時間：2022-04-25 06:24:47
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摘 要:科學技術的不斷發(fā)展,變電站自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文闡述了變電站自動化系統(tǒng)的特點和設計原則,并提出了發(fā)展方向。
關鍵詞:變電站 自動化
1、變電站自動化系統(tǒng)的特點
完整的變電站自動化系統(tǒng)除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外,其余的全部控制、監(jiān)視、測量和報警功能均可通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成。變電站無需另設遠動設備,監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調的功能以及無人值班之需要。從系統(tǒng)設計的角度來看有以下特點:
(1)分布式設計。系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結構,各控制保護功能均分布在開關柜或盡量靠近開關的控制保護柜上的控制保護單元,所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機,各就地單元相互獨立,不相互影響。
(2)集中式設計。系統(tǒng)采用模塊化、集中式立柜結構,各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜,所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機。
(3)簡單可靠。由于用多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的繼電器,可大大簡化二次接線。分布式設計在開關柜與主控室之間接線;而集中式設計的接線也僅限于開關柜與主控室之間,其特點是開關柜內接線簡單,其余接線在采集、控制保護柜內部完成。
(4)可擴展性。系統(tǒng)設計可考慮用戶今后變電站規(guī)模及功能擴充的需要。
(5)兼容性好。系統(tǒng)由標準化之軟硬件組成,并配有標準的串行通訊接口以及就地的I/O接口,用戶可按照自己的需要靈活配置,系統(tǒng)軟件也能容易適應計算機技術的急速發(fā)展。
2、變電站自動化系統(tǒng)的設計原則
(1)變電站自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調度自動化的一個子系統(tǒng),應服從電網(wǎng)調度自動化的總體設計,其配置、功能包括設備的布置應滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。
(2)分散式系統(tǒng)的功能配置宜采用下放的原則,凡可以在間隔層就完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等,無須通過網(wǎng)絡和上位機去完成。220kV樞紐站及220kV電壓等級以上的變電站,其網(wǎng)絡層和站級層宜采用雙重化、冗余配置,以提高系統(tǒng)可靠性。
(3)按我國的實際情況,目前變電站還不大可能完全無人值守,即使是無人值守,也有一個現(xiàn)場維護、調試和應急處理的問題,因此設計時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣,保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線修改整定值的功能,以遠方為主,就地為鋪,并應從設計、制造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。
(4)站內自動化及無人值班站的接入系統(tǒng)設計應從技術上保證站內自動化系統(tǒng)的硬件接口滿足國際標準。系統(tǒng)的支撐軟件符合ISO開放系統(tǒng)規(guī)定,系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)、通信規(guī)約及網(wǎng)絡協(xié)議的定義、格式、編程、地址等與相應的電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)保持一致,以適應電力工業(yè)信息化的發(fā)展要求。
(5)要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計,確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性。分布式系統(tǒng)的SOE分辨率通過保護單元來實現(xiàn)。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器(TV),對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器(TA),供監(jiān)測用的量可合用保護TA。
(6)變電站自動化系統(tǒng)設計中應優(yōu)先采用交流采樣技術,減輕TA,TV的負載,提高測量精度。同時可取消光字牌屏和中央信號屏,簡化控制屏,由計算機承擔信號監(jiān)視功能,使任一信息做到一次采集、多次使用,提高信息的實時性、可靠性,節(jié)約占地空間,減少屏柜,二次電纜和設計、安裝、維護工作量。
(7)目前無論國內還是國外的分散式變電站自動化系統(tǒng)各部件之間的聯(lián)系大部分采用串行口通信方式(RS232C,RS422,RS485總線等),其通信速率和資源共享程度均受到限制,故建議采用局域網(wǎng)(LAN)通信方式,尤其是平等(peer to peer)網(wǎng)絡,如總線型網(wǎng)(介質共享型),即網(wǎng)上每個節(jié)點都可與網(wǎng)上其他節(jié)點直接通信,例CSC-2000型采用的Lon Works網(wǎng),DISA-2,DISA-3型采用的CANnet(control area network)網(wǎng)等。
(8)變電站內存在強大的電磁場干擾。從抗電磁干擾角度考慮,在選擇通信介質時可優(yōu)先采用光纖通信方式,這一點對分散式變電站自動化系統(tǒng)尤為適用。例LSA678,DISA-2,DISA-3型等均采用了光纖通信方式。但鑒于光纖安裝、維護復雜及費用相對較高,因此配電站宜以電纜為通信介質。
3、變電站自動化的發(fā)展方向
(1)饋線自動化。變電站自動化的發(fā)展,使供電可靠性有了很大的提高,但是要進一步縮短故障停電時間,很大一部分取決于饋線自動化的發(fā)展。饋線自動化必須在饋電線路上裝設電動開關,配置饋線終端設備FTU,對一些分支線路,還應裝設故障指示器,并利用通信系統(tǒng),向系統(tǒng)提供饋線運行數(shù)據(jù)和狀態(tài),執(zhí)行系統(tǒng)下達的饋線開關遙控操作命令非線性負載。電動機直接起動,不平衡負載,焊接設備以及家用電器設備增多,降低了電壓質量。電壓質量對現(xiàn)代電子設備及計算機系統(tǒng)影響極大。為此,提出系統(tǒng)應對電壓進行連續(xù)測量和質量分析,噪聲越限告警,同時要根據(jù)實際需要選擇不同的無功補償方式。
(2)集成化、智能化和綜合化。變電站自動化系統(tǒng)作為一個龐大、復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程,包含眾多的設備和子系統(tǒng),個功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關聯(lián),其本身及其所用技術又處于不斷發(fā)展之中,對任一家制造商而言,根本不可能包攬一切。在饋線自動化方面顯著降低了建設、運行和維護的綜合成本,為提高供電可靠性,創(chuàng)造了有力的條件。故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效的解決這一問題,必須以數(shù)字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統(tǒng)為基礎。對于故障定位,國外有人提出使用三種技術綜合處理:故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區(qū)間故障概率統(tǒng)計法,這些信息結合在一起進行模糊邏輯處理。
4、結語
隨著科學技術的不斷發(fā)展,計算機已滲透到了世界每個角落。電力系統(tǒng)也不可避免地進入了微機控制時代,變電站自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。
論 文 摘 要:最近幾年,國家電網(wǎng)正處于變電站綜合自動化改造工程的密集階段,結合阜陽供電公司在變電站綜自改造工作中繼電保護專業(yè)的經(jīng)驗和體會,同大家一起探討,同時提出繼電保護專業(yè)在改造工程中應注意的一些問題及采取的措施。
關 鍵 詞:繼電保護;自動化改造;安全運行
近年來,隨著電網(wǎng)改造的深入開展,大量的變電站綜合自動化改造工程(以下簡稱“綜自改造”)的工作正在進行中。變電站的綜自改造與繼電保護及二次回路的改造關系密切,它主要表現(xiàn)在信號的傳送方面。對于老變電站來說,就是把一次設備的信息狀態(tài)通過二次回路和繼電保護裝置傳遞到網(wǎng)絡監(jiān)控后臺機上,以達到減少運行人員對現(xiàn)場設備操作和巡視次數(shù)的目的。
一、變電站綜合自動化改造工程概述
綜自改造工程是一項復雜的工作。對于老變電站的改造來說,它牽扯到對用戶的停電、運行人員的操作、一次專業(yè)設備改造的工作和二次專業(yè)技術改造的工作。為了保障對用戶的可靠供電,電力生產者有義務對停電時間進行嚴格地規(guī)劃和控制。應提前對要進行綜自改造的變電站進行現(xiàn)場勘查工作,做好“三措一案”(組織措施、技術措施、安全措施和施工方案)后,對于需要停電的工作,就要制定停電計劃并報上級生產部門審批,然后在規(guī)定的時間內向運行方式部門提交停電申請,提前在規(guī)定的時間內通知用戶,并且與上級主管部門及相關專業(yè)進行溝通,確保施工過程中各專業(yè)工種之間的銜接配合,以最大化地縮短工期,減少停電時間,及時為用戶供應優(yōu)質的電能。
綜自改造工程是一個需要多專業(yè)班組相互配合的復雜工作,以阜陽供電公司(以下簡稱“我公司”)為例,運行人員屬運行工區(qū)管轄;一次人員由修試所管轄,又分屬變壓器、開關、試驗和油化專業(yè);二次專業(yè)人員由計量所和調度所管轄,在變電站的綜自改造二次回路中,表計由計量專業(yè)負責,計量回路以外的二次回路由調度所負責,而調度所又分為保護專業(yè)、自動化專業(yè)和通信專業(yè)。眾多的專業(yè)人員在同一個工作中同時出現(xiàn),安全問題就成為了綜自改造工程的關鍵所在。
二、做好變電站綜合自動化改造工程的途徑和方法
結合筆者作為繼電保護工作者20年的工作經(jīng)驗和體會,主要從保證人身安全、確保繼電保護裝置安全運行的設備安全和杜絕繼電保護“三誤”發(fā)生的角度論述如何做好變電站綜自改造工程工作。
1.防治人身觸電,確保工作人員的人身安全
在綜自改造工程施工開始前,為了確保工作人員的人身安全,必須按照《繼電保護及安全自動裝置現(xiàn)場保安規(guī)定》的要求做好開工前的各項準備工作,辦理相關手續(xù),制定具有可操作性的“標準化作業(yè)指導書”和符合實際的“現(xiàn)場操作票”,具備經(jīng)過審核符合實際的施工圖紙,工程施工所必需的設備、材料、施工風險分析,等確保人身安全和設備安全的措施。
工作負責人是現(xiàn)場工作的第一責任人。進入變電站實施變電站綜自改造工程后,確保人身安全,就要充分履行工作負責人的安全職責。工作負責人在開工前應做好以下幾點工作。
(1)開工前“三交待”:交待工作任務要清楚明了;交待安全措施要具體詳盡;交待技術要求要全面細致。
(2)接受任務“三明確”:工作任務明確,安全措施明確,操作步驟明確。
(3)嚴格執(zhí)行現(xiàn)場工作“八不準”,即精神不振不能工作、應辦工作票而未辦工作票不準工作、應停電不停電不準工作、應驗電接地不驗電接地不準工作、不經(jīng)許可不準工作、安全距離不夠不準工作、無人監(jiān)護不準工作、安全措施不明確不準工作。
(4)要求對工作班成員進行“三查”,即查著裝是否符合要求,查精神狀態(tài)是否良好,查使用的安全工器具是否符合要求。
(5)工作許可人許可工作后,工作負責人要陪同工作許可人到現(xiàn)場再一次確認工作票所列安全措施是否符合現(xiàn)場實際和施工安全后,方可對工作班進行工作安全交底。待交待完現(xiàn)場工作任務、工作地點、人員分工、帶電部位、現(xiàn)場安全措施和注意事項后,確保每一個工作班成員均已知曉并簽字確認后方可對許可其工作。在施工過程中不準憑經(jīng)驗工作,不得擅自擴大工作范圍和隨意變更安全措施,必須改變安全措施或擴大工作范圍的要重新辦理工作票并重新履行許可手續(xù)。
為了確保施工過程中的人身安全,必須要有工作負責人在現(xiàn)場監(jiān)護。但也不能完全依賴工作負責人對工作班成員的監(jiān)護,現(xiàn)場施工地點分散、工作班組混亂、人員分散,工作負責人不可能監(jiān)護到每一名工作班成員,因此分工作負責人在綜自改造工作中是必不可少的。由各個專業(yè)設立本專業(yè)的工作小組負責人(為了有效區(qū)分工作負責人與分工作負責人,我公司的工作負責人穿印有“工作負責人”的紅馬甲,分工作負責人穿印有“專責監(jiān)護人”的紅馬甲),該小組負責人對自己的專業(yè)工作任務和人員進行監(jiān)護,工作人員之間互相提醒,以保證工作安全,由此達到人人有人監(jiān)護的目的。
2.確保繼電保護裝置安全運行的設備安全
綜自改造施工往往時間短、任務重,小組之間的配合工作一定要做好,合理地安排工作順序是筆者總結出的重要經(jīng)驗。在我公司,工作許可手續(xù)完成后,首先由修試人員進行一次設備的改造工作,同時保護及計量人員分別到保護室和端子箱拆除的需要拆除二次回路接線,自動化人員進行后臺調試,保護及計量拆除的二次線工作結束后,立即組織人員敷設電纜,大約修試所進行的一次設備工作結束,二次電纜基本敷設完成。一次人員撤離現(xiàn)場后,由二次人員在開關端子箱和保護室同時進行二次電纜工作,三個小組同時工作,互相配合,電纜頭制作、對線工作完成后,三個小組又分開,各自完成所屬專業(yè)的接線工作。最后進行調試和做傳動工作。在做繼電保護裝置調試的過程中,自動化專業(yè)小組聯(lián)系運行人員核對保護裝置上傳到后臺的信號與保護裝置發(fā)出的信號、集控站收到的信號是否一致,若不一致則再次更正。
為了保證在保護裝置調試過程中不發(fā)生微機保護裝置設備的損壞事故,結合筆者工作的實際經(jīng)驗,主要應做到以下幾點。
(1)試驗前應仔細閱讀試驗大綱及有關說明書 。
(2)盡量少拔插裝置模件,不觸摸模件電路,不帶電插拔模件。
(3)使用的電烙鐵、示波器必須與屏柜可靠接地。
(4)試驗前應檢查屏柜及裝置在運輸中是否有明顯的損傷或螺絲松動。特別是CT回路的螺絲及連片,不允許出現(xiàn)絲毫松動的情況。
(5)校對程序校驗碼及程序形成時間。
(6)試驗前對照說明書,檢查裝置的CPU插件、電源插件、出口插件上的跳線是否正確。
(7)試驗前檢查插件是否插緊。
(8)試驗前檢查裝置規(guī)約設置是否與后臺相匹配。
3.杜絕繼電保護“三誤”的發(fā)生
通過以上各點的嚴格執(zhí)行,保護裝置本身基本上不會發(fā)生人為原因造成的設備損壞事故,但是這還不能保證繼電保護“三誤”不發(fā)生。要杜絕繼電保護“三誤”,還必須從以下幾個方面做好工作。
(1)防誤傳動:嚴禁使用短接出口接點的方法來傳動保護裝置,以防止不小心跑錯位置而誤動運行設備。插拔繼電器和插件,應先斷電,防止繼電器和插件插錯位置,嚴防繼電保護“三誤”事故的發(fā)生。
(2)防其它保護誤動作:保護裝置上電試驗前,應檢查接線是否正確,校驗功能、出口壓板是否正常。對交流回路加電流、電壓時,要注意把外回路斷開,防止反充電或引起其它保護裝置誤動。
(3)防誤整定:因為試驗的需要而修改定值,一定要牢記在調試工作結束時務必改回原定值。工作終結前會同運行人員對定值核對,確認無誤,并打印、雙方簽名并交運行人員存檔。
(4)防短路、短路和接地:在保護裝置試驗完畢后,將打開的二次回路、連片按照繼電保護安全票和措施票進行逐項恢復,并要求第二人進行核對,保證其正確性,防止出現(xiàn)開路、短路、斷路等可能影響安全運行的事故發(fā)生。
三、確保設備安全運行的具體措施
在變電站綜自改造工作調試試驗結束后,人身安全得到了保障,繼電保護裝置不會發(fā)生人為原因的設備事故。繼電保護“三誤”得到有效控制后,還應保證改造后的設備安全運行,工作人員還要進一步做一些工作,確保改造設備安全運行。
