淺析變電站自動化改造時應考慮的問題

摘要：隨著電力體制改革的不斷深化，維持現有運行值班方式的各種費用將成為供電企業的沉重負擔，很多變電站需要進行技術改造，以提高其自動化水平。變電站自動化系統改造設計的關鍵是方案設計，模塊組態和通信網絡是重點。因此，將變電站由常規站改造為綜自站已漸漸成為一種趨勢。該文就綜自改造中出現的問題做出相應分析，以尋找解決這些問題的合理方案。

關鍵詞：綜合自動化 原則 事故信號 GPS 后臺監控

0 引言

變電站實現綜合自動化是今后發展的一種必然趨勢，其優越性在電能質量，變電站的安全、可靠運行水平等方面均有較好的體現。但由于綜自設備整體的技術還不夠成熟、穩定，所以在實施運行中總會出現各種不同的問題。本文旨在拋磚引玉，希望各位同仁能把自己工作中的經驗拿出來共同分享，以完善我們的綜合自動化技術。

1 自動化改造的原則

將一次設備在線監測系統與變電站自動化系統集成，可以提高高壓電氣設備的運行可靠性，且有望實現真正意義上的變電站無人值班；繼續提高二次設備的智能化水平，引入PLC技術，實現變電站從多人值班到少人值班、從少人值班到無人值班有人巡視的平穩過渡；引入先進的WEBServer技術和防火墻技術，使運行管理人員可通過Internet/Intranet實現遠程訪問和維護；結合通信工程，綜合考慮變電站的調度通道問題。

2 變電站自動化改造方案

2.1 RTU兼做監控系統控制、測量模塊方案

該方案是在保留原遠動裝置基礎上進行的升級、擴容改造。系統一般采用雙機冗余模式，分為站級層和間隔層2層。系統以微機監控系統為核心，與站級層構成雙主機冗余備份系統，間隔層按功能單元劃分，綜合遙測、遙信、遙控、遙調、通訊于一體。

2.2 全監控方案

該方案采用RCS－9000型分層布置方式，變電站保護和測控既相對獨立，又相互融合。保護裝置工作不受測控和外部通信的影響，確保保護的安全性和可靠性；同時可以實現信息共享，為變電站綜合自動化提供了完整的解決方案。該系統可分為以下3層。

①變電站層

采用分布式系統結構，由就地監控、遠動、“五防”主站組成。就地監控及遠動均采用雙機備用，增加可靠性。該層為變電值班人員、調度運行人員提供變電站監視、控制和管理功能。

②通信層

支持全以太網雙網結構。雙網采用均衡流量管理，有效地保證了網絡傳輸的實時性和可靠性。通信協議采用電力行業標準規約，可方便地實現不同廠家的設備互連。支持不同的規約向不同的調度所或集控站轉發不同的信息報文。支持GPS硬件對時網絡。

③間隔層

保護單元、測控單元組屏布置于主控室。測控單元采用WorldFIP高速現場總線組網，保護單元采用485口接入保護信息管理系統。

3 自動化改造中應考慮的若干問題

3.1 微機監控設備的布置

本著最大限度發揮現有裝置的效益及現場方便改造施工、少停電的原則，應采取以下措施。

①將控制室內的控制屏全部拆除，視情況保留相應的二次電纜。

②監控系統、測控裝置獨立組屏，安裝于原控制屏的位置。

③拆除“五防”微機模擬盤，對“五防”系統升級。

④根據實際需要，增設遙視系統及相應設備。

3.2 變電站自動化系統的通信網絡

通信是變電站自動化系統的關鍵，一般采用以下2種方案。

①寬帶網方案

要求每個智能電子裝置(IED)配置一個嵌入式以太網接口，每個IED作為一個接點連接到以太網上。其優點是網絡的通信帶寬高，通信媒介靈活，拓撲結構可靠性高，資源支持豐富，成本低廉；缺點是現運行設備大都沒有嵌入式以太網接口，改造工作困難。

