變電人員與變電站綜合自動化

陳海舟

(湖南省電力公司邵陽市電業(yè)局，湖南 邵陽 422000）

隨著無人值班變電站的基本實(shí)現(xiàn)，智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，大運(yùn)行、大生產(chǎn)、集中監(jiān)控、變電站綜合自動化的普及已成現(xiàn)在及未來發(fā)展趨勢。省公司對運(yùn)行人員掌握變電站綜合自動化技術(shù)應(yīng)用非常重視，曾多次分批對變電運(yùn)行人員對相關(guān)的變電站綜合自動化技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)。在此結(jié)合從事變電運(yùn)行及自動化工作的一些經(jīng)歷，淺談相關(guān)變電站綜合自動化技術(shù)。

在現(xiàn)在的實(shí)際工作中，運(yùn)行人員接觸綜合自動化設(shè)備越來越多，于是就有了常規(guī)變電站值班運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)變，在運(yùn)行當(dāng)中可能有這樣一種認(rèn)識誤區(qū)，自動化方面的業(yè)務(wù)是自動化專業(yè)人員的事情，我們不需要掌握，筆者認(rèn)為這不完全對，舉個(gè)例子:就在我們周圍一個(gè)重要變電站經(jīng)過無人值班改造后，由于值班人員對改造后綜合自動化的不熟悉及由常規(guī)站改為綜自站值班方式的不習(xí)慣，結(jié)果一次事故開關(guān)跳閘，運(yùn)行值班人員都沒有反應(yīng)過來，后來調(diào)度打來了電話，才知道站里跳了開關(guān)，再就是我們以前值班的常規(guī)站面對的是控制屏，有什么異常與事故，反映的就是控制屏上的光字牌及音響告警信號，比較單一直觀，而綜自站我們面對的是電腦屏幕，里面有接線圖、光字牌，各類告警信號，我們要怎么樣才能在這小小的屏幕上盡快完全掌握設(shè)備運(yùn)行和保護(hù)動作情況，這就需要我們對綜合自動化知識的一定了解。

1 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程

談到電力系統(tǒng)自動化，首先還得從最先的調(diào)度對變電站設(shè)備運(yùn)行工況了解與掌握開始，最先調(diào)度對變電站設(shè)備運(yùn)行工況了解與掌握靠的是與變電站運(yùn)行值班人員的電話聯(lián)系，電話聯(lián)系了解有他的一定局限性：不直觀、反應(yīng)速度慢、變電站運(yùn)行人員的失誤或表達(dá)不夠清楚，誤導(dǎo)調(diào)度。所以調(diào)度需要在第一時(shí)間了解設(shè)備的運(yùn)行情況，在這種情況下，就出現(xiàn)了電力系統(tǒng)自動化。

電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展分為三個(gè)階段。首先是傳統(tǒng)的變電站，也就是常規(guī)站（采用RTU變送器實(shí)現(xiàn)）。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、誤發(fā)信號少，投資少。缺點(diǎn)：①傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多數(shù)電磁型或小規(guī)模集成電路,缺乏自檢和診斷能力,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性低；②二次設(shè)備主要依賴大量電纜,通過接點(diǎn)來傳輸信息,信息量小,靈活性差；③占地面積大,使用電纜多,電壓互感器電流互感器負(fù)擔(dān)重；④遠(yuǎn)動功能不夠完善,提供給調(diào)度、監(jiān)控中心或控制室的信息量少、精度差；⑤電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動化程度低，不能遠(yuǎn)方修改定值，投腿退壓板等。其次是部分實(shí)現(xiàn)微機(jī)管理,具有一定自動化水平的變電站。最后是全面實(shí)現(xiàn)微機(jī)化的綜合自動化變電站。（綜自站）優(yōu)點(diǎn)：①簡化了二次接線，整體布局緊湊，減少了占地面積；②通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷，延長了設(shè)備檢修周期，提高了運(yùn)行可靠性；③擴(kuò)建方便；④信息量加大，使監(jiān)視人員更多更全面的掌握設(shè)備情況。缺點(diǎn)：誤碼多，微機(jī)存在死機(jī)現(xiàn)象。