帶負荷測向量工作在改造工作完成后,是必不可少的一道工作程序,電力設備投運后,必須進行保護的帶負荷測向量檢查,通過向量圖分析交流回路接線,確認正確后,方可將保護投入運行。例如,筆者在進行110kV東平變電站綜自改造時,由于10kV高壓室內設備改造成保護測控裝置與開關柜一體工作,承包給安裝公司施工,在#1主變低壓側141開關改造結束后,#1主變保護投入運行前進行帶負荷測向量的工作中發(fā)現(xiàn),#1主變低壓側差動保護回路和低壓側后備保護回路中電流回路的向量為反極性,給保護設備的正確動作帶來了隱患,因此保護班人員及時采取措施,將電流回路的極性及時調整回路,保證設備的安全穩(wěn)定運行。
對設備運行后發(fā)現(xiàn)的缺陷和異常要及時消除;不能解決的,在經(jīng)過分析后,在不影響運行的前提下,需要報請上級部門并做好記錄向運行人員進行交底,運行中重點巡視,并盡快消除組織消缺驗收時發(fā)現(xiàn)的缺陷和異常。例如,2004年我公司110kV阜南變綜字改造工程中需要將原先為電磁型的變壓器保護更換為南銳繼保公司的RCS-9000型微機變壓器保護。改造工作結束后,進行帶負荷側向量工作時,發(fā)現(xiàn)高壓側電流為反相序。阜南變是一座單電源終端變電站,由于歷史原因,整個變電站都處在反相序的特殊電力系統(tǒng)下運行,由于很難把110kV進線線路和35kV、10kV出線全部停運,把反相序調整為正相序電力系統(tǒng)下運行。由于RCS-9000型微機主變保護是按照正相序電力系統(tǒng)進行設計的保護裝置,可能造成保護裝置的誤動或拒動。在征得生產部門領導(總工程師)同意的前提下,將主變保護的定值11點鐘接線方式強制改為1點鐘接線方式,加強巡檢力度,待條件允許后再將反向序調整為正相序,此項工作終于在220kV白果變投入運行后,于2009年7月完成?，F(xiàn)在反相序已調整為正相序,為阜南變主變保護正常運行創(chuàng)造了合格的運行條件。工程中的反事故措施要嚴格按國家電網(wǎng)十八條反措的要求執(zhí)行。
公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內有一點接地,為保證接地可靠,各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關或熔斷器。已在控制室一點接地的電壓互感器二次線圈,宜在開關場將二次線圈中性點經(jīng)放電間隙或氧化鋅閥片接地,其擊穿電壓峰值應大于30·Imax伏(Imax為電網(wǎng)接地故障時通過變電站的可能最大接地電流有效值,單位為kA)。應定期檢查放電間隙或氧化鋅閥片,防止造成電壓二次回路多點接地的現(xiàn)
摘要：文章主要介紹了變電站監(jiān)控系統(tǒng)不同發(fā)展階段的特點。著重介紹了計算機技術在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。關鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng) 遙測 遙信 遙控 微機監(jiān)控系統(tǒng)
一、 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展
變電站是企業(yè)的動力心臟，其監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個不同階段。
在早期，變電站沒有辦法及時地了解和監(jiān)視各個車間或線路的運行情況，更談不上對各個車間和線路進行直接控制。全廠供電系統(tǒng)的設備運行情況，各個生產車間，各條線路的電流，電壓，功率等情況調度中心都不能及時掌握，調度員和各個車間的聯(lián)系主要是電話，每天由各車間值班人員定時打電話向調度員報告本車間的電流，電壓，功率等數(shù)據(jù)，調度員需根據(jù)情況匯總，分析，花費很長時間才能掌握全廠供電系統(tǒng)運行狀態(tài)的有限信息。嚴格說來，這些信息已經(jīng)屬于“歷史”了。調度員只能根據(jù)事前通過大量人工手算得到的各種系統(tǒng)運行方式，結合這些有限的“歷史”性信息，加上個人的經(jīng)驗，選擇某種運行方式，再用電話通知各個車間值班人員進行調整控制。一旦發(fā)生事故，也不能及時了解事故現(xiàn)場情況，及時進行事故處理。需要較長的時間，才能恢復正常運行。顯然，這種落后的狀況直接影響企業(yè)的安全運行。
監(jiān)控系統(tǒng)的第二個發(fā)展階段，是遠動技術的采用。安裝于各個車間的遠動裝置，采集各車間的負荷情況，各線路電流，電壓，功率等實時數(shù)據(jù)，以及各開關的實時狀態(tài)，然后通過控制電纜傳給調度中心并直接顯示在調度臺的儀表和模擬屏上。調度員可以隨時看到這些運行參數(shù)和全系統(tǒng)運行方式，還可以立刻“看到”開關等設備的事故跳閘（模擬屏上相應的圖形閃光）。調度中心可以有效地對全廠供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控。調度員還可以在調度中心直接對某些開關進行投入和切除的操作。這種布線邏輯式的裝置的采用，使變電站的監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)遙測，遙信，遙控的功能。
監(jiān)控系統(tǒng)的第三個發(fā)展階段，是電子計算機在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用?，F(xiàn)代企業(yè)生產規(guī)模越來越大，對電能質量及供電可靠性的要求越來越高，由于能源緊張，人們對系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性也越來越重視。全面解決這些問題，就需要對大量數(shù)據(jù)進行復雜的分析和計算。監(jiān)控系統(tǒng)需要裝備類似人的“大腦”的設備，這就是電子計算機。
二、 微機監(jiān)控系統(tǒng)的應用
該系統(tǒng)采用先進的WINDOWS98及WINDOWS NT窗口管理平臺。系統(tǒng)軟件提供良好的人機交互界面，操作簡單易用，幾乎所有的功能只需使用鼠標移動或單擊即可完成。系統(tǒng)信息量大，主機采用一機雙屏方式。系統(tǒng)配置靈活。作為分散型控制系能統(tǒng)的性，該系統(tǒng)是開放式的,可以實現(xiàn)在線編輯。在不退出實時系統(tǒng)的情況下，用戶可編輯，修改，建立各種實時數(shù)據(jù)，圖表報表，并可隨時打印或實時觀察所修改的內容。遙信各開關的狀態(tài)，事故信號，電能脈沖的計量的等。可對任意一條線路的負荷進行控制和分析。系統(tǒng)設有事件瀏覽和系統(tǒng)日志功能，主要將整點數(shù)據(jù)存盤記錄，對系統(tǒng)內發(fā)生的故障事件進行分類存檔，對各項操作記錄在案。畫面管理功能由專人進行對模擬圖、報表、操作票，數(shù)據(jù)顯示的定義和生成。全廠的供電系統(tǒng)圖，平面圖以及各種操作票，管理圖表均可在系統(tǒng)內生成并隨時打印輸出。該系統(tǒng)可對關鍵設備的負荷情況進行監(jiān)控以便對設備運行情況和工藝執(zhí)行進行分析。
三、 結束語
企業(yè)變電站安裝微機監(jiān)控系統(tǒng)后，可以利用計算機對變電站的各種動態(tài)參量加以組織分析，再以數(shù)據(jù)，圖表，色彩及音響等形式形象直觀地呈現(xiàn)在值班人員面前。借助于該系統(tǒng)，值班人員能提前發(fā)現(xiàn)事故隱患，作到防患于未然。萬一發(fā)生事故也能迅速找出事故原因，及時處理縮短停電時間減少經(jīng)濟損失。還可對有限的電力資源合理分配使用，為科學管理，經(jīng)濟調度提供理論依據(jù)和現(xiàn)代化手段。
摘 要 以調度監(jiān)控計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源為中心的繼電保護信息管理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)倉庫技術集成各類繼電保護二次系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)源，使用方法庫支持各個不同等級客戶的分別應用，利用 intranet 實施數(shù)據(jù)交換，并且開放 MIS 的數(shù)據(jù)接口?？蓪崿F(xiàn)“三遙”數(shù)據(jù)的實時分析處理，各部門的信息交流，二次設備圖形、試驗的管理和事故、缺陷記錄、運行狀況的分析。該系統(tǒng)實用性強，可靠性高，具有開放性和先進性。
隨著微機保護裝置的應用普及，繼電保護二次系統(tǒng)的自動化水平得到不斷提高。許多當前由人工處理的模擬信息轉化為大量的數(shù)字信息，而技術管理人員也有許多用計算機實現(xiàn)的資料和試驗記錄文檔。信息的數(shù)字化使得我們可以將不同的數(shù)據(jù)源有機地結合起來，形成一個專業(yè)化的計算機應用系統(tǒng)。通過綜合分析數(shù)據(jù)，對設備實際運行狀況加強了解，消滅故障隱患，進一步保障系統(tǒng)安全運行。
1 繼電保護信息管理系統(tǒng)的實現(xiàn)
1.1 信息數(shù)據(jù)源的分布
二次系統(tǒng)所具備的信息來源可大致分為3部分：
a)由變電站微機保護裝置經(jīng) RTU 發(fā)送至調度端的實時運行數(shù)據(jù)；
b)繼電保護管理端(生技部門和繼電保護班組)所存放的設備管理資料、各類試驗記錄和運行制度等；
c)其他系統(tǒng)中需要了解繼電保護數(shù)據(jù)或可以提供繼電保護有關數(shù)據(jù)和參考資料的數(shù)據(jù)源接口。
1.2 系統(tǒng)結構
怎樣有效地將信息數(shù)據(jù)源聯(lián)系起來，而對于各級用戶都能予以充分利用呢?我們可以考慮以調度監(jiān)控計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源為中心，建立圖1系統(tǒng)。
通過數(shù)據(jù)倉庫技術集成各類數(shù)據(jù)源，使用方法庫來支持各個不同等級客戶的分別應用，利用網(wǎng)絡功能實施數(shù)據(jù)交換，并且開放 MIS 的數(shù)據(jù)接口，基本實現(xiàn)對二次保護數(shù)據(jù)資源的充分利用。
1.3 系統(tǒng)方法與功能
1.3.1 數(shù)據(jù)倉庫和方法庫
a)數(shù)據(jù)倉庫是比傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫更高一級的數(shù)據(jù)組織形式，它不僅支持海量數(shù)據(jù)的處理，而且對于動態(tài)存儲、應用程序接口、非結構化數(shù)據(jù)等方面都具有更強的性能。
b)方法庫是封裝了一系列分析處理方法的規(guī)則庫，也是應用程序軟件功能的集中表現(xiàn)，可通過設置各用戶權限來限制其對數(shù)據(jù)倉庫的查詢和讀、寫操作，維護數(shù)據(jù)的完整性，同時也限定了客戶的應用范圍。
1.3.2 軟件應用功能
a)“三遙”數(shù)據(jù)的實時分析處理：各類二次信息的查詢，和以前定檢、定試記錄的比較，動作時間和次數(shù)的統(tǒng)計，故障、事故等報警事件的指示和響應等。
b)二次設備試驗的記錄管理、定試預告、定值單管理、材料管理等。主要由繼電保護班組人員填寫，其他部門共享查詢。
c)二次設備圖形管理系統(tǒng)具備 GIS 功能，支持圖形和數(shù)據(jù)庫相連，直接在圖形上查詢參數(shù)。
d)二次設備事故、缺陷記錄分析，各保護裝置運行狀況分析。主要是繼電保護技術專責完成，其他部門共享查詢。
e)設立一次設備參數(shù)接口。如電流、電壓、功率因素和高壓設備試驗記錄等，配合一次主接線圖查詢，可作為二次系統(tǒng)的輔助分析數(shù)據(jù)來源。
f)可使用電子函件和新聞公告板方便各部門間的信息交流。
1.3.3 軟件開發(fā)工具
采用 Microsoft(微軟)公司系列工具軟件進行開發(fā)，在實用性和兼容性上都可以體現(xiàn)應用的先進性及廣泛性。
1.3.4 系統(tǒng)建立模式
隨著 Internet 的廣泛應用，信息資源的利用已成為企業(yè)發(fā)展的巨大動力。我們在建設繼電保護信息管理系統(tǒng)時，也必須充分考慮這一點，要向大的外部空間提供可用的信息數(shù)據(jù)，也要從外部世界汲取各種綜合信息，故考慮采用 intranet 模式。
2 系統(tǒng)特點
2.1 實用性強
針對生產運行中的實際問題，解決了二次部分各類數(shù)據(jù)源的共享和使用，特別對于繼電保護技術工作人員，可以更有效地進行系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，提高保護運行水平。
2.2 可靠性高
易于維護和升級。由于采用數(shù)據(jù)倉庫和方法庫。整個信息管理系統(tǒng)運行可靠性不再分散于各級用戶之間，而集中于網(wǎng)絡中心數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫，任一客戶工作站的突然損壞，也不影響整個系統(tǒng)其他部分的工作性能，而且恢復非常簡單。對于軟件開發(fā)人員而言，升級換代只限于方法庫的改變，快捷方便。
2.3 開放性和先進性
數(shù)據(jù)倉庫技術使得數(shù)據(jù)源的來源更加廣泛，使用更加方便，易于和 MIS 等系統(tǒng)接口。系統(tǒng)的構造結合了 Internet/intranet 模式，具有良好的應用前景。
3 結束語
現(xiàn)在各個發(fā)供電企業(yè)的 MIS 系統(tǒng)建設已普遍考慮采用 Internet/intranet 模式，因此在建設企業(yè)內各個專業(yè)子信息系統(tǒng)時也應采用這種模式，以統(tǒng)一系統(tǒng)的規(guī)劃及數(shù)據(jù)的流動，使企業(yè)能充分利用各種信息資源推動自身的發(fā)展 。
作者：廣州電力工業(yè)局 陳菁
摘要:為了保證變電站改造的順利進行以及改造期間變電站安全運行,筆者具體分析了改造前、改造過程中和改造后期的驗收出現(xiàn)的問題,并對如何控制上述問題提出了相應的對策。
關鍵詞:變電站改造;問題分析;控制對策
隨著用電量的加大以及近年來科技的發(fā)展和電網(wǎng)運行的需要,變電站設備改造工程勢在必行。但改造過程中運行操作工作量大、方式多變、現(xiàn)場施工面多、施工人員交叉作業(yè)等存在很多問題。針對上述情況,為保證變電站改造的順利進行,現(xiàn)將改造過程中可能出現(xiàn)的危險點分析如下,并就改造工程存在的問題提出相應對策。
1變電站改造前期的問題分析及對策
在變電站改造過程前,要做好改造人員的技術培訓,掌握過硬的本領,同時改造人員的思想狀態(tài)也很重要。這些準備做得妥當與否,直接決定著整個改造工作的進程和質量。
①工作人員安全意識薄弱問題。有的工作人員認為改造工程比較輕松,就是循環(huán)作業(yè),從而在思想上麻痹大意,事實上,在改造過程中不小心謹慎,極容易出現(xiàn)紕漏。要讓工作人員意識到改造操作比較頻繁,工期長,人員勞動量大,同時,重復同一類型的操作極容易導致人員思想麻痹,造成工作人員安全意識淡薄。
針對這種情況要做好宣傳發(fā)動,從思想上高度重視。要進教育工作人員千萬不能思想麻痹,安全意識要放在首位。工作之前,我們要讓工作人員明確整個工作的目的、意義、任務和總體目標,充分認識到此項工作的重要性、復雜性和危險性動員全體人員牢固樹立“安全第一”的思想,從自身出發(fā),依照工作實際,認真分析工作過程中容易導致人員思想麻痹、松懈的不安全因素。真正做到防患于未然。
②改造現(xiàn)場危險分析不足問題。對于改造現(xiàn)場,通常都是作業(yè)面多、人員散亂、車輛多、舊設備拆除、新設備安裝、二次回路交叉接線等,存在很多危險性,對這些情況,如果分析不夠到位,很容易有危險出現(xiàn),從而影響整個改造過程,同時又可能帶來不必要的損失。改造現(xiàn)場危險要素主要有: 機構箱門、端子箱、萬用鑰匙使用、電纜進出口經(jīng)常打開,易進水及小動物;管理不善;接地線螺絲松動;現(xiàn)場施工電源使用不規(guī)范等情況。另外改造現(xiàn)場工作面復雜,工作人員任務不同,措施變化頻繁,工作人員對改造站現(xiàn)場的措施、工作進展及運行情況不能熟練掌握,對現(xiàn)場危險因素不能及時控制等都存在危險性。
針對以上現(xiàn)象,要全面分析現(xiàn)場改造過程中存在的風險因素,并有針對性的制定完善的確保安全措施,并提前做好改造過程中的現(xiàn)場危險分析和應急預案。結合改造現(xiàn)場工作性質和系統(tǒng)方式變化參照變電站典型危險分析檔案,全面了解,提前預測,并制定好相應的安全措施來防范。以全力保障改造工程的順利進行,并將工作前所有的技術組織措施以及相應的控制措施,認真寫入《變電站改造工程風險措施專題卡》和《倒閘操作風險分析與控制措施卡》中。
③改造物資、安全用具等準備不充足、不完善問題。關于安全用具的準備如果不充分、不完善的隱患也很多,例如:絕緣手套不合格則容易觸電,給改造工作人員人身危害造成影響;物資和用具準備不充分,則影響工作進度,無法保證停、送電的及時性、有效性;物資和用具不合格,則容易導致操作過程中隱患重重,如驗電器不合格,在驗電時不能正確判斷設備是否無壓,而無法保證掛地線時的安全等。這些都是因為準備不充分和不完善造成的隱患問題。
