綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在110?kV無人值守變電所的應(yīng)用策略

鹿娟妮

[摘? ? 要]變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)⒆冸娝康目刂啤⑿盘?hào)、測(cè)量等工作細(xì)節(jié)納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，可以完全取代傳統(tǒng)控制保護(hù)屏。眾所周知，變電所綜合自動(dòng)系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化工作落實(shí)的關(guān)鍵，其中的工作涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域和技術(shù)方向，屬于一項(xiàng)復(fù)雜程度很高的工程，這項(xiàng)工程在實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障處理等方面都能夠產(chǎn)生明顯的優(yōu)化效果。隨著近幾年變電站自動(dòng)化技術(shù)逐漸成熟，在實(shí)際應(yīng)用案例當(dāng)中產(chǎn)生的效果越來越好。文章先闡述了110 kV無人值守變電所應(yīng)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問題以及相應(yīng)解決方案，又分析了該技術(shù)的應(yīng)用細(xì)節(jié)，最終提出了相應(yīng)的技術(shù)案例應(yīng)用分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作的后續(xù)優(yōu)化奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]綜合自動(dòng)化系統(tǒng);110 kv;無人值守;變電所

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–00–02

Application Strategy of Integrated Automation System in 110 kV Unattended Substation

Lu Juan-ni

[Abstract]The integrated automation system of the substation can incorporate all the control， signal， measurement and other details of the substation into the computer system， and can completely replace the traditional control protection screen. As we all know， the integrated automation system of substations is the key to the implementation of power grid dispatch automation. The work involves multiple disciplines and technical directions， and belongs to a highly complex project. This project is in real-time monitoring and fault handling. And so on， can produce obvious optimization effects. With the gradual maturity of substation automation technology in recent years， the effects produced in actual application cases are getting better and better. This article first explains the problems and corresponding solutions of the integrated automation system used in 110 kV unattended substations， and analyzes the application details of the technology， and finally puts forward the corresponding technical case application analysis， hoping to be able to optimize the follow-up related work Lay a stable foundation.

[Keywords]integrated automation system; 110 kv; unattended; substation

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為“SA”，指的是在變電站工作中提高計(jì)算機(jī)智能設(shè)備的應(yīng)用率，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并分析出無法直接測(cè)量的數(shù)據(jù)，如諧波序電壓等。不僅如此，其還能夠?qū)ψ冸娬镜睦^電保護(hù)等工作和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)存儲(chǔ)記錄。

1 110 kV無人值守變電所應(yīng)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問題以及相應(yīng)解決方案

1.1 雷電入侵

變電站的電源線受到雷電的影響，會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓的情況。若沒有經(jīng)過及時(shí)有效的處理，雷電進(jìn)入電源系統(tǒng)中，必然會(huì)產(chǎn)生二次設(shè)備電源損毀的故障。在通信線引入雷電之后，引起的感應(yīng)過電壓會(huì)使通信線和設(shè)備之間產(chǎn)生電位差異;若后續(xù)直接用于串行通信接口，則還會(huì)引起微型計(jì)算機(jī)以及通信設(shè)備串行口損壞，若情況嚴(yán)重也會(huì)損壞微型計(jì)算機(jī)。

面對(duì)這種問題，變電站工作人員應(yīng)以預(yù)防為主展開工作，對(duì)直擊雷，變電站工作人員可以使用避雷針和避雷器落實(shí)工作，后續(xù)與性能完善的接地裝置配合，將雷電引入大地即可。若選擇使用避雷針作為接閃器時(shí)，也選擇限流接閃器，則其在落實(shí)接閃工作的過程中，需要對(duì)雷電流的峰值和陡度進(jìn)行控制，標(biāo)準(zhǔn)就是達(dá)到限制流入大地的雷電流幅值，同時(shí)降低雷電反擊以及感應(yīng)電磁脈沖的量級(jí)。

針對(duì)感應(yīng)雷，這方面工作落實(shí)需要技術(shù)人員調(diào)整綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即降低配電系統(tǒng)使用3～4級(jí)的電涌保護(hù)器落實(shí)保護(hù)工作。這種保護(hù)是逐級(jí)展開的，可以最大限度地將雷電流控制在自動(dòng)化裝置耐受范圍內(nèi)，這也是保障變電站設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的有效措施之一。同時(shí)，若選擇在變電站設(shè)備的通信線路兩端安裝信號(hào)電涌保護(hù)器，也能起到相似的工作效果。

若使用帶有鎧裝屏蔽的控制電纜與變電站連接，則屏蔽層在控制室能夠更穩(wěn)定地接地，也能減少電位升高情況對(duì)變電站內(nèi)儀表以及繼電保護(hù)裝置的干擾情況，有效提升數(shù)據(jù)信號(hào)上傳效果。