2 綜合自動化基礎(chǔ)與理論

（1）電力系統(tǒng)綜合自動化：是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，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)和信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

（2）通信的目的是在信息源和受信者之間交換信息，要實(shí)現(xiàn)正常的通信，必須具備通信三要素：①信息源：指生產(chǎn)和發(fā)送信息的地方。如保護(hù)、測控單元、收發(fā)信機(jī)等；②受信者：指接收和使用信息的地方。如技計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度中心系統(tǒng)；③傳輸介質(zhì)：有線：音頻電纜、載波、光纖、網(wǎng)線（重點(diǎn)介紹載波 畫圖）；無線：微波、衛(wèi)星、散波、短波。

（3）通信方式（接口）。串口通信（RCS232短距離連接，超過 15M采用 MODEM））；總線通信（RCS485、LON、CAN）；以太網(wǎng)（寬帶：10M、100M、1000M；可靠：星型、環(huán)型高可靠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；靈活：即插即用；開放：標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）。

（4）通信規(guī)約。一個(gè)變電站的二次設(shè)備有很多，他們有的來自相同廠家，有的來自不同廠家，甚至不同國家，這些來自不同廠家的設(shè)備之間要相互通訊，就需要將他們的通信語言按照一定的規(guī)則事先約定，使他們能相互識別就象不同國家的人在一起，需要約定國際通用語言一樣。如果我們不會通用語言，就得找個(gè)翻譯，這里也一樣，規(guī)約轉(zhuǎn)換器就是他們的翻譯，現(xiàn)在在電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的通信規(guī)約比較多，概括起來可以分為兩類：循環(huán)式傳輸規(guī)約（CDT規(guī)約）、問答式傳輸規(guī)約（1801、101、103、104）。在我們邵陽地調(diào)系統(tǒng) CDT規(guī)約用的比較多，在我所熟悉的站，大部分用的CDT規(guī)約。

CDT的特點(diǎn)有三點(diǎn)：①數(shù)據(jù)傳送以廠站端為主,以固定的傳送速率循環(huán)不斷地發(fā)送廠站數(shù)據(jù)給主站端,而主站端被動接收。②數(shù)據(jù)傳送發(fā)送端與接收端之間事先約定好,以幀的形式傳送,按時(shí)間順序首先發(fā)一個(gè)起步幀,然后依次發(fā)送控制幀和信息幀。這樣連續(xù)循環(huán)發(fā)送,周而復(fù)始。主站端在接到信息后,一首先檢出同步碼,然后根據(jù)幀代碼,判斷是哪一個(gè)遙測量、遙信量或其他信息等。③幀長度隨被測點(diǎn)的增加而增加,使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從廠站到主機(jī)端的時(shí)間受到限制。為了提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送往主站的速度,可采用遙信變位優(yōu)先插入傳送,將上行遙測量數(shù)據(jù)分類,重要的遙測量更新周期縮短,非重要遙測量。

CDT方式的缺點(diǎn)：①以“點(diǎn)對點(diǎn)”方式，通道占用率太高，投資大，如果有下行信號，則要用上行、下行兩條通道；②由于不斷傳送數(shù)據(jù)，使通道上的數(shù)據(jù)流量相當(dāng)大，對通道傳送的正確性要求較高，傳送中的誤碼率相對嚴(yán)重問答式規(guī)約的特點(diǎn)：以主站端為主，依次向各RTU發(fā)查詢命令，各RTU根據(jù)查詢命令進(jìn)行回答。

（5）遠(yuǎn)動通道上行、下行（介紹與通信設(shè)備的如何接線，怎么判斷通道故障及排查）。變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)（以500KV長陽鋪站為例）;先看幻燈片大概了解(結(jié)合自動化監(jiān)控系統(tǒng)定義講解);幻燈片講完后畫圖講長陽鋪監(jiān)控系統(tǒng) (①結(jié)構(gòu)組成；②各設(shè)備功能；③工作方式流程)。