針對這種情況,我們就要提前做好改造物資和安全用具的準備工作,要精細到位,工具設施類準備充分完善,做好所有物資和用具的全面檢查。如安全工器具要合格、充分;備品備件充足;接地線完好等。并要求派專人負責檢查、完善,填寫記錄并簽名。做到個人負責制,哪個過程出問題,就有負責人員承擔責任。
④新設備投運與培訓不同步,工作人員未能及時熟練掌握新設備運行管理問題。隨著科技的發(fā)展,變電站的新設備也在不斷更新和更換,工作人員對新上設備的工作原理、操作要領的掌握以及異常情況的處理方面有些欠缺,不能在較短的時間內熟練掌握新設備的運行與維護。這都與工作人員沒有進行崗前培訓十分不開的,其問題的嚴重性不言而喻。
為了避免上述現(xiàn)象發(fā)生,就要加強工作人員的崗前培訓,提高工作人員的業(yè)務素質和技能水平。隨著新設備投人運行,對工作人員在業(yè)務技能方面提出了更高的要求,因此我們更要加強實踐培訓,使工作人員在時間較短的情況下,盡快掌握新設備的原理、運行維護和管理,保障新投入設備安全、可靠運行。
2改造過程中問題控制
在改造中工作人員萬不可麻痹大意,為了保證吧問題消滅在萌芽狀態(tài),就要確保做到以下幾點:①工器具的使用管理制度要明確。使用前要進行全面檢查,確保萬無一失。②萬用鑰匙使用要有嚴格的審批制度。按手續(xù)啟用萬用鑰匙,加強監(jiān)護,用后及時封存;操作過程如出現(xiàn)問題在未查明原因前,未經(jīng)許可,不得隨意解除運行。③現(xiàn)場看板管理制度要嚴格。當日看板上明示的問題要有專人負責。④風險處要有專人監(jiān)護。各風險點都有人監(jiān)護,如有問題,馬上制止。⑤改造現(xiàn)場安全措施要到位。室內、外高壓設備要完善,主控室內的安全措施要齊全,檢修區(qū)與運行區(qū)責任明確,警示牌醒目,安全通道暢通,便于檢修人員的工作質量。⑥制定齊全的監(jiān)督檢查制度。在進行大的改造時,管理人員提前到站,開好準備會、開展安全風險分析,審核“兩票”,站隊長提前組織好現(xiàn)場各項工作及措施,監(jiān)督檢查到位等。及時發(fā)現(xiàn)問題,做到“抓大不放小”。⑦違章處罰要加大。下大力度查違章,具體查作業(yè)性違章、查管理性、指揮性和裝置性違章。重點查:新設備驗收、傳動試驗是否有人監(jiān)護、萬用鑰匙的使用是否符合規(guī)定、交接班制度是否準時、運行人員是否明確操作任務、檢修后的設備狀態(tài)是否恢復到原始狀態(tài)”等。
3改造后期的驗收問題
驗收的重要之處就看檢修工作完成質量。為了保證送電過程順利,同時不會影響到人身安全,這就要我們在驗收是工作細致考慮周全,試驗合格。這就我們要求務必做好以下幾項工作。
首先,設備驗收質量要嚴格。設備驗收要做到明確分工、責任到人,要根據(jù)工作內容及性質,明確驗收項目和驗收重點,發(fā)現(xiàn)問題及時提出,馬上處理。
其次,設備送電前的檢查要細致。要精確的檢查開關、刀閘的狀態(tài),送電范圍內(站內控制)的接地線全部拆除,并存放歸位,接地刀閘全部拉開并經(jīng)閉鎖;檢查各壓板、插件、開關投切位置正確;檢查模擬屏元件位置應與實際設備位置相符;檢查檢修記錄等是否合格、保護定值是否交代,并與調度核對正確,作好記錄。
最后,設備送電后要加強巡視。由當值值班負責人負責組織對設備運行情況進行巡查,做好記錄。如出現(xiàn)問題卻沒有發(fā)現(xiàn)并按相關流程處理,將追究值班人員的責任。
總之,在變電站改造過程中,必須認真貫徹“安全第一,預防為主”的方針,做好危險因素的分析,制訂嚴格的預防和控制措施,要不斷總結經(jīng)驗、完善制度、加強管理,確保在改造期間變電站安全運行。
1變電站的主電磁干擾源
研究發(fā)現(xiàn)變電站一次回路處于暫態(tài)時期時必然會產生電磁干擾,這和呈開放狀態(tài)的耦合途徑有著重要關系,而一次回路到二次回路的過程也是產生干擾的因素之一。二次回路中要用到大量的控制或檢測儀表,包括用于通信和繼電保護的設備,從本質上來分析它們都具有弱電性,所以在抗干擾過程中難以形成有效的屏障。對電磁波的防范工作不到位會直接導致二次回路設備的非正常運行狀態(tài),一旦超過設備極限還會造成絕緣擊穿損壞的嚴重后果,這種永久性的故障無法修復。為此我們詳細分析了變電站主要出現(xiàn)的電磁干擾源以及其本質特征,為防干擾工作做好基礎鋪墊。
1.1諧波的干擾
高次諧波電流受變壓器鐵芯本身非線性特征的影響而產生電源電壓波形畸變的現(xiàn)象,繼而在電容耦合的幫助下接近二次設備并加大感應電流和電壓的數(shù)值干擾,一旦超過二次設備的最大承受值即會發(fā)生損壞的結果。
1.2開關操作引起的干擾
開關操作引起的干擾巨大,當變電站微機綜合自動化系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時斷路器必然要通過跳閘動作來避免重大隱患的發(fā)生,而本身開關動觸頭和靜觸頭斷開的瞬間會引起電弧重燃的現(xiàn)象,這個過程的高頻振蕩電流和脈沖電壓將達到很高數(shù)值。干擾的產生來源于高脈沖電壓、振蕩電流和脈沖量、開關量的重合,微機監(jiān)控系統(tǒng)的兩項參數(shù)也將處于同頻段狀態(tài),此時正常運行的二次系統(tǒng)將得不到很好的保護,甚至對用于傳遞數(shù)字邏輯信號的計算機和微機也會產生重大的干擾,直接影響到信號傳播和信息接收工作。
1.3雷擊干擾
雷電對變電站的干擾和損害難以避免,當雷電產生的巨大電流經(jīng)過接地點開始接觸電網(wǎng)時電位會迅速飆升,此時二次回路接地點距離大電流入地點的距離至關重要,過短的距離會使得二次回路接地點電位隨之同向升高,這種現(xiàn)象會直接導致二次回路過程中共模干擾的結果,電壓的異常升高是發(fā)生二次設備絕緣擊穿的主要因素。
2干擾耦合方式
依據(jù)耦合原理劃分變電站電磁干擾類型,主要包括輻射耦合、電容耦合兩種,還有常見的電感性耦合和電導耦合方式。通常來說電導耦合是單一電路干擾電流引起的,借助公共線路來操作阻抗流行為,繼而對另一電路產生耦合作用;輻射耦合方式是在一次系統(tǒng)產生電磁干擾中衍生出來的,干擾對象是二次系統(tǒng)。變電站設備內部電路出現(xiàn)分布電容,所以當干擾電壓發(fā)生微小變化時都會作用于分布電容,最終達到電磁波傳導干擾的目的。電感耦合受眾最廣,只要依靠導線微小電流變化就能對旁邊導線產生作用,使其發(fā)生感應電壓干擾的情況,實際上在很多突發(fā)事件過程中只要一次回路電流發(fā)生了異常變化,此時感應電壓也會隨之變化,附近的一次系統(tǒng)必然會受到不良影響。二次回路的耦合方式和干擾源之間有著密切、復雜的關系,而多類耦合方式共同存在且互相干擾的現(xiàn)象并不罕見,在耦合方式的引導下研究消除干擾的方法有利于控制不同干擾源的負面作用。
3變電站的電磁干擾的抑制措施
3.1抑制二次干擾的措施
多類電磁干擾源的存在必然會影響二次回路的正常運行,而通過利用電磁兼容性來抑制二次干擾十分關鍵。一般來說互感器和二次交流回路的連接為耦合電容侵入設備內部提供了良好的條件,而采取濾波措施的第一步是用并聯(lián)方式處理非線性電阻元件和濾波電容器,使其形成浪涌吸收器,對抑制差模和供模干擾有一定作用。對通信線路采取濾波措施也能很好的阻止電磁波的進攻?？茖W的接地方式既能將外部電磁阻擋在外,又能阻止變電站電子電氣設備內部電磁波外泄,保持足夠的距離來避免雷擊感應電壓作用于二次回路接入點的現(xiàn)象。
3.2計算機等弱電通信設備的抗干擾措施
變電站內部對電力系統(tǒng)的要求極高,各類通信設備、計算機、電子設備的使用導致了電磁交錯傳播的現(xiàn)象,而帶電設備本身即是干擾源也是被干擾對象,承載了電流的導線會向四周發(fā)射電磁波。從設備的按照和使用問題處理解決抗干擾問題是必然趨勢,對發(fā)揮核心作用的通信機房進行屏蔽處理,這一步是應對空中輻射耦合方式的重要環(huán)節(jié)。通常情況下使用不間斷電源和直流開關電源也能很好的抑制交流干擾信號的作用。采取正確、有效的接地方式也是保護計算機等弱點通信設備的重要方法,例如分開接地和多點節(jié)點方式,都是分解感應電位的良好途徑,或者采用公用接地或單點接地模型,降低電磁波擊穿絕緣設備的概率。
摘要:隨著電網(wǎng)的不斷擴建和飛速發(fā)展,變電站不斷投入運行,從而出現(xiàn)了運行人員數(shù)量不足的問題,實行集中監(jiān)控,實施集約化管理,是解決這一突出問題的有效辦法。同時,通過設備改造和完善,提高設備健康水平和運行可靠性,提高企業(yè)管理水平;依靠技術進步提高勞動生產率,實現(xiàn)減人增效。
關鍵詞:變電站 安全 可靠性 增效
1 背景及意義
變電站實現(xiàn)無人值班和遠方監(jiān)控是變電站自動化技術發(fā)展和電網(wǎng)的不斷擴建的必然趨勢。無人值班變電站借助遠動技術、通信技術、網(wǎng)絡技術和監(jiān)控技術由遠方調度(監(jiān)控)中心值班取代現(xiàn)場值班,變電站內一切操作和控制均有遠方控制中心來實現(xiàn)。在集控站建立集控自動化系統(tǒng),運行人員集中在集控站或由調度人員在調控中心對各受控站進行遙信、遙控、巡控、維護和事故處理等。
國外一些發(fā)達國家已在各種電壓等級的變電站(35kV~750kV)實現(xiàn)了無人值班。美國絕大部分220kV變電站為無人值班;法國變電站內的所有信息全部集中在225kV變電站的RTU,通過RTU傳到調度中心,變電站全部實現(xiàn)無人值守。日本97%的變電站為無人值班,275kV或以下電壓等級的變電站均為無人值班,只有275kV樞紐變電站和超高壓(500kV)變電站有人值班。
變電站無人值班的技術經(jīng)濟效益是非常明顯的,集中體現(xiàn)在提高了電網(wǎng)運行可靠性,進一步保障了系統(tǒng)安全,減少了人員的誤操作,減少了大量的運行值班人員,提高了勞動生產率,降低了成本,帶動了企業(yè)科技進步。
2 衡水供電公司無人值守變電站的實施
衡水供電公司經(jīng)過2006年和2007年變電站無人值班綜合自動化改造,分別對220kV、110kV變電站進行了RTU改造,建設通信光纜,建設和改造通信設備,改造開關、CT、線路、主變、線路保護、直流充電裝置、蓄電池組、五防裝置,直流分環(huán)改造,安裝變電站遙視系統(tǒng)等建設與改造,在220kV衡水、前鋪、安平、景縣、楊村站建立了5個中心,全區(qū)50座無人值班站分別接入相應監(jiān)控中心;07年2月6日通過省公司組織驗收,并開始集中監(jiān)控—無人值班管理模式的試運行,歷時7個月,轉入正式運行。
無人值班改造工程匯集多專業(yè)、涉及面廣、分布性強,是一個系統(tǒng)工程。
3 運行管理工作
3.1 無人值班變電站運行管理的過渡 根據(jù)衡水供電公司實際情況,值班方式采用監(jiān)控和操作合一的方式,后改為操作隊,監(jiān)控工作由工區(qū)成立監(jiān)控中心進行監(jiān)控。操作隊設置站長、副站長、技術員各一名,值班人員實行三值運轉模式。
對110KV縣局代管站,公司采用了“分段實施,平穩(wěn)過渡”的措施。第一階段:監(jiān)控中心成立后,縣局值班員留守至6月底,參與大型和事故緊急情況下的操作;第二階段:監(jiān)控中心運行穩(wěn)定后,代管站值班員撤離,變電站雇傭保安公司人員看守。第三階段:成立操作中心,只負責變電站的倒閘操作和日常維護等工作。監(jiān)控工作由監(jiān)控中心進行變電站設備運行監(jiān)控。
3.2 無人值班變電站規(guī)章制度的制定 變電運行模式調整過程中,各級人員嚴格貫徹“精心謀劃,穩(wěn)步實施”的原則,確保變電運行工作的安全穩(wěn)定局面和變電站無人值班工作的有效開展。
為了做到運行模式改變后各項工作管理標準規(guī)范,有章可循,公司成立了制度編寫小組,由公司主管生產的副總任組長。建立一個高標準的、科學、規(guī)范、可行的制度體系,保證中心的安全穩(wěn)定運行;公司修訂了《變電站標準化管理規(guī)范》;運行工區(qū)把省公司、國網(wǎng)公司有關規(guī)程、制度、文件整理分類,編輯了《制度規(guī)程匯編》、《文件匯編》等4個分冊,編寫了《變電運行工區(qū)標準化管理規(guī)范》;各操作中心制訂了自己的《操作中心管理規(guī)范》、《操作中心現(xiàn)場運行規(guī)程》和所轄無人值班站的《現(xiàn)場運行規(guī)程》等制度規(guī)程。內容涉及運行管理的方方面面,規(guī)范了新運行模式下的工作方法和職工行為,很好的保障了變電運行各項工作的安全、有序、規(guī)范開展。
3.3 積極調整觀念,搞好崗位培訓 ①監(jiān)控和操作中心成立初期,多數(shù)職工還沒能樹立工區(qū)管理意識,謀劃工作局限于一個監(jiān)控中心站,造成監(jiān)控中心工作一時的被動。對此工區(qū)指導各監(jiān)控中心,利用一個月的時間,突擊抓調整職工意識和開展崗位培訓工作,取得了立竿見影的效果,監(jiān)控中心運行管理變被動為主動,逐步走向正規(guī)。②運行工區(qū)為了滿足監(jiān)控和操作中心有關綜自、自動化等知識的培訓需求,及時購買發(fā)放了幾十種相關書籍,并先后送84人次參加公司和省公司舉辦的綜自培訓班,同時還邀請廠家人員進行現(xiàn)場講解、答疑,取得了很好的效果。
3.4 加強監(jiān)控和操作中心管理,保證安全生產 為了保證監(jiān)控和操作中心安全生產,在挑選高素質人員擔任監(jiān)控中心工作的基礎上,不斷強化業(yè)務培訓,提高運行人員業(yè)務水平;每周設立一次大講堂,休班人員到工區(qū)交流學習現(xiàn)場操作經(jīng)驗等。同時為保證監(jiān)控中心各項工作和公司、工區(qū)工作緊密結合,協(xié)調一致,公司將視頻會議系統(tǒng),辦公自動化系統(tǒng)都延伸到操作中心。上級的各項精神和要求都能在第一時間精準的傳達到操作中心。
以上諸多措施的實行,有力保障了監(jiān)控中心的安全運行。
4 集中監(jiān)控—無人值守運行模式體會
4.1 領導重視是搞好監(jiān)控中心工作的關鍵 模式確立初期,公司領導高度重視,班子成員先后到五個中心進行深入調研,了解基層存在的問題。引導值班員轉變觀念,樹立正確工作目標;為職工排憂解難,鼓舞了職工工作干勁,穩(wěn)定了職工思想。
4.2 減少運行人員數(shù)量,提高人力資源利用率 變電站集中監(jiān)控、無人值班改造完成后,運行人員數(shù)量由過去的296人減少到現(xiàn)在的114人,約減少了61%,依靠科技進步提高了勞動生產 率和人力資源利用率,實現(xiàn)了減人增效的目標。
4.3 推進電網(wǎng)科技進步,提升公司駕御電網(wǎng)的能力 隨著監(jiān)控中心的成立和無人值班改造工作的不斷推進,老舊設備逐步改造和完善,提高了設備健康水平和運行可靠性;監(jiān)控中心大量的采用了先進的計算機網(wǎng)絡通信技術,實現(xiàn)了110-220千伏變電站“遙測、遙信、遙控、遙調、遙視”。電網(wǎng)科技含量和系統(tǒng)通訊自動化程度得到提高,運行工作實現(xiàn)了遠程化管理,提升了公司駕馭電網(wǎng)的能力。
4.4 創(chuàng)新運行管理體制,解除安全生產隱患 因變電運行人員不足,其中有三分之二的變電站實行雙代管,值班員由縣局派駐,專業(yè)管理由工區(qū)負責。造成多方管理,執(zhí)行標準不一,給安全生產帶來極大隱患。集中監(jiān)控—無人值班運行模式的建立,改革創(chuàng)新了公司變電運行管理體制,理順了管理關系。創(chuàng)出了科技創(chuàng)新、電網(wǎng)管理的新路子,徹底解除了由于體制問題帶來的安全生產隱患。
至今衡水供電公司所有70座變電站實現(xiàn)了無人值班運行管理,中心相關規(guī)章制度制定齊全,查閱方便;圖紙、資料和運行記錄等按站放置,使用方便;值班員生活設施到位齊全。
無人值守變電站集中監(jiān)控的的運行模式,開創(chuàng)了衡水電網(wǎng)變電站遠程控制、無人值守的新篇章,促進了電網(wǎng)管理現(xiàn)代化發(fā)展,是河北省電力公司和衡水供電公司加快科技進步、提高電網(wǎng)科技含量、提升運行管理水平的重要體現(xiàn)。無人值守變電站采用先進的自動化系統(tǒng)和信息技術,運行工作實現(xiàn)了遠程化,集約化管理。標志著衡水供電公司變電運行管理模式迎來了一個全新的轉變。
作者簡介:
武蒙,女,河北省衡水市人,生于1981年6月,電力工程技術助理工程師,變電運行技師,就職于河北省衡水市供電公司營銷部。
孫勇強,男,河北省衡水市人,生于1980年3月,電力工程技術助理工程師,變電運行技師,就職于河北省衡水市供電公司人力資源部。
牛佳慶,男,內蒙古烏蘭察布市人,生于1983年6月,電力工程技術助理工程師,變電運行高級工,就職于河北省衡水市供電公司變電運行工區(qū)。
論文摘要:最近幾年,國家電網(wǎng)正處于變電站綜合自動化改造工程的密集階段,結合阜陽供電公司在變電站綜自改造工作中繼電保護專業(yè)的經(jīng)驗和體會,同大家一起探討,同時提出繼電保護專業(yè)在改造工程中應注意的一些問題及采取的措施。