1.2 電源

電源方面的問題首先體現(xiàn)在電源本身，即電源不可靠，導(dǎo)致變電站的異常。在整體數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，若產(chǎn)生中斷的情況，會(huì)影響自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)故障的診斷和排除。其次，變電站電源瞬間停止或者產(chǎn)生送電的情況，若變電站自動(dòng)化設(shè)備被外力沖擊破壞，也會(huì)產(chǎn)生問題。電網(wǎng)受到?jīng)_擊之后，電壓和供電頻率都會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，這也會(huì)影響自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的整體穩(wěn)定性與可靠程度。供電系統(tǒng)本身的電源線，實(shí)際上也是自動(dòng)化系統(tǒng)受干擾的關(guān)鍵途徑之一。

針對(duì)變電站中的電源問題，在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)投入應(yīng)用之后，更應(yīng)該得到重視。當(dāng)下我國(guó)常見的不間斷電源設(shè)備實(shí)際上屬于非正弦輸出，電源質(zhì)量也不高。若變電站處于長(zhǎng)期運(yùn)行的狀態(tài)中，電池逆變能力必然降低，不僅不能在供電波動(dòng)時(shí)提供應(yīng)急輔助，還會(huì)產(chǎn)生不利影響。電力行業(yè)工作專用的電池屬于直流電源，能夠輸出220 V的交流電，在正常運(yùn)行的狀態(tài)下，這種電流能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)供電的目的。若交流斷電，則直流屏?xí)诮?jīng)過UPS逆變之后，為自動(dòng)化系統(tǒng)提供連續(xù)不斷的電力支持，這就解決了電源方面的問題。

1.3 數(shù)據(jù)上傳

（1）變電站的大部分設(shè)備配合綜合自動(dòng)化系統(tǒng)都能夠自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，主設(shè)備能夠基本實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，但還有很多的未接入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備，即高壓設(shè)備絕緣檢測(cè)裝置、諧波在線監(jiān)測(cè)裝置等。當(dāng)下變電站大部分設(shè)備的數(shù)據(jù)都無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)工作，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)投入變電站當(dāng)中應(yīng)用之后，還需要一段時(shí)間的穩(wěn)定銜接，這樣才能保障變電站當(dāng)中的設(shè)備管理效果得到提升。

由于通信和其他行業(yè)發(fā)展條件的限制，變電站傳輸?shù)男畔⒘繉?shí)際上并不大，傳輸工作的落實(shí)速度比較慢且傳輸距離短。部分變電站的設(shè)備當(dāng)中并沒有接入串口通信功能，這是導(dǎo)致設(shè)備中信息資源無法充分利用的主要原因。同時(shí)，這種情況也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法遠(yuǎn)距離傳送，技術(shù)人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的故障，從而影響工作效率、信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和完整性。需要注意的是，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，有可能產(chǎn)生“數(shù)據(jù)爆炸”的情況，這種故障實(shí)際上指的是變電站設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)信息隨著時(shí)間推移不斷增加，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)也有可能在一段時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，這些都會(huì)導(dǎo)致綜合自動(dòng)化系統(tǒng)工作效率降低，若系統(tǒng)穩(wěn)定性低還有可能發(fā)生系統(tǒng)崩潰。

（2）大部分變電站的設(shè)備接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之后，其管理水平都能得到十分明顯的提升。為保持?jǐn)?shù)據(jù)上傳的完整性以及相關(guān)工作落實(shí)的穩(wěn)定性，技術(shù)人員可以結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的工作方式，若工作量超出自動(dòng)化系統(tǒng)的承受范圍，可以配合人工上傳數(shù)據(jù)，原則就是保障變電站運(yùn)行穩(wěn)定。

2 案例分析

2.1 某煉鋼廠的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在110 kV無人值守變電所應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該煉鋼廠有一所110 kV變電站，作為煉鋼廠、軋鋼廠等其他車間的輔助電力保障，其中包含的負(fù)載類型比較多，因此企業(yè)技術(shù)人員申請(qǐng)了一套綜合自動(dòng)化裝置和分散式監(jiān)控裝置配合工作進(jìn)行優(yōu)化。這兩種裝置不僅能夠?qū)ο聦傩畔⑦M(jìn)行匯總，還能輔助信息交換，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站設(shè)備的遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)。其在遙測(cè)方面，主要工作方向就是變電站的電氣量常規(guī)模擬量、脈沖能量以及系統(tǒng)中各種母線的電壓變化等遙測(cè)。遙信則是反映變電站設(shè)備狀態(tài)，具體可以分為位置信號(hào)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)兩種。

位置信號(hào)在大部分情況下指的是斷路器分合閘，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)則是在信號(hào)繼電器的輔助下，將其接點(diǎn)連接到監(jiān)控裝置中。遙控方面的工作則是以監(jiān)控設(shè)備實(shí)際遙控輸出回路，直接并接在控制斷路器分合閘回路中。最終的遙調(diào)方面工作與遙控、遙信或者遙控、遙感兩種組合方式相似。其具備載調(diào)壓控制器，能夠?qū)ψ冸娬镜纳祲哼M(jìn)行有效控制，還能實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的檔位。

