淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)中存在的問題

王占禮

吉林省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，吉林長春 130062

近年來，我國變電站自動化系統(tǒng)技術(shù)，無論從國外引進的、還是國內(nèi)自行開發(fā)研制的，在技術(shù)和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。其中一些220kV變電站、110kV變電站的設(shè)備已經(jīng)具備了無人值守的條件。但部分系統(tǒng)從設(shè)計和運行情況來看，功能還不能充分發(fā)揮出來，存在問題較多。下面結(jié)合筆者運行經(jīng)驗，對變電站綜合自動化系統(tǒng)的具體內(nèi)容作以介紹，對綜合自動化變電站存在的問題加以分析。

1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本內(nèi)容和功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括：繼電保護、故障記錄、“五防”閉鎖、測控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)五部分組成。

繼電保護包括線路保護、變壓器保護、電容器保護等。線路保護部分設(shè)有啟動元件、零序電流元件、零序方向元件、距離元件、振蕩閉鎖元件、TV斷線報警、 TA斷線報警、控制回路斷線報警及自動重合閘；變壓器保護由差動保護、復(fù)合電壓閉鎖過流保護、零序過電流保護、零序過電壓保護、過負(fù)荷保護及TV斷線保護幾部分組成；電容器保護由過電流保護、不平衡電流保護、過電壓保護、低電壓保護及不平衡電壓保護幾部分組成。故障記錄主要是記錄故障前后的電壓、電流的動態(tài)變化過程及開關(guān)量的狀態(tài)。在管理計算機系統(tǒng)中，利用計算機實現(xiàn)操作硬閉鎖。測控系統(tǒng)的主要內(nèi)容是開關(guān)控制、變壓器調(diào)壓、補償電容器調(diào)壓、低頻減載、變電站的參數(shù)采集。經(jīng)過通信聯(lián)網(wǎng)使變電站 實現(xiàn)了與調(diào)度系統(tǒng)的信息傳遞，從而完成“四遙”功能。

變電站自動化系統(tǒng)的主要功能就是實時進行電氣量的采集和電氣設(shè)備（如斷路器）狀態(tài)的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)變電站正常運行的監(jiān)視和操作，保證變電站的正常運行和安全。

2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題

變電站自動化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)問題（如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等）是當(dāng)前迫切需要解決的問題。目前系統(tǒng)的設(shè)計還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)設(shè)計選型當(dāng)中存在著系統(tǒng)功能不夠全面，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求等情況。一批產(chǎn)品雖然技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品并不過關(guān)，甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的產(chǎn)品仍能不斷使用。有些廠家就某產(chǎn)品只組織技術(shù)鑒定，沒搞產(chǎn)品鑒定；另外，由于電力企業(yè)內(nèi)部專業(yè)人員對系統(tǒng)認(rèn)識不透徹，造成設(shè)計漏洞較多。

2.2 不同產(chǎn)品的接口問題

接口是自動化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU與通信控制器、保護與通訊控制器、小電流接地裝置與通訊控制器、故障錄波與通訊控制器、無功裝置與通訊控制器、通訊控制器與主站、通訊控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通訊。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通訊規(guī)約等問題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時，問題會很嚴(yán)重。

2.3 系統(tǒng)的抗干擾問題

變電站自動化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證變電站自動化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，選擇時應(yīng)注意，合格的變電站自動化產(chǎn)品，除滿足一般檢驗項目外，主要還應(yīng)通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1MHz脈沖干擾試驗；靜電放電干擾試驗；輻射電磁場干擾試驗；快速瞬變干擾試驗。

2.4 系統(tǒng)的傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)選擇問題

要實現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，就要實現(xiàn)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，做到傳輸和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，才能實現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的互換性，這一點對于制造廠商和用戶都是非常有利的，對于變電站自動化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。

目前國內(nèi)各個地方情況不統(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IEC60870-5-101傳輸規(guī)約，1997年原電力部頒布了國際101規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T634-1997。

1997年IEC頒布了IEC60870-5-103規(guī)約，國家經(jīng)貿(mào)委在1999年頒布了國際103規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T667-1999。

1996年IEC頒布了IEC60870-5-102標(biāo)準(zhǔn)，即我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T719-2000。

上述3個標(biāo)準(zhǔn)即常說的101、102、103協(xié)議，是相當(dāng)一段時間內(nèi)指導(dǎo)變電站自動化技術(shù)發(fā)展的3個重要標(biāo)準(zhǔn)。這些國際標(biāo)準(zhǔn)按照非平衡式和平衡式傳輸運動信息的需要制定，完全能滿足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