論文關鍵詞:繼電保護;自動化改造;安全運行
近年來,隨著電網(wǎng)改造的深入開展,大量的變電站綜合自動化改造工程(以下簡稱“綜自改造”)的工作正在進行中。變電站的綜自改造與繼電保護及二次回路的改造關系密切,它主要表現(xiàn)在信號的傳送方面。對于老變電站來說,就是把一次設備的信息狀態(tài)通過二次回路和繼電保護裝置傳遞到網(wǎng)絡監(jiān)控后臺機上,以達到減少運行人員對現(xiàn)場設備操作和巡視次數(shù)的目的。
一、變電站綜合自動化改造工程概述
綜自改造工程是一項復雜的工作。對于老變電站的改造來說,它牽扯到對用戶的停電、運行人員的操作、一次專業(yè)設備改造的工作和二次專業(yè)技術改造的工作。為了保障對用戶的可靠供電,電力生產者有義務對停電時間進行嚴格地規(guī)劃和控制。應提前對要進行綜自改造的變電站進行現(xiàn)場勘查工作,做好“三措一案”(組織措施、技術措施、安全措施和施工方案)后,對于需要停電的工作,就要制定停電計劃并報上級生產部門審批,然后在規(guī)定的時間內向運行方式部門提交停電申請,提前在規(guī)定的時間內通知用戶,并且與上級主管部門及相關專業(yè)進行溝通,確保施工過程中各專業(yè)工種之間的銜接配合,以最大化地縮短工期,減少停電時間,及時為用戶供應優(yōu)質的電能。
綜自改造工程是一個需要多專業(yè)班組相互配合的復雜工作,以阜陽供電公司(以下簡稱“我公司”)為例,運行人員屬運行工區(qū)管轄;一次人員由修試所管轄,又分屬變壓器、開關、試驗和油化專業(yè);二次專業(yè)人員由計量所和調度所管轄,在變電站的綜自改造二次回路中,表計由計量專業(yè)負責,計量回路以外的二次回路由調度所負責,而調度所又分為保護專業(yè)、自動化專業(yè)和通信專業(yè)。眾多的專業(yè)人員在同一個工作中同時出現(xiàn),安全問題就成為了綜自改造工程的關鍵所在。
二、做好變電站綜合自動化改造工程的途徑和方法
結合筆者作為繼電保護工作者20年的工作經(jīng)驗和體會,主要從保證人身安全、確保繼電保護裝置安全運行的設備安全和杜絕繼電保護“三誤”發(fā)生的角度論述如何做好變電站綜自改造工程工作。
1.防治人身觸電,確保工作人員的人身安全
在綜自改造工程施工開始前,為了確保工作人員的人身安全,必須按照《繼電保護及安全自動裝置現(xiàn)場保安規(guī)定》的要求做好開工前的各項準備工作,辦理相關手續(xù),制定具有可操作性的“標準化作業(yè)指導書”和符合實際的“現(xiàn)場操作票”,具備經(jīng)過審核符合實際的施工圖紙,工程施工所必需的設備、材料、施工風險分析,等確保人身安全和設備安全的措施。
工作負責人是現(xiàn)場工作的第一責任人。進入變電站實施變電站綜自改造工程后,確保人身安全,就要充分履行工作負責人的安全職責。工作負責人在開工前應做好以下幾點工作。
(1)開工前“三交待”:交待工作任務要清楚明了;交待安全措施要具體詳盡;交待技術要求要全面細致。
(2)接受任務“三明確”:工作任務明確,安全措施明確,操作步驟明確。
(3)嚴格執(zhí)行現(xiàn)場工作“八不準”,即精神不振不能工作、應辦工作票而未辦工作票不準工作、應停電不停電不準工作、應驗電接地不驗電接地不準工作、不經(jīng)許可不準工作、安全距離不夠不準工作、無人監(jiān)護不準工作、安全措施不明確不準工作。
(4)要求對工作班成員進行“三查”,即查著裝是否符合要求,查精神狀態(tài)是否良好,查使用的安全工器具是否符合要求。
(5)工作許可人許可工作后,工作負責人要陪同工作許可人到現(xiàn)場再一次確認工作票所列安全措施是否符合現(xiàn)場實際和施工安全后,方可對工作班進行工作安全交底。待交待完現(xiàn)場工作任務、工作地點、人員分工、帶電部位、現(xiàn)場安全措施和注意事項后,確保每一個工作班成員均已知曉并簽字確認后方可對許可其工作。在施工過程中不準憑經(jīng)驗工作,不得擅自擴大工作范圍和隨意變更安全措施,必須改變安全措施或擴大工作范圍的要重新辦理工作票并重新履行許可手續(xù)。
為了確保施工過程中的人身安全,必須要有工作負責人在現(xiàn)場監(jiān)護。但也不能完全依賴工作負責人對工作班成員的監(jiān)護,現(xiàn)場施工地點分散、工作班組混亂、人員分散,工作負責人不可能監(jiān)護到每一名工作班成員,因此分工作負責人在綜自改造工作中是必不可少的。由各個專業(yè)設立本專業(yè)的工作小組負責人(為了有效區(qū)分工作負責人與分工作負責人,我公司的工作負責人穿印有“工作負責人”的紅馬甲,分工作負責人穿印有“專責監(jiān)護人”的紅馬甲),該小組負責人對自己的專業(yè)工作任務和人員進行監(jiān)護,工作人員之間互相提醒,以保證工作安全,由此達到人人有人監(jiān)護的目的。
2.確保繼電保護裝置安全運行的設備安全
綜自改造施工往往時間短、任務重,小組之間的配合工作一定要做好,合理地安排工作順序是筆者總結出的重要經(jīng)驗。在我公司,工作許可手續(xù)完成后,首先由修試人員進行一次設備的改造工作,同時保護及計量人員分別到保護室和端子箱拆除的需要拆除二次回路接線,自動化人員進行后臺調試,保護及計量拆除的二次線工作結束后,立即組織人員敷設電纜,大約修試所進行的一次設備工作結束,二次電纜基本敷設完成。一次人員撤離現(xiàn)場后,由二次人員在開關端子箱和保護室同時進行二次電纜工作,三個小組同時工作,互相配合,電纜頭制作、對線工作完成后,三個小組又分開,各自完成所屬專業(yè)的接線工作。最后進行調試和做傳動工作。在做繼電保護裝置調試的過程中,自動化專業(yè)小組聯(lián)系運行人員核對保護裝置上傳到后臺的信號與保護裝置發(fā)出的信號、集控站收到的信號是否一致,若不一致則再次更正。
為了保證在保護裝置調試過 程中不發(fā)生微機保護裝置設備的損壞事故,結合筆者工作的實際經(jīng)驗,主要應做到以下幾點。
(1)試驗前應仔細閱讀試驗大綱及有關說明書。
(2)盡量少拔插裝置模件,不觸摸模件電路,不帶電插拔模件。
(3)使用的電烙鐵、示波器必須與屏柜可靠接地。
(4)試驗前應檢查屏柜及裝置在運輸中是否有明顯的損傷或螺絲松動。特別是CT回路的螺絲及連片,不允許出現(xiàn)絲毫松動的情況。
(5)校對程序校驗碼及程序形成時間。
(6)試驗前對照說明書,檢查裝置的CPU插件、電源插件、出口插件上的跳線是否正確。
(7)試驗前檢查插件是否插緊。
(8)試驗前檢查裝置規(guī)約設置是否與后臺相匹配。
3.杜絕繼電保護“三誤”的發(fā)生
通過以上各點的嚴格執(zhí)行,保護裝置本身基本上不會發(fā)生人為原因造成的設備損壞事故,但是這還不能保證繼電保護“三誤”不發(fā)生。要杜絕繼電保護“三誤”,還必須從以下幾個方面做好工作。
(1)防誤傳動:嚴禁使用短接出口接點的方法來傳動保護裝置,以防止不小心跑錯位置而誤動運行設備。插拔繼電器和插件,應先斷電,防止繼電器和插件插錯位置,嚴防繼電保護“三誤”事故的發(fā)生。
(2)防其它保護誤動作:保護裝置上電試驗前,應檢查接線是否正確,校驗功能、出口壓板是否正常。對交流回路加電流、電壓時,要注意把外回路斷開,防止反充電或引起其它保護裝置誤動。
(3)防誤整定:因為試驗的需要而修改定值,一定要牢記在調試工作結束時務必改回原定值。工作終結前會同運行人員對定值核對,確認無誤,并打印、雙方簽名并交運行人員存檔。
(4)防短路、短路和接地:在保護裝置試驗完畢后,將打開的二次回路、連片按照繼電保護安全票和措施票進行逐項恢復,并要求第二人進行核對,保證其正確性,防止出現(xiàn)開路、短路、斷路等可能影響安全運行的事故發(fā)生。
三、確保設備安全運行的具體措施
在變電站綜自改造工作調試試驗結束后,人身安全得到了保障,繼電保護裝置不會發(fā)生人為原因的設備事故。繼電保護“三誤”得到有效控制后,還應保證改造后的設備安全運行,工作人員還要進一步做一些工作,確保改造設備安全運行。
帶負荷測向量工作在改造工作完成后,是必不可少的一道工作程序,電力設備投運后,必須進行保護的帶負荷測向量檢查,通過向量圖分析交流回路接線,確認正確后,方可將保護投入運行。例如,筆者在進行110kV東平變電站綜自改造時,由于10kV高壓室內設備改造成保護測控裝置與開關柜一體工作,承包給安裝公司施工,在#1主變低壓側141開關改造結束后,#1主變保護投入運行前進行帶負荷測向量的工作中發(fā)現(xiàn),#1主變低壓側差動保護回路和低壓側后備保護回路中電流回路的向量為反極性,給保護設備的正確動作帶來了隱患,因此保護班人員及時采取措施,將電流回路的極性及時調整回路,保證設備的安全穩(wěn)定運行。
對設備運行后發(fā)現(xiàn)的缺陷和異常要及時消除;不能解決的,在經(jīng)過分析后,在不影響運行的前提下,需要報請上級部門并做好記錄向運行人員進行交底,運行中重點巡視,并盡快消除組織消缺驗收時發(fā)現(xiàn)的缺陷和異常。例如,2004年我公司110kV阜南變綜字改造工程中需要將原先為電磁型的變壓器保護更換為南銳繼保公司的RCS-9000型微機變壓器保護。改造工作結束后,進行帶負荷側向量工作時,發(fā)現(xiàn)高壓側電流為反相序。阜南變是一座單電源終端變電站,由于歷史原因,整個變電站都處在反相序的特殊電力系統(tǒng)下運行,由于很難把110kV進線線路和35kV、10kV出線全部停運,把反相序調整為正相序電力系統(tǒng)下運行。由于RCS-9000型微機主變保護是按照正相序電力系統(tǒng)進行設計的保護裝置,可能造成保護裝置的誤動或拒動。在征得生產部門領導(總工程師)同意的前提下,將主變保護的定值11點鐘接線方式強制改為1點鐘接線方式,加強巡檢力度,待條件允許后再將反向序調整為正相序,此項工作終于在220kV白果變投入運行后,于2009年7月完成?，F(xiàn)在反相序已調整為正相序,為阜南變主變保護正常運行創(chuàng)造了合格的運行條件。工程中的反事故措施要嚴格按國家電網(wǎng)十八條反措的要求執(zhí)行。
公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內有一點接地,為保證接地可靠,各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關或熔斷器。已在控制室一點接地的電壓互感器二次線圈,宜在開關場將二次線圈中性點經(jīng)放電間隙或氧化鋅閥片接地,其擊穿電壓峰值應大于30·Imax伏(Imax為電網(wǎng)接地故障時通過變電站的可能最大接地電流有效值,單位為kA)。應定期檢查放電間隙或氧化鋅閥片,防止造成電壓二次回路多點接地的現(xiàn)象。
論文關鍵詞：變電站綜合自動化；裝置；硬件結構；插件；培訓
論文摘要：本文說明了各種變電站綜合自動化裝置的硬件具有相同的典型結構，討論了模擬量的輸入／輸出回路，開關量輸入及輸出電路，微型機系統(tǒng)和變電站綜合自動化算法，人機對話、、通信和電源插件，操作回路等各部分培訓的內容、作用和培訓方法，并具體介紹了測控裝置。
在變電站綜合自動化培訓教學中，學員要熟悉變壓器、線路、電容器等設備的保護裝置、測控裝置、保護測控裝置及各種自動控制裝置。若在每個具體裝置中都全面介紹裝置的結構和工作原理，不但重復太多，浪費時間，而且也不容易全面深人地介紹清楚，且不利于學員理解掌握。因此在培訓中，都要對各種裝置的共性部分進行統(tǒng)一介紹，即介紹裝置的基本結構、原理與接線。下面就裝置部分教學培訓工作進行IV"結，與大家分享。
一、裝置的典型硬件結構
裝置部分教學培訓中，首先要把裝置的典型硬件結構弄清楚。成套的綜合自動化系統(tǒng)中微機保護系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等裝置都是由若干模塊組成的，它們的硬件結構都是大同小異，所不同的是軟件及硬件模塊化的組合與數(shù)量不同。一個變電站綜合自動化系統(tǒng)中各種子系統(tǒng)的典型硬件結構主要包括模擬量輸人/輸出回路、開關量輸人/輸出回路、微機系統(tǒng)、人機對話接口回路、通信回路和電源，如圖1所示。
裝置采用統(tǒng)一硬件平臺，變電站綜合自動化裝置硬件采用整體面板、國際標準機箱。裝置強弱電徹底分離，CPU板采用印刷板、表面裝貼技術，提高了裝置的可靠性?？勺詸z和互檢，同時減少各部分的關聯(lián)性。通信接口方式選擇靈活，與變電站自動化系統(tǒng)配合，可實現(xiàn)遠方定值修改和切換、事件記錄及錄波數(shù)據(jù)上傳、壓板遙控投退和遙測、遙信、遙控跳合閘?？赏ㄟ^變電站監(jiān)控系統(tǒng)對保護裝置所具有的功能實施全遙控操作。裝置采用統(tǒng)一軟件平臺，縮短了產品的研發(fā)周期，延長了產品的市場生命周期，從“作坊生產階段”進人到“大規(guī)模生產階段”。裝置采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫處理，在設計裝置功能模塊時提煉不同功能應用信息的共性，建立一個統(tǒng)一的應用功能數(shù)據(jù)機構模塊，包含每種功能所需的一切信息，形成功能程序的統(tǒng)一的開發(fā)平臺，降低了功能模塊程序開發(fā)的難度，提高了功能模塊程序的可靠性。
二、模擬量的輸入/輸出回路
1.模擬量的輸入電路
變電站綜合自動化系統(tǒng)采集的一次設備的電流、電壓、有功功率、無功功率、溫度等都是屬于模擬量，由于微機只能識別數(shù)字量，故模擬信號必須轉換成數(shù)字信號才能輸人到微機中進行處理。典型的模擬量輸人電路的結構框圖如圖2所示，主要包括電壓形成電路、低通濾波電路、采樣電路、多路轉換開關及A/D變換芯片五部執(zhí)電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個重要作用是將一次設備的電流互感器TA、電壓互感器TV的二次回路與微機A/D轉換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。通過低通濾波器與采樣定理、采樣保持器、模擬量多路轉換開關、模/數(shù)變換(A/D)的詳細講解，使學員熟悉模擬量輸人電路如何隔離、規(guī)范輸入電壓及完成模/數(shù)變換、與CPU接口，完成數(shù)據(jù)采集任務。
為了使學員更好地理解和掌握培訓內容，講變換器時向學員展示變換器插件實物，講清楚變換器的輸人信號和輸出信號。講解低通濾波時也將實物插件展示給學員，理論聯(lián)系實際，可取得很好的培訓效果。
2模擬量輸出電路
培訓中簡要說明模擬量輸出電路的組成、數(shù)/模(D/A)轉換器工作原理。模擬量輸出電路的作用是把微型機系統(tǒng)輸出的數(shù)字量轉換成模擬量輸出，該任務主要由數(shù)/模(D/A)變換器來完成。由于D/A轉換器需要一定的轉換時間，在轉換期間，輸人待轉換的數(shù)字量應該保持不變，而微型機系統(tǒng)輸出
的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上穩(wěn)定的時間很短，因此在微機系統(tǒng)與D/A換器間必須用鎖存器來保持數(shù)字量的穩(wěn)定，經(jīng)過D/A轉換器得到的模擬信號一般要經(jīng)過低通濾波器，使其輸出波形平滑，同時為了能驅動受控設備，可以采用功率放大器作為模擬量輸出的驅動電踐 D/A轉換器的作用是將二進制的數(shù)字量轉換為相應的模擬量，其主要部件是電阻開關網(wǎng)絡和集成運算放大器。
三、開關量輸入及輸出電路
開關量輸人、輸出電路是非常重要的教學內容。學員只有明白了斷路器、變壓器分接頭的位置狀態(tài)是如何被采集和輸出后才能更好地工作。
在變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集中，除模擬信號外，還有大量的以二進制數(shù)字變化為特點的信號，如隔離開關、斷路器的狀態(tài)，按鈕、普通的開關、刀閘、斷路器的觸點以及人機聯(lián)系的功能鍵的狀態(tài)等，稱為開關量。
1.開關量輸入電路
開關量輸入電路的基本功能就是將變電站內需要的狀態(tài)信號引人微機系統(tǒng)，如斷路器狀態(tài)、繼電保護信號等。開關量輸人電路由消抖濾波電路、信號調節(jié)電路、控制邏輯電路、驅動電路、地址譯碼電路、隔離電路等組成。培訓中講清消抖濾波電路與信號調節(jié)電路、電隔離技術的應用、驅動控制與端口地址譯碼問題，特別是要了解簡單的開關量輸人電路。開關量信號都是成組并行輸人(出)微機系統(tǒng)的，每組一般為微機系統(tǒng)的字節(jié)，即8, 16或32位，對于斷路器、隔離開關等開關量的狀態(tài)，體現(xiàn)在開關量信號的每一位上，如斷路器的分、合兩種工作狀態(tài)，可用0, 1表示。簡單的開關量輸人電路包括斷路器和隔離開關的輔助觸點、跳合閘位置繼電器觸點、有載調壓變壓器的分接頭位置等輸入、外部裝置閉鎖重合閘觸點輸人、裝置上連接片位置輸入等回路。
2開關量輸出回路
開關量輸出電路主要是將CPU送出的數(shù)字信號或數(shù)據(jù)進行顯示、控制或調節(jié)，如斷路器跳閘命令和屏幕顯示、報警信號等。開關量輸出電路與輸人電路基本一樣。簡單的開關量輸出主要包括保護的跳閘出口以及本地和中央信號等，一般都采用并行接口的輸出來控制有觸點繼電器(干簧或密封小中間繼電器)的方法，但為提高抗干擾能力，最好也經(jīng)過一級光電隔離。
