變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展與展望

吳添鷹

（江蘇斯菲爾電氣股份有限公司，江蘇 江陰 2 1 4 4 2 9）

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展與展望

吳添鷹

（江蘇斯菲爾電氣股份有限公司，江蘇 江陰 2 1 4 4 2 9）

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的普及，變電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)得到的很好的發(fā)展和應(yīng)用。本文主要對(duì)變電站進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并對(duì)其發(fā)展史進(jìn)行了簡(jiǎn)單的敘述，對(duì)比了國內(nèi)外的發(fā)展情況，并對(duì)目前存在的問題提出了自己的看法。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；歷史發(fā)展；研究現(xiàn)狀；技術(shù)難題

近幾年微機(jī)裝置在變電站中得到了廣泛的使用，但是各種微機(jī)裝置之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，功能和裝置上有重復(fù)，不僅浪費(fèi)資源并且對(duì)于變電站的運(yùn)行極其不利，因此為了變電站更好的運(yùn)行，我們從全局出發(fā)考慮將變電站的二次設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，所以有了變電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)。變電站的自動(dòng)化技術(shù)是利用目前先進(jìn)的電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等將二次設(shè)備進(jìn)行功能上的優(yōu)化和整合。其是以微機(jī)保護(hù)技術(shù)為核心，并且通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將繼電保護(hù)器和測(cè)量控制融和為一體，并加強(qiáng)了系統(tǒng)和總體結(jié)構(gòu)的可靠性。經(jīng)過整改后不僅占地面積減少，并且變電站的維護(hù)也變得簡(jiǎn)單，且不需要專人值班。總而言之，經(jīng)過整改后的變電站在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面和管理水平上都上了一個(gè)新臺(tái)階。

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

變電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)變電站的一次和二次的監(jiān)控和保護(hù)功能。為了實(shí)現(xiàn)以上的功能，要求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要具備繼電保護(hù)、直流電源、數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)热蠡竟δ堋Ｍㄐ攀钦麄€(gè)系統(tǒng)的道路橋梁，其是將變電站的所有電器設(shè)備進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。工作子站和主站可以通過設(shè)備的可視化界面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的管理，并利用仿真系統(tǒng)向管理人員傳達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)行和開關(guān)狀況。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，采用了最新的技術(shù)將電腦仿真靈活應(yīng)用取代了傳統(tǒng)的控制裝置，二次繼電保護(hù)更加方便簡(jiǎn)單在管理上也簡(jiǎn)化了很多程序。由于計(jì)算機(jī)自身的特點(diǎn)數(shù)據(jù)處理效率極高，因此變電站的事故發(fā)生率得到了很好的控制，大大的提高了變電站的經(jīng)濟(jì)性。

2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展歷程

第一代的自動(dòng)化系統(tǒng)稱為RT U式系統(tǒng)，是在微處理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其原理是在二次接線和繼電器保護(hù)的基礎(chǔ)上加設(shè)了RT U裝置。實(shí)現(xiàn)了遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、遙信這四種功能。但是RT U式的系統(tǒng)在功能上也有很大的欠缺，硬件設(shè)備重復(fù)建設(shè)浪費(fèi)嚴(yán)重，整體的性能指標(biāo)偏低，系統(tǒng)的線路連接復(fù)雜。然而，由于其建設(shè)的成本很低，對(duì)于舊站的改造是非常適合的。RT U系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 R T U式變電站綜自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

第二代變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，也可以稱為集中分布式系統(tǒng)。其進(jìn)行了一定的改觀，在硬件結(jié)構(gòu)上利用功能的不同對(duì)裝置進(jìn)行了劃分，將集中式的單一C P U結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為分布式的結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)由四個(gè)主要單元組合而成，各個(gè)單元通過網(wǎng)絡(luò)通信方式緊緊的連接在一起。具有較強(qiáng)的功能，但是系統(tǒng)仍就很復(fù)雜，可靠性不是很高。這個(gè)系統(tǒng)雖然較之前的系統(tǒng)有所改進(jìn)但是沒有從整體上考慮到變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，只是簡(jiǎn)單的保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)功能相疊加。圖2是集中分布式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