IECTC57即將制定無縫遠(yuǎn)動通信體系結(jié)構(gòu)，具有應(yīng)用開放和網(wǎng)絡(luò)開放統(tǒng)一的傳輸協(xié)議IEC61850。該協(xié)議將是變電站(RTU或者變電站自動化系統(tǒng))到控制中心的唯一通信協(xié)議，也是變電站自動化系統(tǒng)甚至控制中心的唯一的通信協(xié)議。

2013年，公司緊緊抓住國家水利改革發(fā)展的機遇，狠抓內(nèi)部管理，積極提質(zhì)增效。經(jīng)過全體員工努力，全年實現(xiàn)銷售額近4億元，銷售量3萬多t，參加各種招標(biāo)投標(biāo)200多次，中標(biāo)100多個工程，數(shù)量達(dá)2萬多t。公司售后人員參與近百個工程項目的安裝指導(dǎo)工作。

目前，各個廠家使用的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差，因此，在變電站自動化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問題，即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約，在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約，電能量計量計費系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850頒布之后，變電站自動化系統(tǒng)從過程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。

2.5 系統(tǒng)的開放性問題

變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性（互換性）；變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動化技術(shù)新的發(fā)展要求；變電站自動化系統(tǒng)必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站自動化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設(shè)備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復(fù)開發(fā)，浪費了大量的財力物力。

另外，各種屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同，為維護和管理帶來許多問題。同時，在現(xiàn)有的綜合自動化設(shè)備中，廠家數(shù)量較多,各廠不同系列的產(chǎn)品造成產(chǎn)品型號復(fù)雜，備品備件難以實現(xiàn)，設(shè)備運行率低。

2.6 變電站自動化系統(tǒng)組織模式選擇的問題

變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。如果一個變電站自動化系統(tǒng)模式選擇合適的話，不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料，而且由于系統(tǒng)功能全、質(zhì)量高，其可靠性高、可信度大，更便于運行操作。因此，把好變電站自動化系統(tǒng)的選擇關(guān)意義十分重大。

目前應(yīng)用較廣泛的變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式3種類型。

變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點和變電站的實際情況，予以選配。由于微處理器和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，變電站自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高，結(jié)構(gòu)體系不斷完善，全分散式自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電站自動化系統(tǒng)的選型提供了一個更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)用的增多，無論是新建、擴建或技改工程，變電站自動化系統(tǒng)的選型都應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)選型規(guī)定，力求做到選型規(guī)范化。經(jīng)選用的變電站自動化系統(tǒng)不僅要技術(shù)先進、功能齊全、性能價格比高，系統(tǒng)的可擴展性和適用性好，而且要求生產(chǎn)廠家具有相當(dāng)技術(shù)實力，有一定運行業(yè)績和完整的質(zhì)量保證體系、完善的售后服務(wù)體系。

2.7 維護和使用壽命問題

到目前為止，幾乎所有的變電站綜合自動化系統(tǒng)，沒有一家產(chǎn)品是免維護的，在現(xiàn)場對設(shè)備異常的處理也只有針對情況更換插件或更換元件，更進一步的分析及更深入的檢查處理往往是請廠家?guī)椭鉀Q。同時設(shè)備的操作與事故處理比較煩瑣，有些地區(qū)對于無人值守變電站的一般操作仍然由“操作隊”到就地進行。變電站綜合自動化設(shè)備的壽命一般只有15年左右，運行壽命到期以后只能更換新的產(chǎn)品。

目前，變電站綜合自動化主要在處理速度、容量、精度以及事件記錄的分辨率等方面得到了提高，但是遠(yuǎn)動終端、變電站綜合自動化本身的自檢及輸入輸出板的運行狀態(tài)監(jiān)視卻沒有得到發(fā)展，例如UPS電源的檢測，遠(yuǎn)動終端自檢信息的檢測等功能并沒有完善。

3 結(jié)論

鑒于變電站自動化系統(tǒng)當(dāng)前還缺乏一個統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，這就需要與之相關(guān)的電力工作者在實際操作過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，找到其規(guī)律性，不能因循守舊，而應(yīng)根據(jù)具體情況，遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髟瓌t，用發(fā)展的眼光來進行變電站自動化系統(tǒng)的建設(shè)，以保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)地運行。

[1]龔強，王津.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)與應(yīng)用[M].中國電力出版.

[2]趙欽增.關(guān)于增加遠(yuǎn)動及相關(guān)設(shè)備信息的建議[J].電網(wǎng)技術(shù).