四、微型機系統(tǒng)和變電站綜合自動化算法
微型機系統(tǒng)的CPU是由一片大規(guī)模集成電路芯片制成，不僅能進行算法邏輯運算，還能執(zhí)行各種控制功能。配備一定容量的存儲器、輸人/輸出設備的接口電路及系統(tǒng)總線。計算機監(jiān)控系統(tǒng)都應具有數(shù)據(jù)采集和輸出控制部分，這兩個部分構成了基本測控單元的主要內容。數(shù)字信號處理器(DSP)是一種經(jīng)過優(yōu)化后用于處理實時信號的微控制器。
在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，計算機對采樣值進行分析、計算得到所需的電流、電壓的有效值和相位以及有功功率、無功功率等量，或者算出它們的序分量，或者線路和元件的視在阻抗，或者某次諧波的大小和相位等，并根據(jù)這些參數(shù)的計算結果以及定值，通過比較判斷決定裝置的動作行為，而完成上述分析計算和比較判斷以實現(xiàn)各種預期功能的方法就稱為變電站綜合自動化系統(tǒng)算法。其主要任務是如何從包含有噪聲分量的輸入信號中快速、準確地計算出所需的各種電氣量參數(shù)。培訓中要說明研究算法的目的主要是提高運算的精確度和提高運算的速度。算法的運算速度將影響自動化裝置檢測量的檢測和自動化裝置的動作速度。變電站綜合自動化系統(tǒng)中保護和監(jiān)控對算法有不同要求。
五、人機對話、通信和電源插件
1.人機時話
人機對話的主要內容有顯示畫面與數(shù)據(jù)(包括時間、日期);單線圖的狀態(tài)、潮流信息;報警畫面與提示信息;事件順序記錄。事故記錄;趨勢記錄;裝置工況狀態(tài)顯示;保護整定值;控制系統(tǒng)的配置顯示，包括退出運行的裝置的顯示以及信號流程圖表;值班記錄;控制系統(tǒng)的設定顯示等。主要介紹人機對話微型機系統(tǒng)的硬件原理、鍵盤響應電路、屏幕(液晶)顯示電路、打印機的接口電路、多機通信和巡檢開關、人機對話插件等。重點講清人機界面操作和命令菜單使用說明。
2.通信插件
通信插件承擔著裝置的管理和通信任務，是承接裝置與夕卜界通信及交換信息的管理插件，如與面板、PC調試軟件、監(jiān)控后臺、工程師站、遠動、打印機等的聯(lián)系，根據(jù)保護的配置組織上送遙測、遙信、SOE、事件報文和錄波信息等。通信插件可根據(jù)需要設置有Lan網(wǎng)口、以太網(wǎng)口、RS485口和RS232口，滿足不同監(jiān)控和遠動系統(tǒng)的要求。另外，還設置有GPS對時功能，可滿足網(wǎng)絡對時和脈沖對時方式的要求。
3.電源插件
每個裝置均有一個獨立的開關電源，向其他插件供電，此開關電源與插件面板構成電源插件(又叫電源模件)。培訓中要重點說明輸出電壓的作用。輸出電壓十SV為CPU及其外圍芯片提供工作電源;15V為模擬輸人回路運放提供工作電源;+24V為開出、開人回路提供電源。
六、操作回路
培訓中分兩個方面介紹操作回路。一是介紹斷路器操作回路的原理框圖，讓學員明白操作回路的基本原理;二是讓學員看懂實際的操作回路。
1斷路器操作回路的原理框圖
首先介紹斷路器操作回路總體上分為合閘回路和跳閘回路兩大部分，介紹合閘回路和跳閘回路的工作過程。手動操作時可選擇遙控操作或就地操作。當就地/遙控選擇開關打至遙控”位置時在后臺機上手動遙控操作;當就地/遙控選擇開關打至“就地”位置時工作人員在裝置上就地操作斷路器。然后介紹自動操作時保護接點通過連接壓板直接接人控制電源進行斷路器操作，并介紹防跳回路的作用和原理。最后介紹位置信號、控制回路斷線和事故信號。
2.斷路器操作回路實例
斷路器操作回路的原理框圖與實際操作回路還有一些距離，為了學員更好地工作，還需要講解斷路器實例操作回路，如南瑞繼保電氣有限公司RSC-941A型裝置操作回路和南自IOKV線路保護測控柜斷路器操作回路。
七、測控裝置
測控裝置用于各種電壓等級的變電站中，綜合考慮變電站對數(shù)據(jù)采集、處理的要求，以微機技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制、信號等功能。采用現(xiàn)場測控網(wǎng)絡與安裝于控制室的中心設備連接，依靠變電站自動化系統(tǒng)的間隔測控單元實現(xiàn)全變電站的監(jiān)控。裝置完全按照間隔單元實現(xiàn)測量、記錄、監(jiān)視、控制等功能，能夠滿足各種電壓等級的變電站綜合自動化系統(tǒng)的要求。
1.測控裝置硬件結構與功能
測控裝置主要由交流變換插件、CPU插件、顯示面板、通訊插件、開入開出插件、電源插件等模塊構成。測控裝置功能有開關量變位遙信;電壓、電流的模擬量輸入;斷路器遙控分合，空接點輸出，出口動作保持時間可程序設定;脈沖累加單元，空接點開入;遙控事件記錄及事件SOE;支持行業(yè)標準通訊接口。
2.PSR650系列數(shù)字式綜合測控裝置
PSR650系列數(shù)字式綜合測控裝置適用于各電壓等級變電站等測量控制領域，實現(xiàn)四遙及同期合閘等自動功能。
PSR650系列數(shù)字式綜合測控裝置為19英寸機箱裝置配置，2一3塊交流采集模件(AC)，共采集12路電流、12路電壓、1塊直流溫度采集模件(DC, TDC)可選，共12路采集、2塊數(shù)字量采集模件(DI)，共40路采集(包括脈沖量采集);2塊智能控制模件(OUT)，共20路開接點輸出;CPU模件、POWER模件各一塊。該裝置插件圖如圖3所示。
PSR652數(shù)字式綜合測控單元面板由液晶顯示屏、二級管指示灶復歸按鈕和鍵盤等四部分組成。PSR 650系列數(shù)字式綜合測控裝置的鍵盤操作和液晶顯示界面采用對話框結合菜單式操作方式。
八、總結
培訓過程中從一般到特殊，再由特殊到一般。先講授一般裝置的原理與組成，再講一個具體的測控裝置的組成、原理、特點、功能。針對受訓人員所在的工作環(huán)境、所使用的設備及上述電路的實物插件，拍一些相關實物圖片放在課件里，讓學員摸得著、看得見，以便更好地實施培訓。培訓的目的是為了實現(xiàn)知識更新，知識更新包含兩個內容:理論學習和實踐技能學習?！白x書是學習，使用也是學習，而且是更重要的學習?！薄熬ǖ哪康娜谟趹??！迸嘤柛求w現(xiàn)在應用中。職工培訓注重實際及相關技能的培養(yǎng)是職工培訓與傳統(tǒng)學校教育最大的不同之處，也是職工培訓的特性所在。培訓內容的安排、培訓過程的實施、培訓方式的設計等都應充分體現(xiàn)這一理念。學習內容不是固定不變，而是根據(jù)公司的實際情況作相應的變化，即從標準模式到量身定做，直接使用實際案例，案例分析要與當前的業(yè)務相結合。在教學形式上，強調業(yè)務導向、結果導向和日常工作導向，現(xiàn)場培訓采用團隊學習、專題討論等方式，很好地促進了技能的傳播，使員工具有多種技能。
幾年的培訓實踐表明，要做好培訓，培訓師的學習力要強，要不斷更新知識和觀念，在課程中充實新的理論和案例，理論聯(lián)系實際，培訓方法多樣，案例教學效果會更好。通過培訓使員工的理論水平和實踐技能綜合素質得到提升，從而進一步提升企業(yè)竟爭力。
摘要： 近年來，隨著“兩網(wǎng)”改造的深入和電網(wǎng)運行水平的提高，大量采用遠方集中監(jiān)視、控制等變電站綜合自動化系統(tǒng)，既提高了勞動生產率，又減少了人為誤操作的可能。采用變電站綜合自動化技術是計算機和通信技術應用的方向，也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，但同樣也不可避免地帶來了一些問題，如變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術標準問題，以及運行和檢修的管理體制等問題?；谶\行經(jīng)驗，該文介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)，從技術、管理、人員素質等方面闡述了當前變電站綜合自動化系統(tǒng)實際應用中存在的若干問題，并針對這些問題提出了一些建議。
關鍵詞： 變電站綜合自動化系統(tǒng)；站內監(jiān)控功能；通信規(guī)約；設備選型
變電站綜合自動化系統(tǒng)自20世紀90年代以來，一直是我國電力行業(yè)中的熱點之一。它既是電力建設的需要也是市場的需要，我國每年變電站的數(shù)量以3%～5%的速度增長，每年有千百座新建變電站投入運行；同時根據(jù)電網(wǎng)的要求，每年又有不少變電站進行技術改造，以提高自動化水平。近幾年來我國變電站綜合自動化技術，無論從國外引進的，還是國內自行開發(fā)研制的系統(tǒng)，在技術和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。
但工程實際當中，部分變電站綜合自動化系統(tǒng)功能還不能充分發(fā)揮出來，存在問題較多，缺陷率很高，不能實現(xiàn)真正的無人值班。
1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問題
1.1 技術標準問題
目前變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計還沒有統(tǒng)一標準，因此標準問題（其中包括技術標準、自動化系統(tǒng)模式、管理標準等問題）是當前迫切需要解決的問題。
1.1.1 生產廠家的問題
目前在變電站綜合自動化系統(tǒng)選型當中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面，產品質量不過關，系統(tǒng)性能指標達不到要求等情況，主要有以下問題：
?由于變電站綜合自動化設備的生產廠家過分重視經(jīng)濟利益，用戶又過分追求技術含量，而不重視產品的性能及實用性，因而一批技術含量雖較高，但產品并不過關，甚至結構、可靠性很差的所謂高技術產品不斷被使用。廠家只要有人買就生產，改進的積極性不高，甚至有些產品生產過程中缺乏起碼的質量保證措施，有些外購部件更是缺乏管理，因而導致部分投產的變電站問題較多；
?有些廠家就某產品只搞技術鑒定，沒搞產品鑒定；
?另外，生產廠家對變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能、作用、結構及各項技術性能指標宣傳和介紹不夠，導致電力企業(yè)內部專業(yè)人員對系統(tǒng)認識不透徹，造成設計漏洞較多。
1.1.2 不同產品的接口問題
接口是綜合自動化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU、保護、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設備之間的通信。這些不同廠家的產品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協(xié)調數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等問題。當不同廠家的產品、種類很多時，問題會很嚴重。
如果所有廠家的自動化產品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標準，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產品的特點進行選擇，以滿足自身的使用要求。
1.1.3 抗干擾問題
關于變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統(tǒng)上的變電站綜合自動化設備出廠時抗干擾試驗手段相當原始，僅僅做一些開關、電焊機、風扇、手提電話等定性實驗，到現(xiàn)場后往往也只加上開合斷路器的試驗，一直沒有一個定量的指標，這是一個極大的隱患。
變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運行的基礎，選擇時應注意， 合格的自動化產品，除滿足一般檢驗項目外，主要還應通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1 MHz脈沖干擾試驗、靜電放電干擾試驗、輻射電磁場干擾試驗、快速瞬變干擾試驗。
1.1.4 傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡的選擇問題
變電站和調度中心之間的傳輸規(guī)約。目前國內各個地方情況不統(tǒng)一，變電站和調度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約，如部頒CDT、SC-1801、DNP3.0等。
1995年IEC為了在兼容的設備之間達到互換的目的，頒布了IEC 60870-5-101傳輸規(guī)約，為了使我國盡快采用遠動傳輸?shù)膰H標準，1997年原電力部頒布了國際101規(guī)約的國內版本DL/T 634-1997，并在1998年的桂林會議上進行了。該規(guī)約為調度端和站端之間的信息傳輸制定了標準，今后站端變電站綜合自動化設備與遠方調度傳輸協(xié)議應采用101規(guī)約。
站內局域網(wǎng)的通信規(guī)約。目前許多生產廠家各自為政，造成不同廠家設備通信連接的困難和以后維護的隱患。
1997年IEC頒布了IEC 60870-5-103規(guī)約，國家經(jīng)貿委在1999年頒布了國際103規(guī)約的國內版本DL/T 667-1999，并在2000年的南昌會議上進行了，103規(guī)約為繼電保護和間隔層（IED）設備與變電站層設備間 的數(shù)據(jù)通信傳輸規(guī)定了標準，今后變電站綜合自動化系統(tǒng)站內協(xié)議要求采用103規(guī)約。
電力系統(tǒng)的電能計量傳輸規(guī)約。對于電能計量采集傳輸系統(tǒng)，IEC在1996年頒布的IEC 60870-5-102標準，即我國電力行業(yè)標準DL/T 719-2000，是我們在實施變電站電能計量系統(tǒng)時需要遵守的。
上述的三個標準即常說的101、102、103協(xié)議，運用于三層參考模型（EPA）即物理層、鏈路層、應用層結構之上，是相當一段時間里指導變電站綜合自動化技術發(fā)展的三個重要標準。這些國際標準是按照非平衡式和平衡式傳輸遠動信息的需要制定的，完全能滿足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡拓撲結構，將得到廣泛應用。
IECTC57即將制定無縫遠動通信體系結構，具有應用開放和網(wǎng)絡開放統(tǒng)一的傳輸協(xié)議 IEC 61850。該協(xié)議將是變電站(RTU或者變電站綜合自動化系統(tǒng))到控制中心的唯一通信協(xié)議，也是變電站綜合自動化系統(tǒng)，甚至控制中心的唯一的通信協(xié)議。目前各個公司使用的標準尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差，因此，在變電站綜合自動化系統(tǒng)建設和設備選型上應考慮傳輸規(guī)約問題，即在變電站和控制中心之間應使用101規(guī)約，在變電站內部應使用103規(guī)約，電能量計量計費系統(tǒng)應使用102規(guī)約。新的國際標準IEC 61850頒布之后，變電站綜合自動化系統(tǒng)從過程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。
1.1.5 開放性問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)不同廠家生產的設備的互操作性(互換性)；系統(tǒng)應能包容變電站自動化技術新的發(fā)展要求；還必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站綜合自動化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復開發(fā)，浪費了大量的財力物力。
另外，各種屏體及設備的組織方式不盡相同，給維護和管理帶來許多問題。
在我們現(xiàn)有的綜合自動化設備中，廠家數(shù)量較多,各廠不同系列的產品造成產品型號復雜，備品備件難以實現(xiàn)，設備運行率低的問題。
1.2 組織模式選擇的問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。如果一個變電站綜合自動化系統(tǒng)模式選擇合適的話，不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料，而且由于系統(tǒng)功能全、質量高、其可靠性高、可信度大，更便于運行操作。因此，把好變電站綜合自動化系統(tǒng)的選擇關，意義十分重大。
目前應用較廣泛的變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構形式主要有集中式、分散與集中相結合和全分散式三種類型。現(xiàn)將三種結構形式的特點簡述如下。
