變電綜合自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)與運(yùn)行對(duì)策

盧春梅 王冠英 李本生

摘要： 科技創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)視、管理、協(xié)調(diào)和控制。

關(guān)鍵詞： 變電運(yùn)行；自動(dòng)化；管理

前 言

變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平，在電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價(jià)。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒(méi)有止境的，隨著智能化開(kāi)關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響。變電站綜合自動(dòng)化功能由電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和變電站建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要求所決定，是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)與要求。變電自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)各種設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)視、管理、協(xié)調(diào)和控制，提高了變電保護(hù)和控制性能，從而改善和提高了電網(wǎng)的控制水平。

1 自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的命脈，它的可靠性與信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了系統(tǒng)的可用性。常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中單套保護(hù)裝置的信息采集與保護(hù)算法的運(yùn)行一般是在同一個(gè)CPU控制下進(jìn)行的，使得同步采樣、A/D轉(zhuǎn)換，運(yùn)算、輸出控制命令整個(gè)流程快速，簡(jiǎn)捷，而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護(hù)算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護(hù)命令的快速輸出是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，要害技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。假如采用通常的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動(dòng)化的技術(shù)要求。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。目前研究的主要內(nèi)容集中在過(guò)程層方面，諸如智能化開(kāi)關(guān)設(shè)備、光電互感器、狀態(tài)檢測(cè)等技術(shù)與設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)。

2綜合自動(dòng)化的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機(jī)化、測(cè)量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是：各個(gè)保護(hù)、測(cè)控單元既保持相對(duì)獨(dú)立，又通過(guò)計(jì)算機(jī)通信的形式，相互交換信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合工作，減少了電纜和沒(méi)備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運(yùn)行控制的安全性和可靠性。

3 自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開(kāi)關(guān)、光電式互感器機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波及其他自動(dòng)裝置的I/O單元，如D變換、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來(lái)，作為智能化一次設(shè)備的一部分。反言之，智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護(hù)裝置、測(cè)控等裝置的F/0部分；而在中低壓變電站則將保護(hù)、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開(kāi)關(guān)柜上，實(shí)現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個(gè)層次分別稱為“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”。（1）過(guò)程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說(shuō)過(guò)程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過(guò)程層的主要功能分三類：①電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測(cè)：②運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)；③操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、刀閘的開(kāi)合控制，直流電源充放電控制。過(guò)程層的控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)大部分是被動(dòng)的，即按上層控制指令而動(dòng)作，在執(zhí)行控制命令時(shí)具有智能性，能判別命令的真?zhèn)渭捌浜侠硇?。?）站控層。主要任務(wù)是：①通過(guò)兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；②按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；③接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過(guò)程層執(zhí)行；④具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；⑤具有（或備有）站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能；⑥具有對(duì)間隔層、過(guò)程設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能⑦具有（或備有）變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。（3） 間隔層.間隔層設(shè)備的主要功能是：①匯總本間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；②實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；③實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；④實(shí)施操作同期及其他控制功能；⑤對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；⑥承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過(guò)程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí)，上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

3 變電運(yùn)行自動(dòng)化管理

（1）智能化。一次設(shè)備被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。（2）網(wǎng)絡(luò)化。變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測(cè)量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障波裝置、電壓無(wú)功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/0現(xiàn)場(chǎng)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。（3）運(yùn)行系統(tǒng)。變電站運(yùn)行治理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無(wú)紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見(jiàn)；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用，以集控技術(shù)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程維護(hù)、故障診斷、實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的完善，為我們變電運(yùn)行提供了一套全新的工作、管理模式。只有不斷地總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，以開(kāi)拓進(jìn)取、不斷創(chuàng)新的精神，管好、用好變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)使電網(wǎng)更安全、更可靠、更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊奇遜.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995，