傳統35kV變電站綜合自動化系統改造中的常見問題和解決方法

付殿祥

（大慶電業局，黑龍江 大慶 163458）

1 引言

隨著電力電子技術、計算機技術和通信技術的高速發展，采用計算機控制的變電站綜合自動化系統已經在電力系統中得到了廣泛的應用[1]。這種自動化系統實現了對變電站主要設備、輸電線路的自動檢測、控制、測量、保護和各部分綜合通信等功能。變電站綜合自動化使變電站實現了綜合化管理，通過計算機對各種設備進行操作和監管，利用通信技術將變電站系統之間結構分布分層化。真正實現了變電站的智能化、小型化、安全化和經濟化和無人值守[2-4]。

新建的變電站可以在建設過程中直接采用新技術實現變電站的綜合自動化。而對于早期建設的35kV變電站，設備多采用電磁繼電器，由于長時間運行，設備老化嚴重，這使得控制繼電器和保護繼電器在可靠性、快速性和靈敏性等方面受到了嚴重的影響[5]。由于這種原因，時常出現斷路器拒動和誤動出現，嚴重威脅變電站的安全運行。對于傳統35kV變電站進行綜合自動化改造能夠不僅可以減少設計和維護的工作量，而且使變電站的自動化程度和安全運行的可靠性得到了提高[6]。

2 變電站綜合自動化系統的工作模式

變電站綜合自動化保護系統各控制保護部分需要保留手動開關操作，其他的控制、檢測、監視和報警功能都是通過計算機系統實現的。通過控制系統實現對變電站內部各部分的遠距離測量、控制、調制和通信，真正取代人工操作，實現無人值守。

變電站自動化系統從結構上主要有集中式、分散式和分層式。下面介紹一下這三種結構的形式和特點。

（1）集中式

這種方式是將變電站中的計算機監控系統和保護設備集中放置在一起，具有良好的運行環境。但這種形式需要多條控制電纜、連接點較多，故障發生的幾率大，而且影響范圍廣，可靠性較差。國內早期建設的變電站綜合自動化系統多采用這種形式。

（2）分散式

這種方式是將變電站中的計算機監控系統和保護設備分散安裝，按回路設計將相應回路的控制保護單元安裝在一次設備附近，二次設備通過電纜網絡構成分散式的控制系統。采用這種方式電纜數量少、連接點較少，故障發生的幾率小，可靠性高。但對于戶外主變壓器、斷路器等在室外安裝的設備，采用這種方式受外界環境的影響較大，對于設備的壽命有嚴重影響。

（3）分層式

這種方式是將變電站中的計算機監控系統的信息收集和控制分為站控層、間隔層和設備層來分層布置。每一層完成各自不同的功能，采用多CPU體系結構，各個控制模塊采用網絡通信技術實現數據傳輸。各層CUP以主從關系協同工作，這樣可以提高系統處理多個事件的能力，與獨立CPU控制系統相比計算處理上具有明顯優勢。

在分層式結構中，站控層的功能是將各部分數據進行集中處理，對各個計算機控制保護裝置通過控制指令，并將變電站的數據信息傳送到更高一級的管理中。間隔層是由檢測、控制和保護部分組成，通過局域網直接接到站控層上。設備層指的是變電站內部的變壓器、開關設備等一次設備。

變電站綜合自動化系統采用哪種結構形式，需要根據變電站實際情況決定。

3 傳統35kV變電站綜合自動化改造常見問題分析

3.1 同步時鐘問題

變電站綜合自動化系統中繼電器保護裝置、故障錄波器和其他智能設備在時間要要求具有一致性。只有時間統一，才能夠實現各系統在GPS時間基準下進行監控和對故障的實時分析和處理，通過各斷路器工作狀態的先后關系來找到故障出現的原因。只有時鐘統一才能保證系統安全運行，這是提高變電站運行水平的重要環節。

變電站內部的各種裝置接口種類很多，在應用中經常會出現GPS對時接口與各設備的對時接口無法通信的問題。這種問題主要是由于各種設備廠家在產品生產上的不一致。因此，在設計中應充分考慮設備直接的接口通信問題。目前，變電站自動化改造多以以太網方式建網，而變電站原有的一些舊設備只有串口或者RS485接口，因此，在進行設計時必須實現設備通信插件之間接口統一化，或通過規約轉化器實現信號的轉換，避免通信接口不匹配問題的發生。

