統(tǒng)安裝過程的管理，在驗(yàn)收時(shí)把握好細(xì)節(jié)就很容易解決。

3.3.2 非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)功能錯(cuò)誤或缺陷

由于各地實(shí)際運(yùn)行情況的需要，經(jīng)常出現(xiàn)不同特點(diǎn)、不同版本的非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)。非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)版本是廠家在標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)版本平臺(tái)上做的修改調(diào)整，由于時(shí)間緊迫,經(jīng)常出現(xiàn)邏輯修改錯(cuò)誤和漏洞等問題，造成非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)功能錯(cuò)誤或功能有缺陷，并且有的問題很難發(fā)現(xiàn)，極有可能給非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)的正常運(yùn)行帶來重大隱患。

針對(duì)上述問題建議：非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)技術(shù)指標(biāo)的制定部門加強(qiáng)與廠家技術(shù)部門的溝通，在技術(shù)協(xié)議書中做詳細(xì)具體的說明；廠家在產(chǎn)品出廠前對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)的邏輯、功能做詳細(xì)的檢查試驗(yàn)，確保正確無誤后方可出廠；要加強(qiáng)設(shè)備出廠前的跟蹤驗(yàn)收，提前發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；加強(qiáng)到貨的驗(yàn)收，將驗(yàn)收合格做為設(shè)備付款的必備條件。

3.4 運(yùn)行維護(hù)方面

3.4.1 備用電源不穩(wěn)定

在最初的工程實(shí)踐中，曾以站內(nèi)直流，輔以逆變的方式作為備用電源。但后來發(fā)現(xiàn)，在故障情況或事故狀態(tài)下，站內(nèi)直流極不穩(wěn)定，容易造成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備的不正常工作，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐墒鹿薁顟B(tài)信息的丟失。為此，采用專用UPS對(duì)站內(nèi)監(jiān)控后臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖通信等進(jìn)行供電，因?yàn)閁PS可提供高精度、高穩(wěn)定性的電壓波形與頻率，具有承受電網(wǎng)波動(dòng)或擾動(dòng)(浪涌、跌落、諧波)、間斷甚至短時(shí)停電的能力，無論是線性負(fù)載或是非線性負(fù)載，UPS都具有低阻抗輸出的特性，因而極大地提高了運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

但不正確使用UPS，會(huì)影響其功能，甚至導(dǎo)致其損壞。因此，要禁止在UPS的輸出端亂接試驗(yàn)設(shè)備。為防止過載、短路等情況損壞UPS電源，可以考慮采用在UPS輸出端插座備用插口上面加貼封條的措施。

3.4.2 后臺(tái)機(jī)運(yùn)行維護(hù)管理缺位

目前，變電站后臺(tái)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)管理辦法還不完善，存在管理缺位的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為只重視后臺(tái)機(jī)防病毒的管理，在USB、串口、光驅(qū)等數(shù)據(jù)交換位置加上了封條，而忽視了后臺(tái)機(jī)的散熱和清理工作；忽視設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的管理，由于后臺(tái)機(jī)屬于常年運(yùn)行設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)沒有通風(fēng)除塵設(shè)備，時(shí)間久了后臺(tái)機(jī)內(nèi)就會(huì)堆滿塵土，極可能造成后臺(tái)機(jī)藍(lán)屏、死機(jī)等故障，嚴(yán)重影響后臺(tái)機(jī)的正常運(yùn)行。由于后臺(tái)機(jī)的故障多數(shù)與此有關(guān)，因此建議建立數(shù)據(jù)備份恢復(fù)制度，尤其是建立健全數(shù)據(jù)容災(zāi)預(yù)案；遠(yuǎn)動(dòng)及后臺(tái)數(shù)據(jù)庫修改后及時(shí)做好數(shù)據(jù)備份，遠(yuǎn)動(dòng)或后臺(tái)系統(tǒng)出現(xiàn)故障、癱瘓時(shí)，可以準(zhǔn)確、快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行；加強(qiáng)制度落實(shí)，管理人員督導(dǎo)設(shè)備維護(hù)人員每季度對(duì)后臺(tái)機(jī)進(jìn)行一次清理，并在后臺(tái)機(jī)工作位置加通風(fēng)和防塵設(shè)備。

4 結(jié)束語

數(shù)字化變電站在電能質(zhì)量、可靠運(yùn)行水平等方面具有傳統(tǒng)變電站無法比擬的優(yōu)勢(shì)，隨著各地變電站的無人值班改造，不久的將來綜合自動(dòng)化數(shù)字化變電站將會(huì)全面普及。由于數(shù)字化變電站建設(shè)涉及部門多，技術(shù)含量高，工程資金量大，在數(shù)字化變電站建設(shè)過程中，仍將會(huì)存在許多問題，因此必須從變電站設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工、驗(yàn)收、監(jiān)理等環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理，積極協(xié)調(diào)各部門關(guān)系，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)培訓(xùn)，積極推廣典型設(shè)計(jì)，大力開展標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，以標(biāo)準(zhǔn)化固化管理要求，努力提高變電站建設(shè)施工質(zhì)量，確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。