研究綜合自動化系統在煤礦變電站中的應用

王濤

摘 要：隨著近年來電力系統的不斷發展，煤礦變電站綜合自動化系統得到廣泛普及應用，煤礦變電站綜合自動化系統運行質量直接影響煤礦的安全供電，所以本文主要針對綜合自動化系統在煤礦變電站中的應用出現的問題進行探討分析。

關鍵詞：變電站；綜合自動化系統；防誤功能；保護信息

變電站綜合自動化系統具有功能綜合化、結構微機化、操作監控屏幕化、運行管理智能化等特點，它的發展應用提高了變電站安全、可靠、穩定的運行水平，減輕了操作人員的工作量，使變電站的技術水平和管理水平得到全面的提高。礦井電網實現調度自動化；進一步發展實現無人值守的變電站也不是不可能的。變電站的調度是一個終端，綜合自動化系統的水平會直接影響到變電站調度自動化的水平。

1變電站綜合系統自動化的構成

變電站綜合自動化系統主要分為，各種分布式保護測控裝置，現場總線，主控通信管理機，后臺計算機等組成。

2變電站綜合自動化系統發展歷程

我國對于變電站綜合自動化系統的研究開始于20 世紀80 年代中后期，到目前為止，其發展大致經歷了三代。第一代變電站綜合自動化系統以RTU 為基礎，基于變送器及繼電保護與自動裝置等設備。該類系統實際上是在常規的繼電保護及二次接線的基礎上增設RTU，以實現“四遙”功能。有關重要信息（如保護信息等）通過硬接點送給RTU 裝置，RTU 的控制輸出一般經遙控執行柜發出控制命令。該類系統的特點：系統功能不強、硬件設備重復、整體性能指標低、系統連接復雜、可靠性低，但其結構簡單、成本低，特別適合于老變電站的改造。第二代變電站綜合自動化系統是以單片機為基礎、按功能劃分硬件結構的綜合自動化系統。20 世紀80 年代后期，隨著以8051、8098 為代表的單片機技術的成熟，出現了大量的站內微機化功能裝置，將這些微機化單元組合在一起，即形成了按功能分布的綜合自動化系統：包括數據采集單元（模擬量、開關量、脈沖量）、監控主機（總控單元）、綜合監控單元、微機保護單元，各單元大都由16 位或32 位單片機組成，各功能模塊間采用串行通信方式實現數據通信，可以采用雙絞線以RS485 接口連接。該類系統的特點：選用單片機負責數據采集，使工控機從大量單調的數據采集工作中解脫出來，去完成較復雜的任務調度、網絡通信和數學計算等工作。該類系統具有較強的在線功能，各種功能比較完善，且人機界面較好，但系統仍然比較復雜，連接電纜較多，系統可靠性不高。

第三代變電站綜合自動化系統是以現場總線、局域網技術為基礎的分散式綜合自動化系統。現場總線是20 世紀90 年代新興起的一種先進工業控制技術，是應用于自動化系統現場設備和現場儀表互連的通信網絡，隨后局域網技術的發展為變電站綜合自動化系統的結構向分散式發展創造了有利的條件。第三代變電站綜合自動化系統結構可劃分為二個層次：第一層是分散控制層，包括保護設備、數據采集與控制設備、智能設備、指示儀表等（該層由獨立的保護及I/O 組成）；第二層通常為站級計算機，實現變電站級的協調、優化控制，并實現與遠方調度中心的聯通。

該類系統具有以下特點：簡化了變電站二次設備的配置，大大縮小了控制室的面積；減少了施工和設備安裝工作量；簡化了二次設備之間的互連線，節省了大量連接電纜；可靠性高、組態靈活、檢修方便。由于技術的發展，上述各類變電站綜合自動化系統的推出雖有時間先后但不存在前后替代的情況，各類系統可以根據變電站的實際情況予以選配。如以RTU 為基礎的變電站綜合自動化系統可用于已建變電站的系統改造，而分散式系統更適用于新建變電站。

3綜合自動化變電站設計的技術問題

3.1 信息誤報

目前，趙各莊礦變電站使用的通信結構全部為分層分布式，即分散加集中控制方式。保護單裝置分散安裝時，一般都是安裝于單個設備間隔內，距離主控室較遠，最長在200 m 以上。通信方式采用現場總線式，通信線常用平衡雙絞線，采用三線制接法，即接地、接收數據和發送數據三腳相連。平衡雙絞線長度與傳輸速率成反比，在100 kb /s 速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度，只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100 m 長雙絞線最大傳輸速率僅為1 Mb /s，通信線過長造成整個網絡速度慢。同時，現場總線式一般采用RS-485 通信，通信線過長、所帶裝置過多時，通信管理機通信口其接入電阻相應增大，電阻過大使信號傳速不穩定。因此，通信速度慢加上接入電阻過大造成信號不穩定，最終導致誤報信息。趙各莊礦變電站當前的通信方式絕大部分采用現場總線式，通信線采用平衡雙絞線。煤礦變電站值班人員均不同程度地反映后臺監控速度慢或誤報信息。通信線過長無法改變，可以通過改變接入電阻值，避免后臺監控誤報信息。

3.2 測量數據不準

保護裝置在運行期間后臺監控工作站出現測量數據不準的現象，檢查后臺數據庫間隔設置、單個點名配置、后臺機監控畫面定義、后臺單裝置地址配置、通信狀況均正常。經判斷認為后臺無異常。最后，檢查保護裝置，保護裝置本身測量數據正常，而數據在從保護裝置到后臺監控傳輸、顯示的過程中出現問題。通過分析，對裝置逐臺檢查，發現有保護裝置地址與測量數據不準裝置地址相同，懷疑因地址沖突造成，重新設置裝置地址，后臺數據恢復正常。需要注意的是，這種情況的發生不是偶然，因為裝置投入運行后一直正常，當某個裝置CPU 板損壞更換后才出現異常。維修調試人員利用其他裝置插件暫時替代，同時進行地址修改。而損壞插件返廠修好后直接安裝回原CPU 板損壞的裝置，原地址保持不變。所以，裝置同時運行時造成地址沖突，使后臺測量數據出現異常，嚴重時可能造成誤操作，需要特別注意類似問題。

3.3網絡速度慢

當前趙各莊礦變電站部分綜合自動化系統采用單網單后臺通信模式，即計算機監控系統采用1 個后臺，通信形式采用1 個通信網絡，全站保護裝置通過一個通信管理機實現通信； 通信管理機有2 個通信口，CANA 和CAN B，每個口最多連接32 臺裝置。若裝置過多使通信網絡冗余度不夠，會造成通信網絡速度慢，計算機監控各種需要量反應時間長，給值班人員正常操作及運行狀況判斷造成不便。

4結語

在煤礦變電站綜自系統運行一段時間后，會出現不同類型的問題，有些是維護人員不了解設備特點導致的，有些是設備固有設計問題。無論是何種原因，要求操作人員認真分析，進一步熟悉綜合自動化系統，掌握更多綜合自動化技術，以確保煤礦安全供電。

參考文獻：

[1]徐偉麗徐亞軍.煤礦變電站綜合自動化系統常見問題及分析[J]中州煤碳.2014（8）：99-100

[2]盧偉洪.探討220kV 變電站綜合自動化系統的應用[J]廣東科技.2008（12）：145-147

（作者單位：河北省唐山市開灤趙各莊礦業有限公司）