110kV變電站綜自改造現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究

杜 偉

（珠海電力建設(shè)工程有限公司，廣東 珠海519000）

1110kV綜自變電站的功能

通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)，并能夠與調(diào)度中心以及集控中心等部門(mén)進(jìn)行信息交換的110kV變電站就被稱(chēng)為110kV綜自變電站。之所以要將常規(guī)110kV變電站改造為綜自變電站，是因?yàn)榫C自變電站能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能［1］：

（1）正常運(yùn)行功能。該功能主要包括變電站各種運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與處理、運(yùn)行日志并生成報(bào)表、數(shù)據(jù)顯示、遠(yuǎn)動(dòng)通信以及電力電量的采集、統(tǒng)計(jì)與分析等功能。

（2）安全監(jiān)視及保護(hù)功能。對(duì)變電站內(nèi)一次回路的電壓、電流及功率等參數(shù)，斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，以及電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦越限就進(jìn)行報(bào)警。而一旦發(fā)生短路事故，站內(nèi)的保護(hù)裝置能夠快速且有選擇性地切除故障，并將故障信息、斷路器動(dòng)作情況以及故障數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，用作之后的故障分析。

（3）就地遙控和遠(yuǎn)方遙控功能。變電站內(nèi)的全部可投切電氣設(shè)備，如斷路器、電容器和電抗器等都可以按照調(diào)度部門(mén)的指令進(jìn)行遙控操作，同時(shí)能夠自動(dòng)對(duì)每項(xiàng)操作是否具備安全條件和外部條件進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行無(wú)功電壓的優(yōu)化調(diào)整。調(diào)度部門(mén)可以根據(jù)站端上傳的信息進(jìn)行遙信和遙調(diào)，直接對(duì)無(wú)人值班變電站進(jìn)行斷路器的開(kāi)合操作，以及對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)整。

（4）自診斷和自恢復(fù)功能。該功能能夠?qū)ψ冸娬緝?nèi)硬件及軟件進(jìn)行自動(dòng)診斷，特別是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)診斷、自動(dòng)恢復(fù)或?qū)⒐收显O(shè)備切除，保證系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行。

2110kV變電站的綜自改造方案分析

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)量及控制模塊由RTU兼任的方案

這種改造方案只是對(duì)原有遠(yuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)行擴(kuò)容和升級(jí)，采用站級(jí)層和間隔層的雙層結(jié)構(gòu)和雙機(jī)冗余模式。系統(tǒng)的核心為微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其與站級(jí)層一起構(gòu)成了雙主機(jī)冗余備份系統(tǒng)；而間隔層則綜合了“四遙”及通訊功能于一體，并按功能單元進(jìn)行劃分。

2.2 全監(jiān)控的方案

該改造方案通過(guò)RCS－9000型分層布置方式，使得變電站的測(cè)控與保護(hù)相互融合又能相互獨(dú)立，即保護(hù)裝置不會(huì)受到外部通信以及測(cè)控的影響，從而保證了其安全性和可靠性。與此同時(shí)，兩者之間又能實(shí)現(xiàn)信息的共享，是110kV變電站綜自改造的完整解決方案。該方案可以分為3層結(jié)構(gòu)［2］：

（1）變電站層。該層由監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)以及五防主站組成，結(jié)構(gòu)為分布式系統(tǒng)。其中，監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)都采用了雙機(jī)備用以增加可靠性。變電站層主要實(shí)現(xiàn)向調(diào)度部門(mén)和變電運(yùn)行部門(mén)提供站內(nèi)的監(jiān)視、控制以及管理功能。

（2）通信層。該層采用均衡流量管理的全以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性有很大的保障。而通信層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議則采用電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家設(shè)備之間的互連。此外，該層還支持以不同的規(guī)約向不同的調(diào)度中心及集控中心發(fā)送不同的信息報(bào)文，并支持GPS對(duì)時(shí)。

（3）間隔層。主控室中布置了保護(hù)單元及測(cè)控單元的組屏，其中保護(hù)單元通過(guò)485接口接入保護(hù)信息管理系統(tǒng)，而測(cè)控單元的組網(wǎng)則通過(guò)WorldFIP高速現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3110kV變電站綜自改造中存在的問(wèn)題及解決措施

3.1 通信規(guī)約問(wèn)題

由于電網(wǎng)中變電站的建設(shè)時(shí)期各不相同，即使是同一時(shí)期建設(shè)的變電站，其站內(nèi)所使用電氣設(shè)備的廠家及型號(hào)也都各不相同，這些設(shè)備所采用的通信規(guī)約多種多樣，不盡相同。而在110kV變電站的綜自改造過(guò)程中，無(wú)論是進(jìn)行站內(nèi)不同廠家設(shè)備之間的調(diào)試互聯(lián)，還是站內(nèi)設(shè)備與遠(yuǎn)方調(diào)度中心及集控中心的通信調(diào)試，都會(huì)因?yàn)椴煌ㄐ乓?guī)約之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題而帶來(lái)軟件編程及調(diào)試方面的巨大工作量，這同樣也給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)了很大不便。因此，不同廠家在生產(chǎn)通信設(shè)備時(shí)，應(yīng)采取相同的通信規(guī)約或統(tǒng)一于某一通信標(biāo)準(zhǔn)之下，這樣能夠很好地解決不同廠家設(shè)備之間的通信規(guī)約不兼容所帶來(lái)的問(wèn)題［3］。

