淺析無人值班變電站綜合自動化

薛 磊，李 雷

（1. 牡丹江電業(yè)局繼電保護(hù)所，黑龍江 牡丹江 157000；2. 中國人民解放軍空軍航空大學(xué)航空機(jī)械工程系，吉林 長春 130022）

1 變電站自動化模式

目前在電力部門設(shè)計過程中，大致有兩方面的原則，一是中低壓站（35～110 kV）采用自動化系統(tǒng)，以便能更好地實施無人值班，達(dá)到減人增效的目的；一是對高壓變電站（220 kV及以上）建設(shè)和設(shè)計來說，必須要求采用先進(jìn)的控制模式，以解決各專業(yè)在技術(shù)上分散、自成系統(tǒng)、重復(fù)投資的問題。

從現(xiàn)在國內(nèi)變電站自動化開展情況來看，主要有以下3種模式：①集中處理集中布置。將集控屏、臺集中布置在主控制室。②分布處理集中布置。將分布式單功能設(shè)備集中組屏，仍集中布置在主控室。③分布處理分散布置。將分布式單功能設(shè)備布置在一次設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)或采用就地就近組屏分散設(shè)置的方式。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)一次設(shè)備的保護(hù)、監(jiān)視、測量、控制、報警等主要功能，從而加快了變電站自動化的發(fā)展進(jìn)程，這一進(jìn)程的快速發(fā)展給電網(wǎng)的綜合運行和管理水平提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

2 變電站綜合自動化發(fā)展趨勢

如何使目前的設(shè)備、技術(shù)更趨實用合理，筆者認(rèn)為變電站綜合自動化技術(shù)有以下發(fā)展趨勢：

2.1 保護(hù)監(jiān)控一體化

這種方式在35 kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在 110 kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中采用此方式已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定信息采集和設(shè)備狀態(tài)控制，極大地提高了性能效率比。其缺點也是顯而易見的：此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役。這也是目前110 kV及以上電壓等級還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計的出現(xiàn)，將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。

2.2 人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化，運行操作無線化

無人值班變電站，變電運行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作，將通過一個后臺邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行操作控制，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在后臺上。

2.3 防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化

在220 kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設(shè)備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結(jié)合于監(jiān)控系統(tǒng)之中，借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實現(xiàn)。而一座變電站的建設(shè)都是通過幾次擴(kuò)建才達(dá)到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題。如何在不影響一次設(shè)備停役的情況下擺出各種運行狀態(tài)來驗證其正反操作邏輯正確性。圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴(yán)謹(jǐn)性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。

2.4 構(gòu)建一個快速、穩(wěn)定、可靠和富有彈性的站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)

在早期的變電站自動化系統(tǒng)中，由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，廣泛采用簡單串行通信技術(shù)來實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)。但簡單串行通信技術(shù)通信速率低、性能低下，加之用戶對變電站自動化系統(tǒng)的功能要求不斷提高，所以簡單串行通信技術(shù)很快便被現(xiàn)場總線技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所取代。

由于基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)場總線無論在通信速率和實時性，還是在可靠性和組網(wǎng)的靈活性上均遠(yuǎn)高于簡單的串通信技術(shù)，在很短時間內(nèi)便成為變電站自動化系統(tǒng)的主流通信技術(shù)，同時也使變站自動化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了本質(zhì)變化。例如：CSC2000綜合自動化系統(tǒng)就是采用485總線組成站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，并得到迅速推廣。

當(dāng)前，基于以太網(wǎng)的Internet技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，以太網(wǎng)的帶寬高達(dá)100 Mbps以上，100 M的以太網(wǎng)也已廣泛使用，即使用于超大規(guī)模的變電站也游刃有余。由于以太網(wǎng)的一個沖突域中可支持1 024個節(jié)點，節(jié)點數(shù)小于100時，10 M的以太網(wǎng)即使負(fù)載達(dá)到50%（500 kB/s），響應(yīng)時間也小于1.01 s。由于用交換式集線器能把一個以太網(wǎng)分成多個沖突域，可以把節(jié)點數(shù)大于100的變電站分成若干個節(jié)點數(shù)小于100的子網(wǎng)來保證響應(yīng)速率。所以以太網(wǎng)完全能滿足變電站自動化系統(tǒng)實時性的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代化無人值守變電站采用變電站自動化系統(tǒng)具有較大優(yōu)越性。分層分布式綜合自動化系統(tǒng)有利于系統(tǒng)擴(kuò)展的方便性和靈活性；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是應(yīng)推廣的一種通信系統(tǒng)發(fā)展模式，特別適合于通信數(shù)據(jù)量大的變電站建設(shè)項目。

1 程明、金明、李建英、劉遠(yuǎn)龍.無人值班變電站監(jiān)控技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2000

2 顏全生.供配電自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2008（07）