集中式：集中式結構的變電站綜合自動化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關量和數(shù)字量等信息，集中進行計算與處理，分別完成微機控制、微機保護和一些自動控制等功能。這種系統(tǒng)結構緊湊、體積小、可減少占地面積、造價低，適用于對35 kV或規(guī)模較小的變電站，但運行可靠性較差，組態(tài)不靈活。
分散與集中相結合：分散與集中相結合的變電站綜合自動化系統(tǒng)是將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關柜內，而高壓線路和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結構。此結構形式較常用，它有如下特點：
?10～35 kV 饋線保護采用分散式結構，就地安裝，可節(jié)約控制電纜，通過現(xiàn)場總線與保護管理機交換信息。
?高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏結構，保護屏安裝在控制室或保護室中，同樣通過現(xiàn)場總線與保護管理機通信，使這些重要的保護裝置處于比較好的工作環(huán)境，對可靠性較為有利。
?其他自動裝置中，如備用電源自投控制裝置和電壓、無功綜合控制裝置采用集中組屏結構，安裝于控制室或保護室中。
全分散式：全分散式的變電站綜合自動化系統(tǒng)是以一次主設備如開關、變壓器、母線等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散，就地安裝在一次主設備屏（柜）上。站控單元通過串行口與各一次設備相連，并與管理機和遠方調度中心通信。它有如下特點：
?簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。
?減少了施工和設備安裝工程量。由于安裝在開關柜的保護和測控單元在開關柜出廠前已由廠家安裝和調試完畢，再加上鋪設電纜的數(shù)量大大減少，因此現(xiàn)場施工、安裝和調試的工期隨之縮短。
?簡化了變電站二次設備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。
?全分散式結構可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便，且抗干擾能力強，可靠性高。
上述三種變電站綜合自動化系統(tǒng)的推出，雖有時間先后，但并不存在前后替代的情況，變電站結構形式的選擇應根據(jù)各種系統(tǒng)特點和變電站的實際情況，予以選配。如以RTU為基礎的變電站綜合自動化系統(tǒng)可用于已建變電站的自動化改造，而分散式變電站綜合自動化系統(tǒng)，更適用于新建變電站。
由于微處理器和通信技術的迅猛發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術水平有了很大的提高，結構體系不斷完善，全分散式自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電站綜合自動化系統(tǒng)的選型提供了一個更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站綜合自動化系統(tǒng)應用的增多，無論是新建、擴建或技改工程，其綜合自動化系統(tǒng)的選型都應該嚴格執(zhí)行有關選型規(guī)定，力求做到選型規(guī)范化。經(jīng)選用的變電站自動化系統(tǒng)不僅要技術先進、功能齊全、性能價格比高，系統(tǒng)的可擴展性和適用性好，而且要求生產廠家具有相當技術實力，有一定運行業(yè)績和完整的質量保證體系、完善的售后服務體系。
1.3 電力管理體制與變電站綜合自動化系統(tǒng)關系問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設，使得繼電保護、遠動、計量、變電運行等各專業(yè)相互滲透，傳統(tǒng)的技術分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應變電站綜合自動化技術的發(fā)展，變電站遠動與保護專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設備劃分，但其內部聯(lián)系已經(jīng)成為不可分割的整體，一旦有設備缺陷均需要兩個專業(yè)同時到達現(xiàn)場檢查分析，有時會發(fā)生推諉責任的情況，造成極大的人力資源浪費，而且兩專業(yè)銜接部分的許多缺陷問題成為“兩不管地帶”，不利于開展工作。
在專業(yè)管理上，變電站綜合自動化設備的運行、檢修、檢測，尤其是遠動系統(tǒng)的實時性、遙測精度、遙信變位響應速度、信號復歸和事故總信號等問題仍需要規(guī)范和加強；對傳動實驗及通道聯(lián)測的實現(xiàn)、軟件資料備份等問題提出了新的課題內容。
1.4 運行維護人員水平不高的問題
解決好現(xiàn)行的變電站綜合自動化系統(tǒng)管理體制和技術標準等問題的同時，還要培養(yǎng)出一批高素質的專業(yè)隊伍。
目前，變電站綜合自動化系統(tǒng)絕大部分設備的維護依靠廠家，在專業(yè)管理上幾乎沒有專業(yè)隊伍，出了設備缺陷即通知相應的廠家來處理，從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。
要想維護、管理好變電站綜合自動化系統(tǒng)，首先要成立一只專業(yè)化的隊伍，培養(yǎng)出一批能跨學科的復合型人才，加寬相關專業(yè)之間的了解和學習。
其次，變電站綜合自動化專業(yè)的劃分應盡快明確，杜絕各基層單位“誰都管但誰都不管”的現(xiàn)象。變電站綜合自動化專業(yè)的明確，對于加強電網(wǎng)管理水平，防止電網(wǎng)事故具有重大意義。
2 結束語
近年來，通信技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，給變電站綜合自動化技術水平的提高注入了新的活力，變電站綜合自動化技術正在朝著網(wǎng)絡化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。
鑒于變電站綜合自動化系統(tǒng)當前還缺乏一個統(tǒng)一的國家標準，這就需要與之相關的各崗位的電力工作者 在實際操作過程中不斷總結經(jīng)驗，找到其規(guī)律性，不能因循守舊，而應根據(jù)具體情況，遵循科學、嚴謹?shù)墓ぷ髟瓌t，用發(fā)展的眼光來進行變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設，以保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質地運行。
摘 要： 本文論述了一種變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡的設計。該通信系統(tǒng)具有信息傳送效率高，安全、可靠性好，可擴展性強的特點。通信軟件應用RTOS開發(fā)平臺，采用先進的、標準的和成熟的通信網(wǎng)絡技術，充分考慮網(wǎng)絡的開放性、可擴充性等相關問題，并已成功應用于多家變電站。
關鍵詞： 變電站綜合自動化 通信網(wǎng) 接口 實時多任務操作系統(tǒng)
0. 引言
變電站是輸配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)的主要監(jiān)控點。近年來，隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，電壓等級和電網(wǎng)復雜程度也大大的提高。傳統(tǒng)變電站一次設備和二次設備已無法滿足降低變電站造價和提高變電站安全與經(jīng)濟運行水平這兩方面的要求。
而現(xiàn)在變電站所采用的綜合自動化技術是將站內繼電保護，監(jiān)控系統(tǒng)，信號采集，遠動系統(tǒng)等結合為一個整體，使硬件資源共享，用不同的模式軟件來實現(xiàn)常規(guī)設備的各種功能。用局域網(wǎng)來代替電纜，用主動模式來代替常規(guī)設備的被動模式。具有可靠、安全、便于維護等特點。
分散分層分布式是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向，這就對通信的可靠性提出了更高的要求，選擇一個可靠、高效的網(wǎng)絡結構，是解決問題關鍵。90年代中期，國內外曾掀起一場“現(xiàn)場總線熱”，但是由于技術上的原因以及采用設備總線時信息量大且傳輸較慢的特點，造成了現(xiàn)場總線存在多種標準，阻礙了其發(fā)展。以太網(wǎng)經(jīng)過若干年的發(fā)展，技術上日臻成熟。隨著嵌入式以太網(wǎng)微處理器的發(fā)展，以太網(wǎng)已十分便利的應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)。以太網(wǎng)具有高速、可靠、安全、靈活的特點，使其在變電站綜合自動化系統(tǒng)中有廣闊的應用前景。
1. 變電站通信系統(tǒng)結構
系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示。
從圖上可以看出：
1）管理和控制一體化局域網(wǎng)將無可爭議地選用以太網(wǎng)。
2）間隔級控制總線在FF-H2總線尚未成熟的情況下，工業(yè)級以太網(wǎng)和Profibus MMS（Manufacturing Messageing Specification制造廠信息規(guī)范）將是一個比較好的選擇。
3）可編程邏輯控制器PLC被發(fā)展成PCC(Programable computer controller),即用智能模塊實現(xiàn)邏輯及自動控制功能，它比常規(guī)的PLC具有可交流采樣、通訊組態(tài)方便等優(yōu)點。
2. 變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)的基本設計原則
通信在變電站綜合自動化占有重要的地位。其內容包括當?shù)夭杉刂茊卧c變電站監(jiān)控管理層之間的通信，變電站當?shù)嘏c遠方調度中心之間的通信。系統(tǒng)通訊網(wǎng)架的設計是十分關鍵的，本文從以下方面考慮變電自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)的設計：
1）電力系統(tǒng)的連續(xù)性和重要性，通訊網(wǎng)的可靠性是第一位的。
2）系統(tǒng)通訊網(wǎng)應能使通訊負荷合理分配，保證不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，保證通訊負荷不過載，應采用分層分布式通訊結構。此外應對站內通訊網(wǎng)的信息性能合理劃分，根據(jù)數(shù)據(jù)的特征是要求實時的，還是沒有實時性要求以及實時性指標的高低進行處理。另外系統(tǒng)通信網(wǎng)設計應滿足組合靈活，可擴展性好，維修調試方便的要求。
3）應盡量采用國際標準的通信接口，技術上設計原則是兼容目前各種標準的通信接口，并考慮系統(tǒng)升級的方便。
4）應考慮針對不同類型的變電所的實際情況和具體特點，系統(tǒng)通信網(wǎng)絡的拓撲結構是 靈活多樣的且具有延續(xù)性。
5）系統(tǒng)通信網(wǎng)絡應采用符合國際標準的通信協(xié)議和通信規(guī)約。
6）對于通信媒介的選用，設計原則是在技術要求上支持采用光纖，但實際工程中也考慮以屏蔽電纜為主要的通信媒介。
7）為加速產品的開發(fā)，保持對用戶持續(xù)的軟件支持，對用戶提出的建議及要求的快速響應，就要求擺脫小作坊式的軟件開發(fā)模式，使軟件開發(fā)從“小作坊階段”進入“大生產階段”， 采用先進的通信處理器軟件開發(fā)平臺實時多任務操作系統(tǒng)RTOS并開發(fā)應用與其之上的通信軟件平臺。
3. 通信網(wǎng)的軟硬件安裝
3.1.硬件的選擇
為了保證通信網(wǎng)的可靠性，通信網(wǎng)構成芯片必須保證在工業(yè)級以上，以滿足濕度、溫度和電磁干擾等環(huán)境要求。通訊CPU采用摩托羅拉公司或西門子公司的工控級芯片，通訊介質選擇屏蔽電纜或光纖。
3.2. 接口程序
采用國際標準的通信接口，技術上設計原則是兼容目前各種標準的通信接口，并考慮系統(tǒng)升級的方便。裝置通信CPU除保留標準的RS232/485口用于系統(tǒng)調試維護外，其它各種接口采用插板式結構，設計支持以下三類共七種方式：標準RS485接口，考慮雙絞線總線型和光纖星型耦合型；標準 Profibus FMS 接口，考慮雙絞線總線型、光纖環(huán)網(wǎng)、光纖冗余雙環(huán)網(wǎng)；標準Ethernet ，考慮雙絞線星型和光纖星型（通信管理單元考慮以上兩種類型的雙冗余配置）。
3.3. 通信協(xié)議和通信規(guī)約
系統(tǒng)通信網(wǎng)絡應采用符合國際標準的通信協(xié)議和通信規(guī)約，應建立符合變電站綜合自動化系統(tǒng)結構的計算機間的網(wǎng)絡通訊，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的實際要求，在保證可靠性及功能要求的基礎上，盡量注意開放性及可擴充性，并且所選擇的網(wǎng)絡應具有一定的技術先進性和通用性，盡量靠國際標準。長期以來，不同的變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用不同的通信協(xié)議和通信規(guī)約，如何實現(xiàn)不同系統(tǒng)的互連和信息共享成為一個棘手的問題，應采用規(guī)范化、符合國際標準的通信協(xié)議和規(guī)約。為此在系統(tǒng)中選用了應用于RS485網(wǎng)絡的IEC61870-5-103規(guī)約、應用于Profibus 的MMS行規(guī)以及應用于TCP/IP上的MMS行規(guī)。它們都具有可靠性、可互操作性、安全性、靈活性等特點。
4.通信軟件的設計與實現(xiàn)
通信軟件的設計涉及到多種設備的配合問題，本文只以DF3003變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡為例，介紹變電站綜合自動化系統(tǒng)通信軟件設計與運行原理。
4.1. 軟件功能與運行原理
在DF3003變電站綜合自動化系統(tǒng)中，采用二級分層分布式網(wǎng)絡。針對110KV中壓變電站的要求，我們可采取圖2所示的組網(wǎng)方式。后臺與主站都是一種監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能為監(jiān)視各智能單元的運行狀態(tài)，并能對各智能單元進行控制。而監(jiān)控系統(tǒng)為完成其主要功能所需要的各種數(shù)據(jù)都是由通訊轉換器DF3211或保護管理單元DF3210來提供的。因此，從數(shù)據(jù)流控制的角度來看，通訊程序主要完成智能單元運行狀態(tài)信息的上報和監(jiān)控系統(tǒng)控制信息的下發(fā)兩種功能。智能單元的運行狀態(tài)信息一般包括遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、電度數(shù)據(jù)、突發(fā)數(shù)據(jù)等。監(jiān)控系統(tǒng)的控制信息則包括遙控命令、對時命令、查詢命令等。本文中的變電自動化系統(tǒng)通訊程序所要完成的數(shù)據(jù)結構與函數(shù)過程如圖3所示。
4.2. 軟件開發(fā)平臺——RTOS
隨著應用的復雜化，對控制精度、智能化程度的要求越來越高，一個微處理器往往要同時完成很多任務。體現(xiàn)在變電站自動化通信產品中，由于信息采集量越來越大，信息交換越來越頻繁，簡單地用單一任務來輪詢，往往造成通信的“瓶頸”現(xiàn)象，如保護和測量設備采集到的實時信息無法及時向上傳遞。多任務編程的特點是：程序在功能上以任務的形式存在，
各個任務之間相對獨立，可通過操作系統(tǒng)提供的資源，進行任務間的信息交換和相互控制，可通過優(yōu)先級、時間片來控制各任務執(zhí)行的順序。多任務編程的特點打破了傳統(tǒng)軟件順序執(zhí)行的框架，便于程序的系統(tǒng)開發(fā)、調試及維護。實時多任務操作系統(tǒng)RTOS（Real Time Operating System）是面向21世紀嵌入式設計的基礎和標準開發(fā)平臺。高性能軟件開發(fā)平臺可以使嵌入式軟件程序的開發(fā)進入規(guī)?；彤a業(yè)化生產。有了高性能開發(fā)平臺，可以極大的提高軟件開發(fā)的效率，RTOS體現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)設計思想和一個開放的軟件框架，在此基礎上，可以設計一種更為通用的通用軟件平臺，軟件工程師可以在不大量變動系統(tǒng)其他任務的情況下增加或刪除一個通信規(guī)約；一個大項目開發(fā)的過程中，可以有多個工程師同時進行系統(tǒng)的軟件開發(fā)，各個人之間只要制訂好規(guī)程和協(xié)議即可，既縮短了開發(fā)時間，又降低了最終通信軟件產品對于具體某個人的依賴性。
