淺析變電站交流采樣測量

宋朝飛 湖南省超高壓管理局技術監督分局儀表室

淺析變電站交流采樣測量

宋朝飛 湖南省超高壓管理局技術監督分局儀表室

本文簡要介紹了變電站綜合自動化的重要性和發展趨勢，對變電站交流采樣基本概念、測量方法、誤差調整做了簡要說明并對系統結構、通訊方式進行了分析。

變電站；綜合自動化；交流采樣

1.概述

電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。

2.系統結構

目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：

2.1 分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

2.2 集中式系統結構

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

（1） 前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

（2） 軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。

（3） 組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。

2.3 分層分布式結構

按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

（1）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網絡。

（2） 可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

（3） 站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。

3.常見通訊方式

目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了變電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

1） 雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網。

2） 單以太網，雙/單監控機模式。

3） 雙LON網，雙監控機模式。

4） 單LON網，雙/單監控機模式。

4.交流采樣測量裝置的檢驗規定

4.1 ．周期檢驗：

1）已經投入運行的交流采樣測量裝置，按投運日期制訂周期檢驗計劃，確定檢驗時間；

2）檢驗宜結合一次設備檢驗進行；

3）測量點檢驗率應為100%，對不合格測量點的裝置應進行調整，調整后檢驗仍不合格的裝置應及時更換。

4）周期檢驗使用標準檢驗裝置，依照檢驗規程規定進行，采用虛負荷檢驗方法，檢驗結果不滿足規程要求的不能投入運行。檢驗完成后必須出具試驗報告并保存原始檢驗記錄。

4.2 臨時檢驗：系統運行中，如發現或懷疑交流采樣測量裝置的數據不準確或有明顯的偏差時，應依照周期檢驗的規定進行檢驗。

4.3 現場比較：交流采樣測量裝置的測量值出現異常時，采用現場比較方法進行測試，測試期間不允許對交流采樣測量裝置的誤差進行調整。

4.4 檢驗周期:檢驗周期最長不得超過三年。我們現執行的檢驗周期為：

1）500 KV設備：檢驗周期為3年

2）220 KV設備：檢驗周期為3年

3）110 KV及以下設備：檢驗周期為3年

5.交流采樣測量裝置的檢驗項目

5.1 周期檢驗項目

1）外觀檢查：有無明顯損壞，設備配置是否齊全。

2）基本誤差檢驗：采用虛負荷方法進行。

3）超越定值傳送：在裝置運行狀態下，改變一個大于超越定值的數據，觀察其傳送是否正確。改變一個小于超越定值的數據，觀察其傳送是否正確。

4）通道監視：在運行狀態下，裝置能監視通道（接口）的收發指示燈是否正確。

5）信息交換：對交流采樣測量裝置施加標準信號，在裝置顯示屏上或當地主站、維護終端屏幕上校對遙測數據。

6）響應時間：在交流工頻電量輸入回路施加一個信號，其值為標稱值的10%到100%或100%到10%，觀察到對應的數值變化，并記錄下從施加信號到數值變化的時間。此時間，在交流采樣測量裝置的顯示屏顯示時應不大于1s，在交流采樣測量裝置維護接口顯示時應不大于2s，在當地主站、模擬主站顯示時應不大于3s。

5.2 投運前檢驗項目：除周期檢驗所做項目外，還需加做下列項目

1）頻率影響：在參比條件下測定交流工頻輸入量的輸出值，改變輸入量的頻率值為參比頻率的±10%（45Hz和55Hz）兩個值，依次測定相同點上的輸出值，輸入量頻率引起的改變量應不超過等級指數的100%。

2）功率因素影響：在參比條件下測定有功功率、無功功率的輸出值，改變功率因數為cosΦ=0.5，超前或滯后各選取一點，調節電流使被測量達到與參比條件下相同點的輸入值，測定輸出值，功率因數引起的改變量應不超過等級指數的100%。

3）被測量超量限影響：在輸入標稱值的100%時測出基本誤差；在輸入標稱值的120%時測出誤差；兩個誤差之差不應超過等級指數的50%。

4）被測量的不平衡影響：在參比條件下電流應平衡，并調整輸入電流使其為較高標稱值的一半，測定有功功率、無功功率的輸出值，任何一相電流斷開，電壓保持平衡和對稱，調整其它相電流，并保持有功功率或無功功率輸入的初始值條件相等，記錄新的有功功率、無功功率的輸出值，不平衡電流引起的改變量應不超過等級指數的100%。

5）程序自恢復：在裝置運行狀態下，按復位鍵觀察其復位后裝置是否正確運行；當一個程序進入自循環時裝置是否自動恢復并正確運行；當一個程序訪問無回答超時裝置是否自動恢復并正確運行等。

6）設備自診斷：在裝置運行狀態下，裝置應能記錄裝置的狀態 和事件，以及配置的完整性。當一個裝置或某一部件不能完成其功能時，應能記錄下來并啟動恢復措施；當一個程序訪問無回答超時，裝置應能記錄下來并啟動恢復措施等。

6.交流采樣測量裝置的誤差調整

1）.軟件調整：需廠家用軟件進行調整。

2）.電阻調整：需打開裝置蓋板，手動調整插件上的可調電阻。

3）.自動調整：根據一些規定的步驟和條件裝置自動進行誤差調整。

綜上所敘：隨著電力系統的快速發展，電網容量的擴大使其結構更加復雜，實時監控、調節的自動化顯得尤為重要。而在實現自動化的過程中，最關鍵的環節是數據采集。采用交流采樣方式的遠動設備在全國電力調度系統已普遍采用，為加強對地區電網調度自動化系統交流采樣測量裝置的精度檢驗、設備運行維護、設備投運前驗收等工作的科學化、規范化管理，確保遠動采集數據準確、可靠，為地區經濟服務，因此有必要對交流采樣裝置進行定期檢定及維護。

6.結束語

通過以上分析，可以看到變電所綜合自動化對于實現電網調度自動化和現場運行管理現代化，提高電網的安全和經濟運行水平起到了很大的促進作用，它將能大大加強電網一次、二次系統的效能和可靠性，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。通過對交流采樣測量同時隨著技術的進步和硬件軟件環境的改善，它的優越性必將進一步體現出來。

[1]楊奇遜.變電站綜合自動化技術發展趨勢.電力系統自動化.1995，19(10)

[2]王海猷，賀仁睦.變電站綜合自動化監控主站的系統資源平衡.電網技術.1999，23(3)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.009

宋朝飛，1969年生，湖南省超高壓管理局技術監督分局儀表室工程師。