3.2 保護(hù)信息管理系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題

由于110kV綜自變電站中所有的繼保裝置、安全自動(dòng)裝置、故障錄波裝置以及其他智能設(shè)備都要與保護(hù)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，因此保護(hù)信息管理系統(tǒng)必須兼容上述所有裝置的通信規(guī)約。當(dāng)任一繼保裝置發(fā)出異?；騽?dòng)作報(bào)文，保護(hù)信息管理系統(tǒng)都能對(duì)其進(jìn)行接收并處理，轉(zhuǎn)換為供值班員監(jiān)視的硬觸點(diǎn)形式，使其能夠更加直觀易懂地對(duì)保護(hù)信息進(jìn)行監(jiān)視。同時(shí)，還要將繼保裝置發(fā)出的信息上傳至調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以便于調(diào)度人員及時(shí)根據(jù)故障信息來(lái)判別并處理事故，有效縮短事故的處理時(shí)間。目前，繼保裝置及保護(hù)信息管理系統(tǒng)是采用RS232／RS485串口或以太網(wǎng)接口等方式進(jìn)行通信的。

3.3 五防操作問(wèn)題

在某些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化功能的110kV變電站中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)防誤裝置是2個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)。這種獨(dú)立配置的方式具有分工明確、責(zé)任清晰的優(yōu)點(diǎn)，各部分系統(tǒng)功能都已經(jīng)較為成熟，性能比較可靠和穩(wěn)定，但也存在一定的弊端。例如，某110kV變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與常規(guī)五防模擬屏在運(yùn)行過(guò)程中就經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)情況，當(dāng)模擬屏重新啟動(dòng)后會(huì)報(bào)錯(cuò)，錯(cuò)誤顯示為與監(jiān)控機(jī)通信失敗，而此時(shí)又無(wú)法對(duì)監(jiān)控機(jī)進(jìn)行操作；在監(jiān)控機(jī)上連續(xù)對(duì)2個(gè)及以上斷路器進(jìn)行操作，操作第2個(gè)斷路器時(shí)監(jiān)控機(jī)也會(huì)報(bào)錯(cuò)，錯(cuò)誤顯示為操作超時(shí)。解決上述問(wèn)題，可將常規(guī)的五防模擬屏更換為計(jì)算機(jī)五防裝置，將其與監(jiān)控系統(tǒng)的通信設(shè)置為以監(jiān)控系統(tǒng)作為主站、以五防裝置作為客戶(hù)端的方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和綜合自動(dòng)化技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防裝置的合二為一已經(jīng)成為可能，通過(guò)將五防功能直接融合到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中去，可以在自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行同步運(yùn)行，能夠更好地實(shí)現(xiàn)防誤操作和防誤遙控［4］。

3.4 抗干擾問(wèn)題

在抗干擾方面主要需要解決電磁兼容問(wèn)題。變電站綜自設(shè)備在出廠時(shí)一般僅僅進(jìn)行一些開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇、電焊機(jī)和手提電話(huà)等定性的抗干擾試驗(yàn)，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，110kV變電站的綜自設(shè)備需要面對(duì)一個(gè)綜合了各種電磁干擾源的運(yùn)行環(huán)境，其是否能夠滿(mǎn)足安全性和穩(wěn)定性方面的要求，必須要進(jìn)行更為嚴(yán)格和復(fù)雜的試驗(yàn)。因此，綜自設(shè)備還需要重點(diǎn)進(jìn)行靜電放電干擾試驗(yàn)、輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)、1MHz脈沖干擾試驗(yàn)以及快速瞬變干擾試驗(yàn)等4項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)，以保證設(shè)備的抗干擾能力。

3.5 GPS對(duì)時(shí)問(wèn)題

作為對(duì)110kV綜自變電站內(nèi)各系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控和故障分析的關(guān)鍵，變電站統(tǒng)一時(shí)鐘必須以GPS時(shí)間作為基準(zhǔn)，這對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。但由于生產(chǎn)廠家不同，其所生產(chǎn)的自動(dòng)化裝置的接口類(lèi)型不同，這導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行中往往出現(xiàn)GPS對(duì)時(shí)的接口與所需要對(duì)時(shí)的設(shè)備接口之間無(wú)法通信的問(wèn)題。因此，要充分考慮保護(hù)測(cè)控裝置、其他智能裝置以及后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備之間的接口配合問(wèn)題，有效避免不能進(jìn)行GPS對(duì)時(shí)的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

110kV變電站進(jìn)行綜自改造的實(shí)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，將變電站原有的保護(hù)、儀表、信號(hào)以及遠(yuǎn)動(dòng)等各種二次設(shè)備的系統(tǒng)功能進(jìn)行重新結(jié)合和互聯(lián)，最終形成集保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視以及遠(yuǎn)方控制為一體的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，以完全替代變電站中常規(guī)的二次設(shè)備，簡(jiǎn)化二次系統(tǒng)接線(xiàn)。這對(duì)于加強(qiáng)電網(wǎng)一次和二次系統(tǒng)的安全性和可靠性極為有利，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

［1］顧維邦.淺談110kV常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化改造［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2007（6）：46～47

［2］秦三營(yíng)，劉成偉.變電站自動(dòng)化改造存在問(wèn)題的分析［J］.電氣應(yīng)用，2009（21）：54～55

［3］廖萬(wàn)斌.變電站綜合自動(dòng)化改造的問(wèn)題分析［J］.廣西電業(yè)，2011（2）：89～90

［4］闕云飛.變電站綜合自動(dòng)化改造應(yīng)注意的問(wèn)題探討［J］.科技傳播，2011（2）：57