4.3. 與因特網(wǎng)結合
通信管理單元提供內置的WEB-SERVER，可動態(tài)向外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這部分可采用在RTOS之上外購WEB—SERVER模塊來開發(fā)完成，更為方便的是，在設置各種系統(tǒng)參數(shù)和瀏覽現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)時，只需要一個標準的瀏覽器軟件，如Microsoft 的IE即可。
5. 改進的網(wǎng)架結構
當變電綜合自動化系統(tǒng)中的通信可靠性要求進一步提高時，可采用圖4所示的網(wǎng)架結構。即對通信管理單元和通道實行主備切換的模式，但這種模式對通信管理單元和通信切換器的要求較高。在這種模式下，當通信管理單元損壞或通道故障時均得到切換，因此這種模式更可靠、更安全。
6.結論
本文所述的變電站綜合自動化通信系統(tǒng)采用代表國際技術發(fā)展潮流，先進的、標準的和成熟的通信網(wǎng)絡技術。采用雙網(wǎng)網(wǎng)絡，雙機熱備用，光纖雙環(huán)冗余自愈系統(tǒng)，采用國際標準通信規(guī)約協(xié)議，充分考慮網(wǎng)絡的開放性、可擴充性及工程化的相關問題。本通信系統(tǒng)具有速度快，可靠性高，可擴展性強等特點，已經(jīng)成功的應用于多家變電站。
摘要：本文討論了變電站綜合自動化有關的技術要求和基本的功能配置，結合我國變電站自動化的研究及應用現(xiàn)狀，對其在工程應用中存在的問題進行了探討，并提出相應的理解及認識。
關鍵詞：變電站，綜合自動化，功能，智能單元
1． 引言
近年來，隨著電網(wǎng)運行水平的提高，各級調度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制，操作，反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。另一方面，當代計算機技術，通訊技術等先進技術手段的應用，已改變了傳統(tǒng)二次設備的模式，為簡化系統(tǒng)，信息共享，減少電纜，減少占地面積，降低造價等方面已改變了變電站運行的面貌?；谏鲜鲈颍冸娬咀詣踊伞盁衢T話題”已轉向了實用化階段，電力行業(yè)各有關部門把變電站自動化做為一項新技術革新手段應用于電力系統(tǒng)運行中來，各大專業(yè)廠家亦把變電站自動化系統(tǒng)的開發(fā)做為重點開發(fā)項目，不斷地完善和改進相應地推出各具特色的變電站綜合自動化系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)中的要求。
國外從80年代初開始進行研究開發(fā)，到目前為止，各大電力設備公司都陸續(xù)地推出系列化的產品。如ABB，SIEMENS,HARRIS等公司，90年代以來，世界各國新建變電站大部分采用了全數(shù)字化的二次設備；相應地采用了變電站自動化技術；我國開展變電站綜合自動化的研究及開發(fā)相比世界發(fā)達國家較晚，但隨著數(shù)字化保護設備的成熟及廣泛應用，調度自動化系統(tǒng)的成熟應用，變電站自動化系統(tǒng)已被電力系統(tǒng)用戶接受使用，但在電力部門使用過程中大致有兩方面的原則：一是中低壓變電站采用自動化系統(tǒng)，以便更好地實施無人值班，達到減人增效的目的；二是對高壓變電站（220kV及以上）的建設和設計來說，是要求用先進的控制方式，解決各專業(yè)在技術上分散、自成系統(tǒng)，重復投資，甚至影響運行可靠性。并且在實際的工程中尚存在以下主要問題：
(1)功能重復，表現(xiàn)在計量，遠動和當?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)所用的變送器各自設置，加大了CT，PT負載，投資增加，并且還造成數(shù)據(jù)測量的不一致性；遠動裝置和微機監(jiān)測系統(tǒng)一個受制于調度所，一個是服務于當?shù)乇O(jiān)測，沒有做到資源共享，增加了投資且使現(xiàn)場造成復雜性，影響系統(tǒng)的可靠性；
(2) 缺乏系統(tǒng)化設計 而是以一種”拼湊”功能的方式構成系統(tǒng)，致使 整個系統(tǒng)的性能指標不高,部分功能及系統(tǒng)指標無法實現(xiàn)。
（3）對變電站綜合自動化系統(tǒng)的工程設計缺乏規(guī)范性的要求，尤其是系統(tǒng)的各部分接口的通信規(guī)約，如涉及到不同廠家的產品，則問題更多，從而導致各系統(tǒng)的聯(lián)調時間長，對將來的維護及運行都帶來了極大的不便，進而影響了變電站自動化系統(tǒng)的投入率。
2． 變電站綜合自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能
2．1 微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：
1）．故障記錄
2）．存儲多套定值
3）．顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ?
4）．與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。
2．2 數(shù)據(jù)采集
包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)
1）．狀態(tài)量采集
狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。
保護動作信號則采用串行口（RS-232或RS485）或計算機局域網(wǎng)通過通信方式獲得。
2）．模擬量采集
常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值。饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。此外還有變壓器油溫，變電站室溫等非電量的采集。
模擬量采集精度應能滿足SCADA系統(tǒng)的需要。
3）．脈沖量
脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù)，實現(xiàn)電能測量。
2．3 事件記錄和故障錄波測距
事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。其SOE分辨率一般在1~10ms之間，以滿足不同電壓等級對SOE的要求。
變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
2．4 控制和操作閉鎖
操作人員可通過CRT屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應具有以下內容：
1）．電腦五防及閉鎖系統(tǒng)
2）．根據(jù)實時狀態(tài)信息，自動實現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能。
3）．操作出口應具有同時操作閉鎖功能
4）．操作出口應具有跳合閉鎖功能
2．5 同期檢測和同期合閘
該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)?？蛇x擇獨立的同期設備實現(xiàn)，也可以由微機保護軟件模塊實現(xiàn)。
2．6 電壓和無功的就地控制
無功和電壓控制一般采用調整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。
無功控制可由專門的無功控制設備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。
2．7 數(shù)據(jù)處理和記錄
歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：
1）．斷路器動作次數(shù)
2）．斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)
3）．輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄
的最大，最小值及其時間。
4）．獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間
5）．控制操作及修改整定值的記錄
根據(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調度中心實現(xiàn)。
2．8 人機聯(lián)系
2．9 系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心。
2．10與遠方控制中心的通信
本功能在常規(guī)遠動‘四遙’的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。
根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM應相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調度中心連接，通信規(guī)約應適應調度中心的要求，符合國標及IEC標準。
變電站綜合自動化系統(tǒng)應具有同調度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能，還應具有當?shù)剡\行維護功能。
2．11 防火、保安系統(tǒng)。從設計原則而言，無人值班變電站應具有防火、保安措施。
3．變電站綜合自動化的結構及模式
3．1 目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：
1）．分布式系統(tǒng)結構
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。這里所談的‘分布’是按變電站資源物理上的分布（未強調地理分布），強調的是從計算機的角度來研究分布問題的。這是一種較為理想的結構，要做到完全分布式結構，在可擴展性、通用性及開放性方面都具有較強的優(yōu)勢，然而在實際的工程應用及技術實現(xiàn)上就會遇到許多目前難以解決的問題，如在分散安裝布置時，惡劣運行環(huán)境、抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上存在的問題等等，就目前技術而言還不夠十分成熟，一味地追求完全分布式結構，忽略工程實用性是不必要的。
2）．集中式系統(tǒng)結構
系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機和后臺機構成的集控式結構，由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：前置管理機任務繁重、引線多，是一個信息‘瓶頸’，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，即在前置機故障情況下，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設計角度上節(jié)約開支，仍需鋪設電纜，并且擴展一些自動化需求的功能較難。在此值得一提的是這種結構形成的原由，變電站二次產品早期開發(fā)過程是按保護、測量、控制和通信部分分類、獨立開發(fā)，沒有從整個系統(tǒng)設計的指導思想下進行，隨著技術的進步及電力系統(tǒng)自動化的要求，在進行變電站自動化工程的設計時，大多采用的是按功能‘拼湊’的方式開展，從而導致系統(tǒng)的性能指標下降以及出現(xiàn)許多無法解決的工程問題。
3）．分層分布式結構
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級（站級）和就地單元控制級（段級）的二層式分布控制系統(tǒng)結構。
站級系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（SCS）、站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）、站工程師工作臺（EWS）及同調度中心的通信系統(tǒng)（RTU）：
站控系統(tǒng)（SCS）：應具有快速的信息響應能力及相應的信息處理分析功能，完成站內的運行管理及控制（包括就地及遠方控制管理兩種方式），例如事件記錄、開關控制及SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。
站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）：應對站內所有運行設備進行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運行信息功能，如擾動記錄、站內設備運行狀態(tài)、二次設備投入/退出狀態(tài)及設備的額定參數(shù)等。
站工程師工作臺（EWS）：可對站內設備進行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調試檢驗等功能，也可以用便攜機進行就地及遠端的維護工作。
上面是按大致功能基本分塊，硬件可根據(jù)功能及信息特征在一臺站控計算機中實現(xiàn)，也可以兩臺雙備用，也可以按功能分別布置，但應能夠共享數(shù)據(jù)信息，具有多任務時實處理功能。
段級在橫向按站內一次設備（變壓器或線路等）面向對象的分布式配置，在功能分配上，本著盡量下放的原則，即凡是可以在本間隔就地完成的功能決不依賴通訊網(wǎng)，特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線等功能的實現(xiàn)。
這種結構相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：
（1）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將‘危險’分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡。
（2） 可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。
（3） 站內二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調試維護。
3．2 基本的模式
1）．基本配置：
（1） 集中處理集中布置：將集控式屏、臺都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制室。
（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。
2）．基本模式：
（1） 對于新建變電站的自動化系統(tǒng)的設計方式：
A．對于容量較大、設備進出線回路數(shù)較多、供電地位重要且投資較好的變電站，可采用分層分布式結構的雙機備用系統(tǒng)，輔之相應的保護、測量、控制及監(jiān)測功能，并完成遠方RTU的功能。
B．對于容量較小，主接線簡單，供電連續(xù)性要求不高的變電站，宜取消常規(guī)的配置及前置機，采用單機系統(tǒng)，完成保護、測量、控制等功能的管理，并完成遠方RTU的功能。
（2） 對于擴建及改造現(xiàn)有的按常規(guī)二次系統(tǒng)設計的自動化系統(tǒng)設計方式：
A．改造項目可采用新配置的具有三遙（或四遙）功能的RTU,完成對老站保護動作信息、設備運行狀態(tài)及部分功能的測量，并對原有的常規(guī)二次設備進行必要的改造或RTU增加數(shù)據(jù)采集板，使之能與增設的自動化設備構成整體。
B．當擴建項目的范圍較大，用戶對自動化的要求較高，投資又允許時，通常采用自動化系統(tǒng)方案。
4． 幾個問題的認識及探討
4．1 變電站自動化的基本概念
變電站自動化是指應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術，通過計算機硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術；變電站綜合自動化是指將二次設備（包括控制、保護、測量、信號、自動裝置和遠動裝置）利用微機技術經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，它是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的綜合應用。其具有以下特征：
1）．功能綜合化：是按變電站自動化系統(tǒng)的運行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個的系統(tǒng)設計方案指導下，進行優(yōu)化組合設計，以達到協(xié)調一致的繼電保護及監(jiān)控系統(tǒng)?！C合’（INTEGRATED）并非指將變電站所要求的功能以‘拼湊’的方式組合，而是指在滿足基本要求的基礎上，達到整個系統(tǒng)性能指標的最優(yōu)化。表現(xiàn)在：
