綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中通信技術(shù)在埃塞俄比亞400KV 變電站的應(yīng)用

郭慧芳

（中鐵十七局集團(tuán)電氣化工程有限公司海外事業(yè)部，太原 030002）

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)分析

1.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概念的分析

變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其主要功能就是把變電站運(yùn)行過(guò)程中所使用到的各種信號(hào)系統(tǒng)、測(cè)量?jī)x表以及繼電保護(hù)裝置等這些主要的二次設(shè)備利用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)地優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)變電站各個(gè)二次設(shè)備之間的高效配置，從而實(shí)現(xiàn)變電站能夠?qū)ψ冸姷臋C(jī)組進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測(cè)、電壓和電流值等的測(cè)量、變電站的協(xié)調(diào)管理等目的。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)就是在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，監(jiān)視、控制變電站的正常運(yùn)行，并且把收集到的信息及時(shí)發(fā)回調(diào)度中心，調(diào)度中心經(jīng)過(guò)信息處理和分析，對(duì)變電站進(jìn)行調(diào)度和控制。變電站是連接在發(fā)電廠和用戶(hù)之間一個(gè)非常重要的中間站，作為發(fā)電廠的輸出接收端，它對(duì)從發(fā)電廠傳輸過(guò)來(lái)電力的功率和電源的變化起到著非常重要的作用，作為用戶(hù)的輸入端，它將轉(zhuǎn)變好的電力控制在安全范圍內(nèi)，穩(wěn)定地輸送給用戶(hù)，起到很好的保障作用。因此，變電站的綜合化系統(tǒng)通信技術(shù)的應(yīng)用，給電力系統(tǒng)帶來(lái)更加可靠和穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

1.2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

變電站中若沒(méi)有使用自動(dòng)化系統(tǒng)的通信技術(shù)，在電能輸送時(shí)，就不能很好地對(duì)電能的參數(shù)進(jìn)行管理。比如，電力系統(tǒng)中若輸入電流過(guò)大，將會(huì)造成電站設(shè)備的負(fù)荷加大，甚至?xí)斐捎秒姷奈：ΑＭㄟ^(guò)變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)變電站的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。通過(guò)綜合自動(dòng)化通信技術(shù)系統(tǒng)，變電站實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的收集和整理，并進(jìn)行適當(dāng)分析，并進(jìn)一步利用通信技術(shù)的傳輸，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)變電站中二次設(shè)備的智能控制。它最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)和設(shè)備在運(yùn)行時(shí)存在的故障或異常現(xiàn)象，并能夠采取有效措施避免故障進(jìn)一步的惡化。

1.3 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成

第一是監(jiān)控系統(tǒng)，它通常由測(cè)量元件和控制元件組成，具有對(duì)變電站中關(guān)聯(lián)設(shè)備的工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，因此，它的功能非常強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的輸入工作，從而達(dá)到對(duì)控制輸出端的控制；第二，保護(hù)系統(tǒng)，在變電站中指繼電器的保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)比較獨(dú)立的系統(tǒng)，主要是為了實(shí)現(xiàn)輸入量和跳閘的獨(dú)立性，并且測(cè)量信息和邏輯功能等之間具有相互的獨(dú)立性。在變電站中，保護(hù)裝置的工作方式由串行通信接口和借助串行通信接口來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程保護(hù)；第三，具有斷路器的閉鎖系統(tǒng)。它的目的是為了避免工作人員在操作系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象而設(shè)置的系統(tǒng)。因此，變電站一旦具有綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即使在工作人員出現(xiàn)操作失誤時(shí)，仍然可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉鎖，確保整個(gè)電站的電力系統(tǒng)能夠安全可靠地工作。

1.4 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信系統(tǒng)的原則和要求

（1）充分體現(xiàn)全面性。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該能夠完全替代傳統(tǒng)的設(shè)備，通過(guò)在分布式系統(tǒng)中集成，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、保護(hù)和測(cè)量功能。

（2）可靠的通信和信息共享。每個(gè)功能模塊和組件都應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)模式，以促進(jìn)接口功能的擴(kuò)展并實(shí)現(xiàn)整個(gè)站內(nèi)的數(shù)據(jù)共享。

（3）滿(mǎn)足系統(tǒng)安全和技術(shù)進(jìn)步的要求。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能之間的互相兼容，系統(tǒng)中的軟件和硬件要設(shè)置妥當(dāng)，能夠保證系統(tǒng)安全。

（4）系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化程度高，具有開(kāi)放性。該系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同工況不同規(guī)模的變電站，系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，更夠自動(dòng)更新，為今后的系統(tǒng)升級(jí)創(chuàng)造條件。

（5）可靠性好，具有抗干擾功能。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要采用模塊化設(shè)計(jì)思路，各個(gè)模塊之間相對(duì)獨(dú)立又和其他模塊互相兼容，有利于今后的維修和更換，節(jié)約了企業(yè)維護(hù)成本，系統(tǒng)具有故障報(bào)警功能和自動(dòng)恢復(fù)功能，故障碼可以自動(dòng)發(fā)送到監(jiān)控中心，方便設(shè)備管理。