3 系統(tǒng)設(shè)備的主要功能及作用

站控層設(shè)備：負(fù)責(zé)完成整個(gè)變電站運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、報(bào)告輸出、操作控制、邏輯閉鎖、無功調(diào)節(jié)、調(diào)度中心的“四遙”功能等。

間隔層設(shè)備：負(fù)責(zé)相應(yīng)配電裝置間隔的就地監(jiān)控，與保護(hù)設(shè)備一起共同完成對本間隔單元對象的保護(hù)、控制、數(shù)據(jù)采集、同期、操作閉鎖等功能。

操作員工作站：兼有主機(jī)功能，是本系統(tǒng)人機(jī)對話的重要組成部分，運(yùn)行人員就是通過操作員站對變電站各設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制的，并實(shí)現(xiàn)保護(hù)定值調(diào)用、報(bào)表編制打印等功能。

工程師工作站：主要是針對系統(tǒng)維護(hù)來設(shè)置的，維護(hù)人員可以通過工程師工作站實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)，同時(shí)也可以對變電站設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

五防系統(tǒng)操作站：主要功能是實(shí)現(xiàn)變電站的五防操作，對變電站的所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)五防閉鎖，確保變電站倒閘操作的安全、準(zhǔn)確?？梢詫?shí)現(xiàn)倒閘操作的離線預(yù)演，并與監(jiān)控系統(tǒng)通過串口相連，反映現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對倒閘操作中的設(shè)備控制實(shí)現(xiàn)五防閉鎖，同時(shí)還可以通過監(jiān)控系統(tǒng)對變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行一定的監(jiān)視。

遠(yuǎn)動屏設(shè)備：通過CSM-320E遠(yuǎn)動主機(jī)（兩臺 一主一備）對調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的處理，再通過三臺調(diào)制解調(diào)器KHCS-2A與通信設(shè)備接口，完成對網(wǎng)調(diào)、中調(diào)、地調(diào)的遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)傳輸。

通訊交換機(jī)JAD TECH ES-24：用于監(jiān)控以太網(wǎng)上站控層和間隔層各設(shè)備信號數(shù)據(jù)的交換及設(shè)備終端的接口連接。

測控裝置CSI-200E：主要功能有間隔主接線圖設(shè)備狀態(tài)顯示，對間隔設(shè)備遙測（交流量采集、直流、溫度采集、電度量采集）、遙信、遙控功能的實(shí)現(xiàn)執(zhí)行，間隔層五防閉鎖、并網(wǎng)同期及遠(yuǎn)方/就地切換功能。

信息管理機(jī)CSM300E：遠(yuǎn)動功能、協(xié)議轉(zhuǎn)換和簡單監(jiān)控功能。我站主要用于非四方廠家設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的接口規(guī)約轉(zhuǎn)換。光電轉(zhuǎn)換器CSC-187A 1-2DDSSX16E：用于光電信號的轉(zhuǎn)換。

4 日常運(yùn)行及運(yùn)行中的一些常見問題

日常監(jiān)控（報(bào)文的分類、報(bào)警類別的劃分、畫面的設(shè)置、數(shù)據(jù)的刷新等，這些就需要運(yùn)行人員參與驗(yàn)收工作的把關(guān)，特別畫面的正確性）。

事故監(jiān)控（如何最快掌握事故情況，畫面、報(bào)文、告警查看、光字牌清閃復(fù)歸）。

操作人員下現(xiàn)場操作前與調(diào)度核對方式（如果該監(jiān)控系統(tǒng)出了問題，可能不會是當(dāng)前狀態(tài)）。

影響操作方式的故障（五防機(jī)因退出、操作員站因故退出、間隔層設(shè)備因故異常）。

操作受阻（五防機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)通信發(fā)生問題、閉鎖邏輯無法通過（保證安全的前提下邏輯越簡單越好）、關(guān)聯(lián)設(shè)備位置不對應(yīng)、操作電源、切換把手、遙控壓板、測控裝置）。

與調(diào)度端遠(yuǎn)動通信中斷的問題；站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)通信中斷的問題（包括與四方設(shè)備通信中斷、與非四方設(shè)備中斷）。