變電站綜自系統(tǒng)控制回路數(shù)字化分析

吳述斌 向昆

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，電網(wǎng)建設(shè)取得了很大的成就。在信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，變電站系統(tǒng)建設(shè)越來越先進(jìn)，在一定程度上實現(xiàn)了變電站數(shù)據(jù)采集、分析、處理等的全程數(shù)字化。在變電站中實施數(shù)字化、智能化，不僅可以提高其運行效率，還可以盡可能避免一些人為失誤，降低不必要的損失。由此可以看出，變電站綜自系統(tǒng)已經(jīng)成為了變電站發(fā)展的主要趨勢。

【關(guān)鍵詞】變電站綜自系統(tǒng);數(shù)字化;控制回路

變電站綜自系統(tǒng)具有擴(kuò)展性強(qiáng)、簡單可靠、兼容性好等優(yōu)點，在眾多變電站中得到了普遍的應(yīng)用。變電站綜自系統(tǒng)運行非常高效、穩(wěn)定，可以實現(xiàn)無人值守的效果。所以，在變電站建設(shè)中，變電站綜自系統(tǒng)得到了廣泛的運用。本文主要對變電站綜自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)勢進(jìn)行分析，闡述其控制回路的數(shù)字化，為變電站的數(shù)字化、智能化發(fā)展奠定可靠的基礎(chǔ)，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、變電站綜自系統(tǒng)的概述

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著新時代的不斷發(fā)展與進(jìn)步，為了適應(yīng)社會發(fā)展需求，變電站綜自系統(tǒng)更加具有發(fā)展前景。在系統(tǒng)中融入了先進(jìn)的自動化測量技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，并且替換了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的一些部件，在一定程度上，實現(xiàn)了局部的智能化，進(jìn)而為系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效、節(jié)能運行奠定了堅實的基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)主要分為三層：

其一，過程層。其作為一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，在電力運行過程中具有電氣參數(shù)檢測、操作控制執(zhí)行與驅(qū)動、在線監(jiān)測與統(tǒng)計等功能，極大的確保了變電站綜自系統(tǒng)運行的有關(guān)功能要求。

其二，間隔層。其作為變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成環(huán)節(jié)，主要包括繼電保護(hù)裝置與計量裝置，其主要具有保護(hù)與控制一次設(shè)備與其它設(shè)備、實時信息控制等功能。

其三，站控層。其主要是由站域控制通訊系統(tǒng)、保護(hù)與故障信息處理系統(tǒng)、同步時鐘源一起構(gòu)成，每個系統(tǒng)均是通過網(wǎng)絡(luò)通信的方式連接間隔層，并且安裝了網(wǎng)絡(luò)防火墻、物理隔離等裝置，對提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與安全性有著重要作用。

（二）系統(tǒng)優(yōu)勢

1.應(yīng)用了智能斷路器

隨著自動控制理論與電力電子技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，在一定程度上改進(jìn)與完善了智能斷路器的功能。同傳統(tǒng)斷路器相較而言，其操作工作量較少，在開啟與關(guān)閉斷路器的時候，均是利用微機(jī)型智能接口與電力電子技術(shù)實現(xiàn)。可以根據(jù)電壓波形對跳合閘進(jìn)行控制，可以使控制精度達(dá)到微秒級，降低了延時可能導(dǎo)致的電氣故障，減少了瞬時過電壓幅值。針對設(shè)備動作時間可控性而言，可以根據(jù)智能斷路器的開斷電流大小進(jìn)行選取，明確開斷速度與滅弧室工作情況，在一定程度上增加了設(shè)備的使用年限，提高了設(shè)備運行的經(jīng)濟(jì)效益。加之配上了可監(jiān)測設(shè)備故障、缺陷以及警示的獨立新型傳感器，可以有效實現(xiàn)在線狀態(tài)檢修。據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，應(yīng)用了智能斷路器之后，發(fā)生故障的幾率降低了5%左右，工作效率提高了12%左右。