②現場總線和寬帶網(站控層)混用方案

幾個IED通過RS485、MODBUS或現場總線等方式連接在一起，然后用嵌入式以太網接口作為一個接點連接到以太網上。其優點是產品向下的兼容性好，成本較低；缺點是要增加專用的異種網絡接口設備，系統的復雜性增加。結合現場運行設備的水平，建議采用現場總線和寬帶網混用方案。

3.3 控制、信號和測量系統

將監控系統接入原控制屏內的光字牌信號，實現遙信，IED的詳細動作信息通過網絡送入監控系統。監控系統的下行命令通過測控裝置開出，再接入操作箱屏內分合閘/升降回路實現遙控/遙調。

3.3.1 控制系統

由值班人員利用計算機進行控制操作，對220kV及以下隔離開關進行控制是自動化改造中的難點所在，對隔離開關進行遙控可加快運行操作進度，減輕值班人員勞動強度，保證運行安全；另外，可減少隔離開關間的電氣聯鎖，簡化二次接線，由監控系統完成閉鎖邏輯，避免誤操作。

3.3.2 信號、測量 IED的詳細動作信息經篩選送入監控系統。常規模擬式指示儀表全部取消，改成集中的數字設備。

3.4 繼電保護及自動裝置

由于國內制造廠家的產品基本上不能實現直接互聯，目前現場采用保護通信管理機或規約轉換器將其他的通信方式轉換成站內的主干通信方式，隨著近年遠動規約與IEC的接軌，制造廠家通信接口技術也有了長足的發展。

建議繼電保護及自動裝置生產廠家將嵌入式以太網接口作為設備的必備功能。對于現有設備，實施中可根據軟件版本、運行年限等具體情況決定退役或進行改造。

3.5 遠動系統

遠動信息是實現調度自動化功能的基礎，遠動信息不僅是電網安全運行及調度監視的需要，而且還影響EMS高級應用軟件的功能和電網商業化運行的實現。因此，要求采集遠動信息必須全面反映電網運行工況，保證其整體性、實時性、可靠性、準確性。在進行自動化改造時，可采用以下2種方案。

①對于無當地功能的變電站，考慮將RTU全部退役，采用監控系統＋具有“四遙”功能的遠動工作站模式。遠動工作站分別接在寬帶網和現場總線上。遠動信息的采集一部分取自測控單元，另一部分取自站控層寬帶網。遠動信息的實時性和可靠性都比較好。

②對于有當地功能的變電站，為節約投資，考慮保留RTU及當地功能計算機，遠動主機通過串行通信口及網絡轉換設備接在寬帶網上，原有收發功能不變，遠動信息的采集和處理與站控層計算機無關。缺點是硬件設置重復。

3.6 “五防”系統

變電站進行自動化改造時，必須結合站內電動隔離開關、接地刀閘的制造水平，可選擇以下2種方案。

①站內設置“五防”主機，與監控主機通過串口通信，“五防”主機從監控系統獲得設備實時信息，進行設備實時對位。監控系統從“五防”主機獲得允許/禁止操作斷路器、隔離開關信息。

②由監控系統廠家考慮就地控制的隔離開關或接地刀閘程序鎖等設備的配套，做到微機“五防”閉鎖裝置與監控系統合二為一，取消單獨的微機“五防”閉鎖裝置。同時取消“五防”主機。

變電站實現綜合自動化后，很多的運行維護工作都需要通過微機裝置來完成。但綜合自動化裝置的硬件更新換代非常快，所選用的設備可能很快就變成落后產品；監控軟件有時會存在難以發現的缺陷，以至導致監控維護工作不能正常進行，影響了變電站的安全運轉。隨著綜合自動化技術的不斷進步，這些問題都會逐步得到解決。這也提醒設計人員在選擇綜自產品及后臺監控系統時，要綜合考慮多方面因素，選出一種程序運行穩定，功能齊全，硬件配置相對超前的綜自產品。

參考文獻：

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