3.2 電磁兼容問題

電磁干擾對系統運行影響嚴重，而在設計中又通常被忽視，如果不采取有效的措施，將會造成嚴重的后果。電磁干擾無論是在系統硬件還是軟件方面都是一個必須要注意的問題，可以通過接地保護、屏蔽、空間隔離等方法進行抑制和消除。例如，綜合自動化系統中微機保護和自控裝置中使用了大量的互感器，在互感器一次、二次繞組之間加設屏蔽層可以對電場進行屏蔽，防止高頻干擾信號通過分布電容進入系統其他相關部件。進行有效的電磁干擾防護，是電力系統安全運行、提高系統可靠性的基本保障。

3.3 事故信號問題

在變電站控制系統中，發生事故時將產生事故報警，變電站將這個報警信號通過傳輸設備發送到上級管理中心，自動化系統識別事故信號，并啟動相應的處理程序。事故信號對于實現變電站無人值守化是非常重要的，控制中心的工作人員需要對多個變電站的運行狀態進行監控，當某一變電站發出事故信號時，監控中心的工作人員會通過事故信號類型，做出相應的處理。由此可見，事故信號對于電力系統的安全運行非常重要。

在某35kV變電站自動化改造中，當對10kV線路進行操作時，發現在后臺和地調遠方控制合開關時，會發出事故跳閘信號。變電站采用的是在控制回路中加入記憶繼電器來產生事故信號。這種事故信號產生技術是可行的，事故發生原因是當后臺或地調對開關進行遙合時，雙位置繼電器 KKJ勵磁,其常開接點變為合位，但由于開關位置變位太慢，DL常閉接點仍處于閉合狀態，回路接通，觸發事故總信號。這個問題的出現主要是由于開關變位太慢，所以采用測控裝置中設置延時，延時判斷時間來解決的。當真正發生事故時，由于裝置中的延時設置，不能對事故做出正確判斷。

35kV和10kV都是儲能開關，斷路器閉合，儲能裝置啟動，TWJ失磁，可以將TWJ的常開與KKJ的常開相連接，形成產生事故總回路，上述問題就不會發生。圖1所示為事故信號回路圖。

圖1 事故信號回路圖

3.4 監控程序穩定性問題

對于采用綜合自動化系統的變電站，操作人員主要是在變電站內或者主控站內通過顯示裝置對變電站的運行情況進行監控、管理，對故障事件進行處理。所以監控系統能夠長期穩定無故障運行是變電站提高管理水平和安全運行的關鍵。

一些綜合自動化系統在運行時會出現后臺監控操作程序出現錯誤的問題。系統硬件出現問題往往容易發現，但監控軟件存在的問題卻很難發現。綜合自動化系統軟件設計人員應綜合考慮監控軟件的實時性、可靠性、通用性、并行性、分布性等特點，設計出一次與二次設備無關、具有客戶/服務器應用模式和開放式數據接口功能的監控軟件。在必要時，應當對軟件系統進行優化升級。

4 結論

對傳統35kV變電站進行綜合自動化改造是實現變電站無人值守基礎，對提高變電站安全、穩定、可靠運行以及降低維護成本具有重要的意義。本文對傳統35kV變電站綜合自動化改造中存在的問題和特點進行了分析，結合實際工程經驗，給出了相關問題的解決方法。

[1] 劉杰.變電站綜合自動化的發展現狀和趨勢[J].中國高新技術企業,2009(6):79-80.

[2] 吳玉蘭變電站綜合自動化改造問題探討[J].內蒙古水利,2009(6).

[3] 劉曉春.淺談變電站綜合自動化系統[J].中國電力教育,2010,155(4):254-255.

[4] 張繼雄.變電站自動化系統選型中應注意的問題[J].內蒙古電力技術,2005(2).

[5] 楊奇遜.變電站綜合自動化技術發展趨勢[J].中國電機工程學報,1996,16(3):145-146.

[6] 朱大新.數字化變電站綜合自動化系統的發展趨勢[J] .電工技術雜志,2001,(4):20-22.