2.光纖代替了電纜

電纜接線是一種傳輸模擬量的通信方式，當(dāng)變電站二次側(cè)電信號傳輸距離相對比較遠(yuǎn)的時候，需要利用一些較大截面的電纜，通常就是先把主電纜接入主控室，之后通過端子分接到相應(yīng)的測控、保護(hù)等二次設(shè)備上，這樣就需要進(jìn)行一些二次接線，造成了電纜的浪費。在保證一次設(shè)備智能化的基礎(chǔ)上，利用光纖替換電纜，就可以簡化二次接線程序，并且擺脫電纜夾層。同時，光纖傳輸也可以避免二次電纜接入產(chǎn)生的電磁干擾，在互感器測量回路和被測高壓之間可以利用光纖進(jìn)行連接，實現(xiàn)一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的電氣隔離。據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，應(yīng)用光纖可以有效提高傳輸可靠性與精度，同時減少了安裝、調(diào)試、維護(hù)等環(huán)節(jié)的工作量，并且節(jié)省了6%左右的成本。

3.應(yīng)用了非常規(guī)互感器

同傳統(tǒng)互感器相較而言，非常規(guī)互感器能夠直接輸出低電平模擬量與數(shù)字量信號，不需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且在動態(tài)條件下，互感器變化不會影響計量工作的準(zhǔn)確性，可以有效實現(xiàn)測量與保護(hù)這兩種功能。據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，應(yīng)用了非常規(guī)互感器之后，可以有效提高工作效率，大概8%。

4.有助于處理設(shè)備之間的互操作問題

在變電站系統(tǒng)中，均是按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一信息模型與通信接口建設(shè)的，為各設(shè)備之間的互操作提供了無縫對接的可能性，不再只是依賴設(shè)備制造商，在功能方面的擴(kuò)展，在進(jìn)行設(shè)備更新的時候，也不需要對兼容性等問題進(jìn)行考慮，為設(shè)備更換與添加提供了一定的便利條件，在一定程度上減少了設(shè)備停運時間，達(dá)到了資源共享，提高了設(shè)備運行效率，基本是原來的1.4倍。

二、變電站綜自系統(tǒng)控制回路的數(shù)字化

在變電站綜自系統(tǒng)建設(shè)中，一定要加強(qiáng)對控制回路的分析，妥善解決合后繼電器保護(hù)裝置問題，進(jìn)而保證重合閘的正常運行，實現(xiàn)變電站的可靠、安全、高效運行。

在重合閘邏輯中，合后繼電器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，目前生產(chǎn)的微機(jī)保護(hù)控制回路中具有設(shè)置合后繼電器。其與保護(hù)裝置共同實現(xiàn)了線路保護(hù)重合閘的邏輯，如在手跳斷路器的時候，會自動閉鎖重合閘，在斷路器偷跳的時候，會自動重合斷路器。

自動重合閘裝置主要就是因故跳開之后的斷路器，需要自動投入的裝置。在變電站系統(tǒng)中，因為線路通道與天氣因素的影響，輸電線路非常容易出現(xiàn)以下短路情況：其一，瞬時性短路，如，因為雷電過電壓導(dǎo)致絕緣子表面出現(xiàn)閃絡(luò)情況;樹枝導(dǎo)致單相接地故障;大風(fēng)導(dǎo)致碰線短路問題等。此類瞬時性短路在繼電保護(hù)動作斷開之后，故障點電弧就會自動熄滅，重新恢復(fù)相應(yīng)的絕緣強(qiáng)度，此時如果可以將斷開的斷路器重新合上，就可以正常供電，在很大程度上減少了停電時間，確保了電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠運行。其二，永久性短路。如，線路塔桿傾斜、線路絕緣子擊穿、斷線等。此類故障在發(fā)生故障之后，故障線路就會被斷開，其絕緣強(qiáng)度也無法恢復(fù)正常，此時斷路器即使可以恢復(fù)，也會再次斷開。所以，在線路短路器斷開之后，再展開一些重合閘，就可以提高電網(wǎng)的供電可靠性，而自動重合閘就可以實現(xiàn)這一目標(biāo)，在一定程度上，促進(jìn)了變電站數(shù)字化的發(fā)展。

三、結(jié)束語

總而言之，在變電站不斷發(fā)展的過程中，逐漸應(yīng)用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能系統(tǒng)，其數(shù)字化綜自系統(tǒng)已經(jīng)成為了現(xiàn)階段變電站發(fā)展與改進(jìn)的主要方向，對我國變電站事業(yè)的發(fā)展有著一定的促進(jìn)作用。并且加強(qiáng)數(shù)字化的應(yīng)用，可以有效提高變電站運行效率，增強(qiáng)供電可靠性與穩(wěn)定性。

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作者簡介：

吳述斌，男，國網(wǎng)湖北省宜昌市供電公司助理工程師。

向昆，男，國網(wǎng)湖北省宜昌市供電公司助理工程師。