（1） 簡化變電站二次設備的硬件配置，盡量避免重復設計。如遠動裝置和微機監(jiān)測系統(tǒng)功能的重復設置，沒有達到信息共享。
（2） 簡化變電站各二次設備之間的互聯(lián)線，節(jié)省控制電纜，減少PT、CT的負載。力爭克服以前計量、遠動和當?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)所用的變送器各自設置，不僅增加投資而且還造成數(shù)據(jù)測量的不一致性。
（3） 保護模塊相對獨立，網(wǎng)絡及監(jiān)測系統(tǒng)的故障不應影響保護功能的正常工作；對于110kV及以上電壓等級變電站，由于其重要程度，應考慮保護、測量系統(tǒng)分開設置；而對于110kV以下低壓變電站，就目前的技術應用水平及工程應用角度而言，可以考慮將保護與測控功能合為一體的智能單元，這樣不但利于運行管理及工程組合，而且降低投資成本。
（4） 減少安裝施工和維護的工作量，減少總占地面積，降低總造價或運行費用。
（5） 提高運行的可靠性和經(jīng)濟性，保證電能質量。
（6） 有利于全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定控制。
2）．系統(tǒng)構成的數(shù)字化及模塊化：保護、控制、測量裝置的數(shù)字化（即采用微機實現(xiàn)，并具有數(shù)字化通信能力），利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。另外方便模塊的組態(tài)，適應工程的集中式、分布分散式和分布式結構集中式組屏等方式。
3）．操作監(jiān)視屏幕化：當變電站有人值班時，人機聯(lián)系在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機（或主機）上進行，當變電站無人值班時，人機聯(lián)系功能在遠方的調度中心或操作控制中心的主機或工作站上進行，不管那種方式，操作維護人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。
4）．運行管理智能化：體現(xiàn)在無人值班、人機對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫、開關操作及防誤操作閉鎖等方面，能夠減輕工作人員的勞動及人無法做到的工作。
4．2 變電站綜合自動化站內通信網(wǎng)絡的建立
變電站內傳送或交換的基本信息有：測量及狀態(tài)信息；操作信息；參數(shù)信息。根據(jù)信息傳送的性能要求，大致可分兩類考慮，一類要求實時響應較高的信息，如事故的檢出、告警、事件順序記錄和用于保護動作的信息，要求傳送速度較高；另一類是對時間響應要求不高的信息，如用于錄波、記錄及故障分析的信息，可允許較長的傳送時間。對于不同的數(shù)據(jù)亦有不同的安全性要求，站內通信網(wǎng)聯(lián)系站內各個智能單元、后臺監(jiān)控及遠方通信裝置，是整個系統(tǒng)的關鍵，根據(jù)實際系統(tǒng)結構及工程實際需要，大致按以下原則考慮：
1）．電力生產的連續(xù)性和重要性，通信網(wǎng)的可靠性應放在第一位．一方面應具有較強的抗干擾能力，以滿足溫度、濕度和電磁干擾等環(huán)境要求，另一方面應考慮備用措施。
2）．站內通信網(wǎng)應根據(jù)通信負荷的特點合理分配，保證不出現(xiàn)‘瓶頸’現(xiàn)象，通訊負荷不過載，對于大型變電站考慮100~256個負載節(jié)點，一般中小型變電站考慮不超過60~100個負載節(jié)點。通訊距離設計考慮不超過1kM.。
3）．站內通信網(wǎng)應滿足組合靈活、可擴展性好、具有較好的開放性以及調試維修方便的要求。宜采用總線形網(wǎng)絡。
4）．通信媒介的選用原則是盡量采用光纖，考慮到工程的經(jīng)濟性，仍可采用電纜作為主要的通信媒介，但電纜接口一般設有隔離變壓器，以抑制共模干擾．
5）．站內通信網(wǎng)的協(xié)議及規(guī)約應盡量符合國家及國際標準．
6）．站內通信網(wǎng)的站級通信網(wǎng)由于處于較佳的運行環(huán)境，其信息流較大（分布式集中布置），故可采用高速網(wǎng)；段級通信網(wǎng)根據(jù)實際工程需要，并且可能處于運行環(huán)境比較惡劣（分布式分散布置），因實際的信息量不是很大，可考慮慢速網(wǎng)（如現(xiàn)場總線或485通信方式）的環(huán)境。
4．3 實際工程設計的考慮
為了使實際工程工作可靠，維護方便，擴展靈活，易于用戶操作和管理，在系統(tǒng)不同的層次，需解決不同的問題。
1）．前置智能單元
前置智能單元是系統(tǒng)的基層，執(zhí)行系統(tǒng)最基本的功能，如保護、測量、控制等。我們希望這些基層模塊盡量不受網(wǎng)絡狀態(tài)的影響，特別是繼電保護裝置，要求在無網(wǎng)絡的狀態(tài)下能完成保護的基本功能，因此在設計基層裝置時，盡量采用自成一體的辦法。
為了提高基層功能模塊的質量，盡量采用通用化的模塊，因此硬件平臺的模塊化設計，在基層尤為重要。本著這種思想設計出有限品種的模塊，拼裝成不同的功能裝置，這對模塊設計成本的降低、生產的組織等均具有好處。
在實際應用中，為了減少基層模塊軟件對工程的依賴性（即工程有關部分的軟件），一種辦法將與工程有關的軟件改成系統(tǒng)配置文件存于可擦寫的存儲器內，另一種辦法是將與工程有關的（例如通信規(guī)約）軟件用一個獨立的模塊來實現(xiàn)。
2）．網(wǎng)絡通信層
為了保證網(wǎng)絡層的完好，應該注意對網(wǎng)絡層的監(jiān)視，這可以從后臺和前置兩個層次來實現(xiàn)，在硬件條件比較好的地方，可以采取兩個獨立通訊網(wǎng)絡工作，或同時工作，或者互為備用。
3）．后臺監(jiān)控
后臺監(jiān)控的操作、管理、維護是系統(tǒng)中用戶最關心的問題，為了減少用戶對廠家的依賴，在后臺軟件的設計中特別要注意人機界面的友善性，操作要方便、易學、易懂，功能的開放性，當系統(tǒng)中功能模塊的增加和減少或具有不同通信協(xié)議規(guī)約的設備加入，后臺監(jiān)控系統(tǒng)應能方便的增加及刪除，操作也簡單明了，不至于遇到上述問題時要修改后臺軟件。
摘要：科學技術的不斷發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文就變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念，在工業(yè)項目中的應用進行了闡述。
關鍵詞：變電站 綜合自動化系統(tǒng) 應用
隨著科學技術的不斷發(fā)展，計算機已滲透到了世界每個角落。電力系統(tǒng)也不可避免地進入了微機控制時代，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。
1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念
變電站綜合自動化系統(tǒng)以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項目中獲得成功的應用。
1.1 系統(tǒng)概念
1.1.1系統(tǒng)設計思想
完整的變電站綜合自動化系統(tǒng)除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余的全部控制、監(jiān)視、測量和報警功能均可通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成。變電站無需另設遠動設備，監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調的功能以及無人值班之需要。從系統(tǒng)設計的角度來看有以下特點：
(1)分布式設計。
系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結構，各控制保護功能均分布在開關柜或盡量靠近開關的控制保護柜上的控制保護單元，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機，各就地單元相互獨立，不相互影響。
(2)集中式設計。
系統(tǒng)采用模塊化、集中式立柜結構，各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機。
(3)簡單可靠。
由于用多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的繼電器，可大大簡化二次接線。分布式設計在開關柜與主控室之間接線；而集中式設計的接線也僅限于開關柜與主控室之間，其特點是開關柜內接線簡單，其余接線在采集、控制保護柜內部完成。
(4)可擴展性。
系統(tǒng)設計可考慮用戶今后變電站規(guī)模及功能擴充的需要。
(5)兼容性好。
系統(tǒng)由標準化之軟硬件組成，并配有標準的串行通訊接口以及就地的I/O接口，用戶可按照自己的需要靈活配置，系統(tǒng)軟件也能容易適應計算機技術的急速發(fā)展。
1.1.2系統(tǒng)規(guī)范
采用目前最為流行的工業(yè)標準軟件，UNIX操作系統(tǒng)，X窗口人機接口及TCP/IP網(wǎng)絡通訊規(guī)約。為滿足開放系統(tǒng)之要求，系統(tǒng)設計一般采用：可攜性軟件設計——容許硬件技術發(fā)展后之軟件轉換；標準計算機產品——容許整個系統(tǒng)高度兼容性能。
1.2 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)與用戶之間的交互界面為視窗圖形化顯示，利用鼠標控制所有功能鍵等標準方式，使操作人員能直觀地進行各種操作。一般來說，系統(tǒng)應用程序菜單為樹狀結構，用戶利用菜單可以容易到達各個控制畫面，每個菜單的功能鍵上均有文字說明用途以及可以到達哪一個畫面，每個畫面都有報警顯示。
所有系統(tǒng)之原始數(shù)據(jù)均為實時采集。
系統(tǒng)應用程序的每一項功能均能按用戶要求及系統(tǒng)設計而改編，以符合實際需要，并可隨變電站的擴建或運行需要而靈活地進行擴充和修改。一般情況下系統(tǒng)可按以下基本功能配置：(1)系統(tǒng)配置狀況；(2)變電站單線圖；(3)報警表；(4)事件表；(5)遙控修改繼電器整定值；(6)操作閉鎖；(7)電量報表；(8)趨勢圖。
1.2.1變電站單線圖
單線圖可顯示變電站系統(tǒng)接線上各控制對象的運行狀態(tài)并動態(tài)更新，例如：
(1)饋線開關之狀態(tài)，開關的狀態(tài)可用顏色區(qū)別。
(2)開關的操作由鼠標選擇對應之開關或刀閘。
(3)每路饋線之測量值可在同一畫面上顯示。
(4)繼電器整定值可修改。
1.2.2數(shù)據(jù)采集、處理
采集有關信息，如開關量、測量量、外部輸入訊號等數(shù)據(jù)，傳至監(jiān)控系統(tǒng)作實時處理，更新數(shù)據(jù)庫及顯示畫面，為系統(tǒng)實現(xiàn)其他功能提供必需的運行信息。
1.2.3運行監(jiān)視
系統(tǒng)的運行狀況可通過文字、表格、圖像、聲音或光等方式為值班人員及時提供變電所安全監(jiān)控所必需的全部信息。
(1)報警。
按系統(tǒng)實際需要，用戶可以指定在某些事件發(fā)生時或保護動作時自動發(fā)出報警，如一般可設置在以下情況發(fā)出報警：開關量突變(如保護跳閘動作)；斷路器位置錯位；模擬量超過整定值；變壓器保護動作(如瓦斯、溫度)。
模擬量之越限值可在線修改。每個報警均有時間、報警信息及確認狀態(tài)顯示。
(2)事件。
系統(tǒng)中所有動作事件，如繼電保護動作，斷路器、隔離開關、接地刀閘的操作等。均可自動打印及存入系統(tǒng)硬盤記憶，如設置對以下情況的事件進行記錄：所有報警信息；操作人員確認有關報警；開關的操作；繼電器動作和狀態(tài)信息；系統(tǒng)通訊狀況。
每個事件均有時間及有關信息文字說明，并可自動打印記錄。
1.2.4調整繼電器整定值
可通過系統(tǒng)主機或集中控制柜修改各繼電器的保護功能和整定值。所有遙改功能均為在線方式，修改完成后的定值將直接傳回對應的繼電器儲存。
1.2.5操作閉鎖
系統(tǒng)對所有操作對象均可設定閉鎖功能，以防止操作人員誤操作。
1.2.6模擬量采集及報表產生
采集的數(shù)據(jù)儲存於系統(tǒng)硬盤作為編輯報表的基礎。按變電站實際輸入的信號，可制作出不同的報表：有功電量日、月、年報表；饋線電流日、月、年報表。
1.2.7趨勢圖
趨勢圖提供操作人員快速及直觀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，趨勢圖可分為圖形式或表格式兩種。
2 變電站綜合自動化系統(tǒng)在工業(yè)項目中的應用
2.1 國產化變電站綜合自動化系統(tǒng)運用現(xiàn)狀
國產化的變電站綜合自動化系統(tǒng)在我院設計中用得并不多，其主要原因如下：(1)由于甲方、設計院對傳統(tǒng)的繼電器控制保護系統(tǒng)有長期的運行、設計和維護經(jīng)驗，故一般認為老系統(tǒng)的可靠性高；(2)國產化的變電站綜合自動化系統(tǒng)目前在國內尚未普及，僅在個別地區(qū)供電部門的大力推薦下，在當?shù)氐囊恍┳冸娬局虚_始嘗試這一新技術；(3)進口的變電站綜合自動化系統(tǒng)價格昂貴，只有部分大型新建的并由外資貸款的工程，由于外方對技術水平的要求，全套引進這部分的技術及設備；(4)目前操作人員的素質不高，對新系統(tǒng)缺乏了解。由于以上一些原因制約了變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的發(fā)展和運用。
2.2 變電站微機保護裝置系統(tǒng)應用實例
在我院一個35kV變電所改造工程中，成功地將國產的變電站微機保護裝置系統(tǒng)運用于終端變電站。施工圖設計初期采用的是傳統(tǒng)的電磁式繼電器保護，并設置了信號屏。
2.2.1微機保護系統(tǒng)與傳統(tǒng)保護系統(tǒng)的比較
傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)與微機保護裝置系統(tǒng)的主要區(qū)別，在于用微機控制的多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的電磁式繼電器，并取消了傳統(tǒng)的信號屏等裝置，相應的信號都輸入至計算機。為便于集中控制，采用集中式設計——將所有的控制保護單元集中布置，整個變電站二次系統(tǒng)結構非常簡單清晰，所有設備由微機保護屏、微機采集屏、交直流屏和監(jiān)控系統(tǒng)組成。屏柜的數(shù)量較傳統(tǒng)的設計方式大量減少。由于各種微機裝置均采用網(wǎng)絡通訊方式與當?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)進行通訊而不是傳統(tǒng)的接點輸出到信號控制屏，因此二次接線大量減少。同時由于采用了技術先進的當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)來取代占地多、操作陳舊的模擬控制屏，使得所有的操作更加安全、可靠、方便。
2.2.2微機保護的系統(tǒng)配置及監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)保護由下列裝置組成：
(1)線路保護裝置。
(2)主變保護裝置——可完成變壓器的主、后備保護。
(3)綜合保護裝置。
(4)線路保護裝置。
(5)電容器保護裝置。
(6)備用電源自投裝置。
(7)小電流接地檢測裝置。
(8)綜合數(shù)據(jù)采集裝置。
(9)監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能——數(shù)據(jù)采集、控制操作、畫面制作、監(jiān)視顯示、事故處理、制表與打印。
2.2.3設計微機保護系統(tǒng)時應注意的問題
(1)由于控制和保護單元都是采用微機裝置，故一些必要的開關量和模擬量應從開關柜引至微機采集、保護屏。根據(jù)控制和保護要求的不同，輸入的量也不同。
(2)開關柜與微機裝置之間的端子接線較簡單，大量的二次接線在微機采集控制單元和保護單元內部端子連接。
(3)傳統(tǒng)的繼電保護整定計算結果不能直接輸入到計算機，須轉換為計算機整定值。
該變電所投產運行后，除開始操作人員對微機系統(tǒng)不熟悉原因使用過控制保護單元的緊急手動按鈕外，基本上都在微機裝置和監(jiān)控計算機上操作，整個系統(tǒng)運行良好。
3 結束語
變電站微機自動化系統(tǒng)目前運用得還不夠廣泛，但在先進技術不斷發(fā)展的今天，變電站自動化系統(tǒng)以其系統(tǒng)化、標準化和面向未來的概念正逐步取代了繁瑣而復雜的傳統(tǒng)控制保護系統(tǒng)。
