淺析變電站綜合自動化改造中的問題和特點

聶延春

摘要:隨著“兩網”改造的深入和電網運行水平的提高,大量采用遠方集中監視、控制等變電站綜合自動化系統,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,也是電網發展的趨勢,將變電站由常規站改為綜自站漸漸成為一種趨勢。綜自改造后的變電站,其運行情況越來越依賴于自動化裝置的實用性及成熟性。該文就綜自改造中出現的問題及特點做出相應分析,以尋找解決這些問題的合理方案

關鍵詞:變電站;綜合自動化系統;問題;內容特點

變電站綜合自動化系統自20世紀90年代以來,一直是我國電力行業中的熱點之一。根據電網的要求,每年又有不少變電站進行技術改造,以提高自動化水平。通過先進的計算機技術、通信技術的應用,為新的保護和控制技術采用提供技術支持,解決過去能解決的變電站監視、控制問題,促進各專業在技術上、管理上配合協調,為電網自動化進一步發展提供基礎,提高變電站安全、可靠和穩定運行水平。因此,將變電站由常規站改造為綜自站已漸漸成為一種趨勢。

1 變電站綜合自動化系統的現狀及其存在的問題

目前變電站綜合自動化系統的設計還沒有統一標準,因此標準問題(其中包括技術標準、自動化系統模式、管理標準等問題)是當前迫切需要解決的問題。

生產廠家的問題 。目前在變電站綜合自動化系統選型當中存在著如所選系統功能不夠全面,產品質量不過關,系統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,導致電力企業內部專業人員對系統認識不透徹,造成設計漏洞較多。

不同產品的接口問題 。接口是綜合自動化系統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據接口方面溝通,需花費軟件人員很大精力去協調數據格式、通信規約等問題。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據接口遵循統一的、開放的數據接口標準,則上述問題可得到圓滿解決,用戶可以根據各種產品的特點進行選擇,以滿足自身的使用要求。

抗干擾問題 。關于變電站綜合自動化系統的抗干擾問題,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的抗干擾措施是保證綜合自動化系統可靠和穩定運行的基礎,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:1MHz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。

傳輸規約和傳輸網絡的選擇問題 。變電站和調度中心之間的傳輸規約。目前國內各個地方情況不統一,變電站和調度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規約,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傳輸規約,為了使我國盡快采用遠動傳輸的國際標準,1997年原電力部頒布了國際101規約的國內版本DL/T 634-1997,并在1998年的桂林會議上進行了發布。該規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議應采用101規約。站內局域網的通信規約。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規約,國家經貿委在1999年頒布了國際103規約的國內版本DL/T 667-1999,并在2000年的南昌會議上進行了發布,103規約為繼電保護和間隔層(IED)設備與變電站層設備間 的數據通信傳輸規定了標準,今后變電站綜合自動化系統站內協議要求采用103規約。電力系統的電能計量傳輸規約。對于電能計量采集傳輸系統,IEC在1996年頒布的IEC 60870-5-102標準,即我國電力行業標準DL/T 719-2000,是我們在實施變電站電能計量系統時需要遵守的。

上述的三個標準即常說的101、102、103協議,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中各種網絡拓撲結構,將得到廣泛應用。

2變電站綜合自動化系統的特點

變電站綜合自動化系統具有功能綜合化、系統結構微機化、測量顯示數字化、操作監視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統變電站二次系統不同的是:各個保護、測控單元既保持相對獨立,(如繼電保護裝置不依賴于通信或其他設備,可自主、可靠地完成保護控制功能,迅速切除和隔離故障),又通過計算機通信的形式,相互交換信息,實現數據共享,協調配合工作,減少了電纜和沒備配置,增加了新的功能,提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。

功能綜合化。變電站綜合自動化系統是各技術密集,多種專業技術相互交叉、相互配合的系統。它是建立在計算機硬件和軟件技術、數據通信技術的基礎上發展起來的。它綜合了變電站內除一次設備和交、直流電源以外的全部二次設備。微機監控子系統綜合了原來的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器柜、遠動裝置、中央信號系統等功能;微機保護子系統代替了電磁式或晶體管式的保護裝置;微機保護子系統和監控系統相結合,綜合了故障錄波、故障測距、無功電壓調節和中性點非直接接地系統等子系統的功能。

分級分布式微機化的系統結構。綜合自動化系統內各子系統和各功能模塊由不同配置的單片機或微型計算機組成,采用分布式結構,通過網絡、總線將微機保護、數據采集、控制等各子系統連接起來,構成一個分級分布式的系統。一個綜合自動化系統可以有十幾個甚至幾十個微處理器同時并行工作,實現各種功能。

測量顯示數字化。用CRT顯示器上的數字顯示代替了常規指針式儀表,直觀、明了;而打印機打印報表代替了原來的人工抄表,這不僅減輕了值班員的勞動強度,而且提高了測量精度和管理的科學性。

操作監視屏幕化。變電站實現綜合自動化,使原來常規龐大的模擬屏被CRT屏幕上的實時主接線畫面取代;常規在斷路器安裝處或控制屏上進行的分、合閘操作,被屏幕上的鼠標操作或鍵盤操作所取代;常規在保護屏上的硬連接片被計算機屏幕上的軟連接片所取代;常規的光字牌報警信號,被屏幕畫面閃爍和文字提示或語言報警所取代,即通過計算機上的CRT顯示器,可以監視全變電站的實時運行情況和對各開關設備進行操作控制。

結束語

近年來,通信技術和計算機技術的迅猛發展,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絡化、綜合智能化、多媒體化的方向發展。

變電站實現綜合自動化是今后發展的一種必然趨勢,其優越性在電能質量,變電站的安全、可靠運行水平等方面均有較好的體現。但由于綜自設備整體的技術還不夠成熟、穩定,所以在實施運行中總會出現各種不同的問題。本文旨在拋磚引玉,希望各位同仁能把自己工作中的經驗拿出來共同分享,以完善我們的綜合自動化技術。

參考文獻

[1]龔強, 王津. 地區電網調度自動化技術與應用. 北京: 中國電力出版社,2005.

[2]通過設備監視和自診斷,延長了設備檢修周期,提高了運行可靠性。

[3]變電站綜合自動化以計算機技術為核心,具有發展、擴充的余地。