變電站綜合自動(dòng)化改造原則及其問(wèn)題探討

歐立新

湖南郴電國(guó)際宜章分公司， 湖南 宜章 424200

變電站綜合自動(dòng)化改造原則及其問(wèn)題探討

歐立新

湖南郴電國(guó)際宜章分公司， 湖南 宜章 424200

近年來(lái)，將變電站由常規(guī)站改為綜自站漸漸成為一種趨勢(shì)。綜合改造后的變電站，其運(yùn)行情況越來(lái)越依賴于自動(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)題做出相應(yīng)分析，以尋找解決這些問(wèn)題的合理方案。

綜合自動(dòng)化；原則；事故信號(hào);GPS；后臺(tái)監(jiān)控

變電站綜合自動(dòng)化是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性自動(dòng)化功能。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，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(shì)。

1.自動(dòng)化改造的原則

將一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與變電站自動(dòng)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(shí)現(xiàn)真正意義上的變電站無(wú)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(shí)現(xiàn)變電站從多人值班到少人值班、從少人值班到無(wú)人值班有人巡視的平穩(wěn)過(guò)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(guò)Internet/lntranet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)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(wèn)題。

2.變電站自動(dòng)化改造方案

2.1 RTU兼做監(jiān)控系統(tǒng)控制、測(cè)量模塊方案

該方案是在保留原遠(yuǎn)動(dòng)裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行的升級(jí)、擴(kuò)容改造。系統(tǒng)一般采用雙機(jī)冗余模式，分為站級(jí)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(jí)層構(gòu)成雙主機(jī)冗余備份系統(tǒng)，間隔層按功能單元?jiǎng)澐?，綜合遙測(cè)、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(cè)控既相對(duì)獨(dú)立，又相互融合。保護(hù)裝置工作不受測(cè)控和外部通信的影響，確保保護(hù)的安全性和可靠性；同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)信息共享，為變電站綜合自動(dòng)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(dòng)、“五防”主站組成。就地監(jiān)控及遠(yuǎn)動(dòng)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?shí)時(shí)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(shí)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(bào)文。支持GPS硬件對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3 間隔層 保護(hù)單元、測(cè)控單元組屏布置于主控室。測(cè)控單元采用WorldFIP高速現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)

3.1 有關(guān)事故信號(hào)的問(wèn)題

在常規(guī)控制方式的變電站，運(yùn)行中發(fā)生事故時(shí)變電站將產(chǎn)生事故報(bào)警音響并經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備向調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出事故信號(hào)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采用這個(gè)事故信號(hào)啟動(dòng)事故相應(yīng)的處理軟件（推出事故畫面、啟動(dòng)報(bào)警音響等）。由此可見(jiàn)，變電站的事故信號(hào)是一個(gè)非常重要的信號(hào)，特別是對(duì)于無(wú)人值班的變電站，由于監(jiān)控中心的運(yùn)行人員需要同時(shí)監(jiān)控多個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)，事故信號(hào)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(hào)，非常重要。

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

在采用常規(guī)的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和保留控制屏的無(wú)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(hào)，這種方法已在以前的采用RTU進(jìn)行無(wú)人值班改造工程項(xiàng)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(shí)際開關(guān)位置不對(duì)應(yīng)相同。110kV頓崗變電站事故信號(hào)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(diǎn)與斷路器位置信號(hào)結(jié)點(diǎn)串聯(lián)，形成一個(gè)電氣單元的事故信號(hào)，監(jiān)控系統(tǒng)中只須將各電氣單元的事故信號(hào)進(jìn)行軟件或運(yùn)算即可生成全站事故信號(hào)。

因?yàn)?5 kV、10kV均為儲(chǔ)能開關(guān)，當(dāng)斷路器合上時(shí)，儲(chǔ)能裝置啟動(dòng)，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(huì)避免上述問(wèn)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(duì)時(shí)的問(wèn)題

隨著變電站自動(dòng)化水平的提高，電力系統(tǒng)對(duì)統(tǒng)一時(shí)鐘的要求愈加迫切，有了統(tǒng)一時(shí)鐘，即可實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在GPS時(shí)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(guò)各開關(guān)動(dòng)作的先后順序來(lái)分析事故的原因及發(fā)展過(guò)程。統(tǒng)一時(shí)鐘是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施。

GPS對(duì)時(shí)一般有三種方式。

脈沖同步信號(hào)：裝置的同步脈沖常用空接點(diǎn)方式輸入。常用的脈沖信號(hào)有：1PPS，1PPM，1PPH。

串行口對(duì)時(shí)方式：裝置通過(guò)串行口讀取同步時(shí)鐘每秒一次的串行輸出的時(shí)間信息對(duì)時(shí)，串行口又分為RS232接口和RS422接口方式。

IRIG-B方式對(duì)時(shí)：IRIG-B為IRIG委員會(huì)的B標(biāo)準(zhǔn)，是專為時(shí)鐘的傳輸制定的時(shí)鐘碼。每秒輸出一幀按秒、分、時(shí)、日期的順序排列的時(shí)間信息。IRIG-B信號(hào)有直流偏置(TTL)電平、l KHz正弦調(diào)制信號(hào)、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(dòng)化裝置，其接口類型繁多，裝置數(shù)量也不等，所以在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到GPS對(duì)時(shí)接口與接受對(duì)時(shí)的設(shè)備接口不能通信的問(wèn)題。

這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，提醒了設(shè)計(jì)人員在前期訂貨時(shí)，應(yīng)充分考慮各種設(shè)備的接口問(wèn)題。尤其是保護(hù)測(cè)控裝置及其它智能裝置與后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備的接口問(wèn)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(shí)，因?yàn)橐?guī)約不同而造成通信失敗。這些問(wèn)題都需要對(duì)所訂購(gòu)設(shè)備的通信插件進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，或訂購(gòu)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(wèn)題

變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化后，無(wú)論是有人值班還是無(wú)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定無(wú)故障的運(yùn)行，對(duì)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(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(guò)微機(jī)裝置來(lái)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；監(jiān)控軟件有時(shí)會(huì)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(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問(wèn)題都會(huì)逐步得到解決。這也提醒設(shè)計(jì)人員在選擇綜自產(chǎn)品及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，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(duì)超前的綜自產(chǎn)品。

4、結(jié)語(yǔ)

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)。

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(guó)際宜章分公司從事?tīng)I(yíng)銷管理工作，研究方向：線路的管理及降損增效。