淺析無人值班變電站綜合自動化

薛 磊，李 雷

（1. 牡丹江電業(yè)局繼電保護所，黑龍江 牡丹江 157000；2. 中國人民解放軍空軍航空大學航空機械工程系，吉林 長春 130022）

1 變電站自動化模式

目前在電力部門設計過程中，大致有兩方面的原則，一是中低壓站（35～110 kV）采用自動化系統(tǒng)，以便能更好地實施無人值班，達到減人增效的目的；一是對高壓變電站（220 kV及以上）建設和設計來說，必須要求采用先進的控制模式，以解決各專業(yè)在技術上分散、自成系統(tǒng)、重復投資的問題。

從現(xiàn)在國內變電站自動化開展情況來看，主要有以下3種模式：①集中處理集中布置。將集控屏、臺集中布置在主控制室。②分布處理集中布置。將分布式單功能設備集中組屏，仍集中布置在主控室。③分布處理分散布置。將分布式單功能設備布置在一次設備的機柜內或采用就地就近組屏分散設置的方式。

計算機網(wǎng)絡通信技術和控制技術的飛速發(fā)展，可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)一次設備的保護、監(jiān)視、測量、控制、報警等主要功能，從而加快了變電站自動化的發(fā)展進程，這一進程的快速發(fā)展給電網(wǎng)的綜合運行和管理水平提供了先進的技術手段。

2 變電站綜合自動化發(fā)展趨勢

如何使目前的設備、技術更趨實用合理，筆者認為變電站綜合自動化技術有以下發(fā)展趨勢：

2.1 保護監(jiān)控一體化

這種方式在35 kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在 110 kV及以上的線路間隔和主變三側中采用此方式已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定信息采集和設備狀態(tài)控制，極大地提高了性能效率比。其缺點也是顯而易見的：此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役。這也是目前110 kV及以上電壓等級還采用保護和監(jiān)控分離設置的原因之一。隨著技術的發(fā)展，冗余性、在線維護性設計的出現(xiàn)，將使保護監(jiān)控一體化成為必然。

2.2 人機操作界面接口統(tǒng)一化，運行操作無線化

無人值班變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個后臺邊監(jiān)視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數(shù)據(jù)將顯示在后臺上。

2.3 防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化

在220 kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結合于監(jiān)控系統(tǒng)之中，借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實現(xiàn)。而一座變電站的建設都是通過幾次擴建才達到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題。如何在不影響一次設備停役的情況下擺出各種運行狀態(tài)來驗證其正反操作邏輯正確性。圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴謹性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。

2.4 構建一個快速、穩(wěn)定、可靠和富有彈性的站內通信網(wǎng)絡

在早期的變電站自動化系統(tǒng)中，由于當時技術條件的限制，廣泛采用簡單串行通信技術來實現(xiàn)通信網(wǎng)絡。但簡單串行通信技術通信速率低、性能低下，加之用戶對變電站自動化系統(tǒng)的功能要求不斷提高，所以簡單串行通信技術很快便被現(xiàn)場總線技術和計算機網(wǎng)絡技術所取代。

由于基于網(wǎng)絡技術的現(xiàn)場總線無論在通信速率和實時性，還是在可靠性和組網(wǎng)的靈活性上均遠高于簡單的串通信技術，在很短時間內便成為變電站自動化系統(tǒng)的主流通信技術，同時也使變站自動化系統(tǒng)的整體結構發(fā)生了本質變化。例如：CSC2000綜合自動化系統(tǒng)就是采用485總線組成站內網(wǎng)絡，并得到迅速推廣。

當前，基于以太網(wǎng)的Internet技術應用日益廣泛，以太網(wǎng)的帶寬高達100 Mbps以上，100 M的以太網(wǎng)也已廣泛使用，即使用于超大規(guī)模的變電站也游刃有余。由于以太網(wǎng)的一個沖突域中可支持1 024個節(jié)點，節(jié)點數(shù)小于100時，10 M的以太網(wǎng)即使負載達到50%（500 kB/s），響應時間也小于1.01 s。由于用交換式集線器能把一個以太網(wǎng)分成多個沖突域，可以把節(jié)點數(shù)大于100的變電站分成若干個節(jié)點數(shù)小于100的子網(wǎng)來保證響應速率。所以以太網(wǎng)完全能滿足變電站自動化系統(tǒng)實時性的要求。

3 結束語

綜上所述，現(xiàn)代化無人值守變電站采用變電站自動化系統(tǒng)具有較大優(yōu)越性。分層分布式綜合自動化系統(tǒng)有利于系統(tǒng)擴展的方便性和靈活性；計算機網(wǎng)絡技術是應推廣的一種通信系統(tǒng)發(fā)展模式，特別適合于通信數(shù)據(jù)量大的變電站建設項目。

1 程明、金明、李建英、劉遠龍.無人值班變電站監(jiān)控技術［M］.北京：中國電力出版社，2000

2 顏全生.供配電自動化控制系統(tǒng)的應用［J］.電氣應用，2008（07）