對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的探討

1、對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的探討摘要:變電站綜合自動(dòng)化對(duì)于提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到很大的促進(jìn)作用。本文分析了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用中存在的問題，總結(jié)了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。關(guān)鍵詞:變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探討近年來，隨著對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，使得電網(wǎng)運(yùn)行水平的不斷提高，這樣便于各級(jí)調(diào)度中心及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況，從而提高了變電站的可控性，進(jìn)而更多地采用遠(yuǎn)方集中控制、操作、反事故措施等。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將變電站二次設(shè)備經(jīng)過p1.1集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式一般是將系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I/O接口，

2、由前置機(jī)和后臺(tái)機(jī)構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)控制等功能。前置機(jī)處理數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等，后臺(tái)機(jī)處理數(shù)據(jù)結(jié)果、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊。目前，國(guó)內(nèi)許多廠家采用的多屬于這種結(jié)構(gòu)方式。1.2分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按變電站被監(jiān)控對(duì)象或系統(tǒng)功能分布的多臺(tái)計(jì)算機(jī)的單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。它將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能由多臺(tái)計(jì)算機(jī)共同完成，解決了系統(tǒng)運(yùn)算處理的瓶頸問題，是一種比較理想的結(jié)構(gòu)。要做到完全分布式結(jié)構(gòu)，在可擴(kuò)展性、通用性及開放性方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，局部故障不會(huì)影響其他模塊的正常運(yùn)行。從該結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)投入使用以來，已經(jīng)顯示出強(qiáng)

3、大的生命力。1.3分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu)采用面向?qū)ο蟆痹O(shè)計(jì)。即按間隔配置、面向?qū)ο?基于以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式，是新一代集保護(hù)、測(cè)控功能于一體的新型變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，從整體上該系統(tǒng)分為三層：站控層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層。其中間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元（I/O單元）和保護(hù)單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其它一次設(shè)備附近，它們間通過通信網(wǎng)絡(luò)相連，與監(jiān)控主機(jī)通信。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中較為流行。2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題2.1系統(tǒng)模式選擇不合適變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)

4、流率的不同而變化。如果一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)模式選擇合適的話，不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料，而且由于系統(tǒng)功能全、質(zhì)量高、其可靠性高、可信度大，更便于運(yùn)行操作。因此，把好變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選擇關(guān)，意義十分重大。目前應(yīng)用較廣泛的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型。由于微處理器和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高，結(jié)構(gòu)體系不斷完善，全分散式自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的選型提供了一個(gè)更廣闊的選擇余地。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一221不同生產(chǎn)廠家對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同目前變電站自動(dòng)化綜合自動(dòng)化系統(tǒng)選型中存在如下三方面問題。由于變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備

5、的生產(chǎn)廠家過分重視經(jīng)濟(jì)利益，用戶又過分追求技術(shù)含量，而不重視產(chǎn)品的性能及實(shí)用性，因而一批技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品質(zhì)量并不過關(guān)，甚至統(tǒng)功能不夠全面、系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求、結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品不斷被使用。廠家只要有利潤(rùn)就生產(chǎn)，沒有積極改進(jìn)產(chǎn)品，有些產(chǎn)品從生產(chǎn)到投入使用整個(gè)過程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施，最終導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問題較多。有些廠家只有技術(shù)鑒定，沒有產(chǎn)品鑒定。生產(chǎn)廠家對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及其它各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠，導(dǎo)致電力員工對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不透徹，造成很多設(shè)計(jì)漏洞。222不同產(chǎn)品的接口不同接口是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的問題

6、。但長(zhǎng)期以來該問題并未得到妥善解決，比如通信控制器與RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置、主站、模擬盤等設(shè)備之間的通信問題。一套完整的系統(tǒng)需要由不同廠家的產(chǎn)品來組成，這就需要在數(shù)據(jù)接口方面相互溝通，需花費(fèi)更大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。如果有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，所有廠家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口都遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問題可得到圓滿解決?？垢蓴_問題變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，是一個(gè)非常重要但常常被忽視的方面。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)除滿足一般定性實(shí)驗(yàn)外，還必須具有通過高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)，而且還

