變電站綜合自動化改造原則及其問題探討

歐立新

湖南郴電國際宜章分公司， 湖南 宜章 424200

變電站綜合自動化改造原則及其問題探討

歐立新

湖南郴電國際宜章分公司， 湖南 宜章 424200

近年來，將變電站由常規(guī)站改為綜自站漸漸成為一種趨勢。綜合改造后的變電站，其運行情況越來越依賴于自動化裝置的實用性及成熟性。該文就綜自改造中出現(xiàn)的問題做出相應分析，以尋找解決這些問題的合理方案。

綜合自動化；原則；事故信號;GPS；后臺監(jiān)控

變電站綜合自動化是指利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對變電站主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調(diào)度通信等綜合性自動化功能。近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速增長，傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。因此，將變電站由常規(guī)站改造為綜自站已漸漸成為一種趨勢。

1.自動化改造的原則

將一次設備在線監(jiān)測系統(tǒng)與變電站自動化系統(tǒng)集成，可以提高高壓電氣設備的運行可靠性，且有望實現(xiàn)真正意義上的變電站無人值班；繼續(xù)提高二次設備的智能化水平，引入PLC技術，實現(xiàn)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(wěn)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/lntranet實現(xiàn)遠程訪問和維護；結合通信工程，綜合考慮變電站的調(diào)度通道問題。

2.變電站自動化改造方案

2.1 RTU兼做監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)一般采用雙機冗余模式，分為站級層和間隔層2層。系統(tǒng)以微機監(jiān)控系統(tǒng)為核心，與站級層構成雙主機冗余備份系統(tǒng)，間隔層按功能單元劃分，綜合遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、通訊于一體。

2.2 全監(jiān)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(xiàn)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(tǒng)可分為以下3層。

2.2.1 變電站 層采用分布式系統(tǒng)結構，由就地監(jiān)控、遠動、“五防”主站組成。就地監(jiān)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(diào)度運行人員提供變電站監(jiān)視、控制和管理功能。

2.2.2 通信層 支持全以太網(wǎng)雙網(wǎng)結構。雙網(wǎng)采用均衡流量管理，有效地保證了網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。通信協(xié)議采用電力行業(yè)標準規(guī)約，可方便地實現(xiàn)不同廠家的設備互連。支持不同的規(guī)約向不同的調(diào)度所或集控站轉發(fā)不同的信息報文。支持GPS硬件對時網(wǎng)絡。

2.2.3 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(xiàn)場總線組網(wǎng)，保護單元采用485口接入保護信息管理系統(tǒng)。

3.改造中應注意的問

3.1 有關事故信號的問題

在常規(guī)控制方式的變電站，運行中發(fā)生事故時變電站將產(chǎn)生事故報警音響并經(jīng)過遠動設備向調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)出事故信號，調(diào)度自動化系統(tǒng)采用這個事故信號啟動事故相應的處理軟件（推出事故畫面、啟動報警音響等）。由此可見，變電站的事故信號是一個非常重要的信號，特別是對于無人值班的變電站，由于監(jiān)控中心的運行人員需要同時監(jiān)控多個變電站的運行狀態(tài)，事故信號就成為監(jiān)控中心運行人員中斷其它工作轉入事故處理的主要標志性的信號，非常重要。

在110kV頓崗變電站綜自改造竣工驗收時，驗收人員在操作35 kV線路時，發(fā)現(xiàn)在后臺和地調(diào)遠方控制合開關時，都會觸發(fā)“事故跳閘”信號。

在采用常規(guī)的微機遠動設備和保留控制屏的無人值班變電站中，一般采用在控制回路中增加記憶繼電器（雙位置）的方法產(chǎn)生事故信號，這種方法已在以前的采用RTU進行無人值班改造工程項目中（110kV及以下電壓變電站）應用多年，其技術依據(jù)與原控制屏操作KK開關與實際開關位置不對應相同。110kV頓崗變電站事故信號生成的原理與上述方法相同。其回路為將操作回路中的KKJ繼電器（雙位置繼電器）的合后位置結點與斷路器位置信號結點串聯(lián)，形成一個電氣單元的事故信號，監(jiān)控系統(tǒng)中只須將各電氣單元的事故信號進行軟件或運算即可生成全站事故信號。