2.2 問題解決

該企業(yè)的復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境，是變電站和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)受到電磁干擾的根本原因。在焊接時(shí)產(chǎn)生的火花以及設(shè)備本身操作過壓和大氣環(huán)境過壓等，都會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的接地情況產(chǎn)生故障，這會(huì)導(dǎo)致變電站的兩個(gè)不同接地點(diǎn)之間產(chǎn)生十分明顯的電位差異。同時(shí)，這種問題產(chǎn)生后，變電站的主站調(diào)試員難以做出正確決策，很容易產(chǎn)生設(shè)備損壞的情況，最終提升該企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本。

面對(duì)這種情況，有效的解決方案有3個(gè)方面：①隔離，該企業(yè)變電站管理人員選擇設(shè)置光電耦合器將電氣測(cè)量開關(guān)信號(hào)與電氣完全隔離，這樣就能達(dá)到比較明顯的抑制干擾效果。使用隔離變壓器之后，技術(shù)人員根據(jù)技術(shù)要求，沒有將弱電信號(hào)和電力線放在相同電纜當(dāng)中，并將不同種類的電纜分層敷設(shè)。②電場(chǎng)屏蔽，該企業(yè)技術(shù)人員使用帶有鎧裝包屏蔽的控制電纜輔助工作，提高變電站控制室兩側(cè)接地效果的穩(wěn)定程度，這也是消減電位升高對(duì)儀表以及繼電保護(hù)產(chǎn)生干擾的有效措施。在相應(yīng)工作落實(shí)的過程中，技術(shù)人員始終十分注意環(huán)境和絕緣層的干燥程度，并杜絕使用電纜芯線的兩端接地作為抗干擾措施投入應(yīng)用。③企業(yè)的變電站管理人員還結(jié)合綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)容，制定了相應(yīng)的抗干擾防過電壓方案。即在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，遙信采集軟件中可以增加延時(shí)模塊，這是為提高系統(tǒng)的遙信判斷能力。

在工作中，若檢測(cè)到信號(hào)繼電器的瞬動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作接觸時(shí)間大于20 ms，則變電所的電磁干擾會(huì)引起的誤遙信信號(hào)周期也會(huì)小于16 ms。針對(duì)這樣的細(xì)節(jié)，技術(shù)人員將RTU遙信采集軟件的延時(shí)設(shè)置為16 ms，這樣就能夠屏蔽周期在16 ms之內(nèi)的干擾信號(hào)。

不僅如此，該企業(yè)變電站技術(shù)人員還結(jié)合綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件延時(shí)功能細(xì)節(jié)，將信號(hào)繼電器當(dāng)中提供的自動(dòng)化遙信信號(hào)瞬動(dòng)觸點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，即改為常規(guī)觸點(diǎn)。在接地措施的優(yōu)化上，該企業(yè)變電站技術(shù)人員保障高頻保護(hù)接地點(diǎn)和一次接地線接地點(diǎn)之間的距離控制在3～5 m，這不僅可以優(yōu)化變電站工作效果，還能降低后續(xù)管理工作落實(shí)的難度。此外，經(jīng)過抗干擾裝置位置的引線，需要拉長(zhǎng)與直流操作電源以及高頻回路之間的導(dǎo)線，同一方向的引線也要避免捆綁在一起，還要在后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作中注意加強(qiáng)接地線防腐工作落實(shí)，延長(zhǎng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和配套設(shè)施的使用壽命。

3 結(jié)束語

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展為無人值守管理工作的落實(shí)奠定了基礎(chǔ)，也加快了推廣速度。在這種技術(shù)投入使用之前，變電站的管理始終需要派遣專門的值班人員，但現(xiàn)在工作人員只需要在控制中心就能夠掌握變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的變化情況，還能夠自動(dòng)將保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)以及動(dòng)作信息上傳，最終由專業(yè)技術(shù)人員遠(yuǎn)程控制，保障管理效果。簡(jiǎn)而言之，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)之后，變電站的管理工作就逐漸從定期檢修模式轉(zhuǎn)變成了狀態(tài)檢修，不僅有效提升了供電設(shè)備維護(hù)和檢修工作落實(shí)的及時(shí)性，還保障了運(yùn)行維護(hù)成本控制效果優(yōu)化，有效提升經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊順利.井下采區(qū)無人值守變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2020，27（6）：132.

[2] 喬小宏.井下采區(qū)無人值守變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].西部探礦工程，2020，32（2）：123-124.

[3] 趙雪林.無人值守變電所系統(tǒng)設(shè)計(jì)與配置[J].煤炭科技，2012（02）：68-69.

[4] 吳娜，郭銀景.井下采區(qū)無人值守變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，30（5）：90-95.

[5] 劉鈞，趙小軍，黃春東.綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在110 kV無人值守變電所的應(yīng)用[C].2009.