7、要重點(diǎn)通過四項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)，分別是:1MHz脈沖干擾試驗(yàn)、靜電放電干擾試驗(yàn)、輻射電變干擾試驗(yàn)。傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問題目前各個(gè)電力公司在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上使用的標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差，因此,在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上首先應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問題。一般情況下，變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約，變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約,電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850頒布之后，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從過程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。2.3電力管理體制與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)間存在問題隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)和無人值守運(yùn)行模式的進(jìn)一步推廣，使得繼電保護(hù)、自

8、動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)、變電運(yùn)行等專業(yè)也相互滲透,傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,從而引起科研、設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行部門的專業(yè)設(shè)置、人員的重新調(diào)整以適應(yīng)保護(hù)、控制、測(cè)量一體化的變電站自動(dòng)化模式。在專業(yè)管理上，變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行、檢修、檢測(cè)，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、遙測(cè)精度、遙信變位響應(yīng)速度、信號(hào)復(fù)歸和事故總信號(hào)等問題仍需要規(guī)范和加強(qiáng)。2.4運(yùn)行維護(hù)人員水平有待提高目前，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備的維護(hù)依靠廠家，設(shè)備出了問題即通知相應(yīng)的廠家來處理，從而造成缺陷處理不及時(shí)等一系列問題。那么要想管理好變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，就要求企業(yè)盡快培養(yǎng)出一批高素質(zhì)、能跨學(xué)科的復(fù)合型

9、人才，加寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。其次，變電站綜合自動(dòng)化專業(yè)的劃分應(yīng)明確，這樣對(duì)于加強(qiáng)電網(wǎng)管理水平，防止電網(wǎng)事故具有重大意義。3變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能3.1繼電保護(hù)功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要具備常規(guī)變電站系統(tǒng)保護(hù)及元件保護(hù)設(shè)備的全部功能，而且要獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)故障退出運(yùn)行時(shí)，不僅繼電保護(hù)能正常運(yùn)行，而且其它功能仍能正常工作。那么各類保護(hù)應(yīng)具有的功能如下。故障記錄。存儲(chǔ)多套定值。模擬量的顯示。與監(jiān)控系統(tǒng)通信。當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方查詢、整定保護(hù)定值。3.2數(shù)據(jù)采集功能數(shù)據(jù)主要有狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。(1)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集。狀態(tài)數(shù)據(jù)包括：斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、變壓器分接頭信號(hào)及變站一次

10、設(shè)備告警信號(hào)等。目前大部分采用光電隔離方式或通信方式獲得。(2)模擬數(shù)據(jù)采集。模擬數(shù)據(jù)包括：母線電壓,線路電壓，電流和功率值，饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。另外還有變壓器油溫，變電站室溫等。脈沖數(shù)據(jù)采集。脈沖數(shù)據(jù)主要是脈沖電度表的輸出脈沖，采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內(nèi)部用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量3.3事件記錄和故障錄波測(cè)距事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄、開關(guān)跳合記錄。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式，需要配置專用故障錄波器，而且能與監(jiān)控系統(tǒng)通信；另一種是分散型，即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算，再將結(jié)果送給監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。3.4控制和操作

11、功能通過后臺(tái)機(jī)屏幕，操作人員可對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭等進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。為了防止系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。3.5系統(tǒng)的自診斷功能系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，其信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。同時(shí)，裝置本身應(yīng)具有實(shí)時(shí)自檢功能，方便維護(hù)與維修，可對(duì)其部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測(cè)等方法實(shí)時(shí)檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷并給出提示，指出故障位置。3.6設(shè)備監(jiān)視及報(bào)警功能通過監(jiān)視，對(duì)站內(nèi)各種越限，開關(guān)合、跳閘，保護(hù)及裝置動(dòng)作，上、下行通道故障信息，裝置主電源停電信號(hào)等各種故障通過音響、畫面、語(yǔ)音等告警，將告警信號(hào)進(jìn)行處理并作為事件記錄及并