第三代變電站綜臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)，也稱為分層分布式系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)將變電站分為三個(gè)層次，即間隔層、站控層、通信層。站控層主要是負(fù)責(zé)變電站級(jí)之間的協(xié)調(diào)以及同遠(yuǎn)方調(diào)度中心的聯(lián)系。間隔層主要是對(duì)回路中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控和保護(hù)。站控層是通過間隔層對(duì)電站的運(yùn)行情況進(jìn)行了解和控制。間隔層和監(jiān)控的主機(jī)是通過總線或者局域網(wǎng)進(jìn)行連接，大大的提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。并且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的之間的連接不再需要過多的二次電纜，提升了整個(gè)系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可靠性。例如：在阜新的6 6 k V變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用的就是這種方式。分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖3所示。

圖2 集中分布式變電站綜自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 案例分析

變電站遠(yuǎn)程集中控制的實(shí)現(xiàn)。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的推廣過程中在每一變電站中均會(huì)配備一定數(shù)量的服務(wù)器、工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。省電力公司現(xiàn)有變電站數(shù)量龐大、同時(shí)每年都有大量的變電站新增，其很早就意識(shí)到，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)手段無法滿足變電站運(yùn)維業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需要。省電力公司開始尋找一個(gè)新的系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程操作此前需要職工現(xiàn)場(chǎng)操作的任務(wù)，同時(shí)能以更可靠的方式，忠實(shí)記錄遠(yuǎn)程操作過程，增加維護(hù)操作的安全保障。通過有效溝通，省電力公司與某技有限公司密切合作，省電力公司決定在其多個(gè)故障頻發(fā)點(diǎn)部署E I M解決方案。目前，省電力公司正在享受綜自設(shè)備無邊界集中操作與安全審計(jì)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)維護(hù)響應(yīng)更快、更具成本效益。總站機(jī)柜中的交換機(jī)負(fù)責(zé)承載總站系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信。連通設(shè)備包括： 4個(gè)2 M協(xié)議轉(zhuǎn)換器、 2臺(tái)服務(wù)器、2臺(tái)商用P C、2臺(tái)數(shù)字P D U、2套長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器。

4 國內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國外對(duì)于變電站的研究相對(duì)較早，在2 0世紀(jì)7 0年代后期就已經(jīng)著手研究，并且制定了相關(guān)的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。比如2 0 0 4年國際電工委員會(huì)頒布了應(yīng)用于變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)I E C 6 I 8 5 0。其是依靠于網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的國際化綜合自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了規(guī)范，使得不同設(shè)備制造廠實(shí)現(xiàn)了無縫互操作。

我國在這方面的研究工作相對(duì)較晚，在2 0世紀(jì)8 0年代末引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)并進(jìn)行研究。在1 9 8 7年清華大學(xué)在山東的威海望島3 5 k V變電站實(shí)現(xiàn)了全站的微機(jī)繼電保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制功能，被鑒定為國內(nèi)首創(chuàng)。并在此基礎(chǔ)上后來又相繼開發(fā)了不同功能優(yōu)化的自動(dòng)化系統(tǒng)。在1 9 9 4年我國“變電站綜合自動(dòng)化分專業(yè)委員會(huì)”的成立標(biāo)志著變電站綜合自動(dòng)化的研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展到了一個(gè)全新的階段。

5 結(jié)語

我國的變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過了2 0多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，但是依然存在著各種問題需要我們不斷的去解決。在今后，變電站的自動(dòng)化技術(shù)依然會(huì)向著高標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字化和高度集中的方向發(fā)展。

[1]輝亞男，冷文浩，劉培林．C A N 總線應(yīng)用層通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2 0 0 8，2 9(3)：6 6 9~6 7 2．

[2]孟祥忠，王玉彬，張秀娟. 變電站微機(jī)監(jiān)控與保護(hù)技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2 0 0 3．

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