因為35 kV、10kV均為儲能開關，當斷路器合上時，儲能裝置啟動，與其相連的TWJ失磁，若將TWJ的常開位置與KKJ的常開位置粘連，構成生成事故總的回路，則會避免上述問題的產(chǎn)生。這種詣決涹法可以有效地避免團為軟件延淶蠌產(chǎn)生的誤判斷?啷俓回路如圖1所示。

3.2 有關GPS對時的問題

隨著變電站自動化水平的提高，電力系統(tǒng)對統(tǒng)一時鐘的要求愈加迫切，有了統(tǒng)一時鐘，即可實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在GPS時間基準下的運行監(jiān)控和事故后的故障分析，也可以通過各開關動作的先后順序來分析事故的原因及發(fā)展過程。統(tǒng)一時鐘是保證電力系統(tǒng)安全運行，提高運行水平的一個重要措施。

GPS對時一般有三種方式。

脈沖同步信號：裝置的同步脈沖常用空接點方式輸入。常用的脈沖信號有：1PPS，1PPM，1PPH。

串行口對時方式：裝置通過串行口讀取同步時鐘每秒一次的串行輸出的時間信息對時，串行口又分為RS232接口和RS422接口方式。

IRIG-B方式對時：IRIG-B為IRIG委員會的B標準，是專為時鐘的傳輸制定的時鐘碼。每秒輸出一幀按秒、分、時、日期的順序排列的時間信息。IRIG-B信號有直流偏置(TTL)電平、l KHz正弦調(diào)制信號、RS422電平方式、RS232電平方式四種形式。

由于變電站內(nèi)往往存在不同廠家的自動化裝置，其接口類型繁多，裝置數(shù)量也不等，所以在實際應用中經(jīng)常遇到GPS對時接口與接受對時的設備接口不能通信的問題。

這個問題的出現(xiàn)，提醒了設計人員在前期訂貨時，應充分考慮各種設備的接口問題。尤其是保護測控裝置及其它智能裝置與后臺監(jiān)控設備的接口問題。因變電站綜自改造多用以太網(wǎng)方式組網(wǎng)，而有些廠家的舊設備只存在串口或RS485接口，或者不同廠家設備進行通信時，因為規(guī)約不同而造成通信失敗。這些問題都需要對所訂購設備的通信插件進行統(tǒng)籌考慮，或訂購充分數(shù)量的規(guī)約轉換器，以免類似情況再發(fā)生。

3.3 有關監(jiān)控程序穩(wěn)定性的問題

變電站實現(xiàn)綜合自動化后，無論是有人值班還是無人值班，操作人員不是在變電站內(nèi)就是在主控站或調(diào)度室內(nèi)，面對顯示器進行變電站的全方位監(jiān)視和操作。所以監(jiān)控系統(tǒng)能否保持長時間穩(wěn)定無故障的運行，對提高變電站的運行管理水平和安全可靠性是非常重要的。

變電站實現(xiàn)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?lián)Q代非常快，所選用的設備可能很快就變成落后產(chǎn)品；監(jiān)控軟件有時會存在難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，以至導致監(jiān)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(chǎn)品及后臺監(jiān)控系統(tǒng)時，要綜合考慮多方面因素，選出一種程序運行穩(wěn)定，功能齊全，硬件配置相對超前的綜自產(chǎn)品。

4、結語

變電站實現(xiàn)綜合自動化是今后發(fā)展的一種必然趨勢，其優(yōu)越性在電能質(zhì)量，變電站的安全、可靠運行水平等方面均有較好的體現(xiàn)。但由于綜自設備整體的技術還不夠成熟、穩(wěn)定，所以在實施運行中總會出現(xiàn)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(jīng)驗拿出來共同分享，以完善我們的綜合自動化技術。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.065

歐立新，男，1967年8月生，湖南宜章人，現(xiàn)在湖南郴電國際宜章分公司從事營銷管理工作，研究方向：線路的管理及降損增效。