2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能及通信技術(shù)存在的問(wèn)題

（1）在埃塞俄比亞的變電站，因?yàn)榈乩砦恢帽容^偏僻、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較落后，設(shè)備主要使用的是已被淘汰的設(shè)備，或者使用從其他變電站中拆下來(lái)的舊設(shè)備，設(shè)備整體的自動(dòng)化水平較低，還有些變電站使用的設(shè)備雖然是新的，但是設(shè)備的生產(chǎn)商并非一流企業(yè)，在質(zhì)量和技術(shù)水平上有所欠缺，當(dāng)這樣的設(shè)備被長(zhǎng)期適用在變電站系統(tǒng)中，由于質(zhì)量的不穩(wěn)定，以及某些元器件的老化加速，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)可靠性會(huì)大幅度降低。

（2）通信技術(shù)水平低下。通信技術(shù)在很大程度上決定了自動(dòng)化程度的高低，這是因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)主要體現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行的智能化，智能化主要依托通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)變電站工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，例如監(jiān)控設(shè)備工作時(shí)的電壓等參數(shù)值，并進(jìn)行分析，有異常情況時(shí)，及時(shí)聯(lián)絡(luò)工作人員進(jìn)行處理。為了數(shù)據(jù)能及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸，需要變電站設(shè)置專(zhuān)門(mén)用于信息傳輸?shù)墓饫|。

（3）變電站中使用的各種設(shè)備，并沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)配合，而是不斷更新某些設(shè)備來(lái)取代舊的設(shè)備，因此，變電站系統(tǒng)中的各種二次設(shè)備型號(hào)不一致，安裝的時(shí)間有遠(yuǎn)有近，各設(shè)備相互之間的關(guān)聯(lián)比較欠缺，缺乏有效和協(xié)調(diào)和配合，不能自動(dòng)建立互相協(xié)調(diào)的機(jī)制，而是要通過(guò)技術(shù)人員手動(dòng)設(shè)置，在自動(dòng)化程度上有所欠缺，一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)因不能及時(shí)實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制而給變電站帶來(lái)危害。

（4）傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問(wèn)題，埃塞俄比亞的變電站的建設(shè)規(guī)模差異明顯，各變電站的技術(shù)水平有高有低，在變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸所使用的規(guī)約形式不同，各變電站企業(yè)之間也沒(méi)有建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，相互之間的連接和操作存在一定的問(wèn)題。

3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能及通信技術(shù)解決對(duì)策

（1）變電站設(shè)備的選用，根據(jù)其重要等級(jí)和工作的負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮^(qū)分，比如進(jìn)行A、B 等級(jí)的區(qū)分，A等級(jí)為一些非常重要的一次設(shè)備，例如：變壓器、母線(xiàn)、隔離開(kāi)關(guān)等，這些列為A 等級(jí)設(shè)備，屬于非常重要的設(shè)備，不僅對(duì)設(shè)備的制造工藝要求水平高，在安裝時(shí)也要充分考慮安裝的工藝會(huì)造成的影響。因此，必須從信用良好、技術(shù)先進(jìn)的一流品牌中購(gòu)買(mǎi)這些設(shè)備，并且，要充分考察設(shè)備供應(yīng)商生產(chǎn)資質(zhì)、生產(chǎn)規(guī)模、及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，需要持有專(zhuān)業(yè)證書(shū)的安裝人員進(jìn)行安裝，在安裝完成后要進(jìn)行完整的系統(tǒng)調(diào)試，確保系統(tǒng)在有負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下的安全運(yùn)行。變電站的二次設(shè)備相互間要建立協(xié)調(diào)和配合，在測(cè)量、監(jiān)測(cè)和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域中不斷互相支持，還要在故障出現(xiàn)時(shí)具有自診斷和自恢復(fù)的功能。

（2）逐步淘汰電纜方式的通信，根據(jù)實(shí)際情況采用屏蔽電纜或傳輸速度更快和抗信號(hào)干擾的光纖，從而減少互感器的幅度，減少設(shè)備故障率的發(fā)生，還能保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。

（3）為了實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人化管理，需要全面提高各獨(dú)立設(shè)備的功能和各設(shè)備之間互相協(xié)調(diào)的功能。不僅從硬件上提高設(shè)備的功能，還從軟件和網(wǎng)絡(luò)的選用，全面提高系統(tǒng)機(jī)組的能力。用不同的智能模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，選用以太網(wǎng)對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)一體化的管理和控制，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足擴(kuò)展型號(hào)，組合及維修方便。

（4）為了提高各個(gè)系統(tǒng)之間通信的協(xié)調(diào)性和兼容性，需要綜合考慮整個(gè)變電站所有的設(shè)備型號(hào)和類(lèi)型來(lái)制定通信的傳輸規(guī)約問(wèn)題。采用規(guī)范化、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和規(guī)約，確保網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)充性及開(kāi)放性，一般會(huì)在變電站建設(shè)初期進(jìn)行構(gòu)思。我國(guó)目前在這方面也處于不斷完善的過(guò)程中，加快實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的統(tǒng)一。

4 結(jié)束語(yǔ)

變電站中綜合技術(shù)非常關(guān)鍵，而直接影響到變電站的技術(shù)水平高低，關(guān)鍵因素是通信技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)變電站的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和運(yùn)行維護(hù)管理，通過(guò)加強(qiáng)通信水平的管理和智能化技術(shù)的提高，在保證信息傳輸?shù)募皶r(shí)性和準(zhǔn)確性的同時(shí)，也為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供一份保障。