數字化變電站綜合自動化系統的問題分析及處理建議

于京燕，喬國帥，劉 騰

(1.河北省電力公司石家莊培訓中心，石家莊 050021；2.衡水供電公司，河北 衡水 053000；3.濟源供電公司,河南 濟源 454650 )

綜合自動化技術不僅增強了電網調度和輸電配電的可靠性，而且大大降低了變電站建設的總投資。隨著無人值班改造方案的進一步實施，電網建設的現代化水平不斷提高，使220 kV及以上電壓等級的超高壓變電站實現無人值班成為現實。尤其是近年來，智能化開關，光電式電流、電壓互感器，計算機高速網絡，變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，數字化變電站已逐步得到普及和應用。

1 系統的主要功能

數字化變電站采用信息化手段，應用智能化開關、光電互感器等智能化電氣設備對變電站進行監(jiān)控、事故診斷等，可有效減少員工勞動強度，避免誤操作。數字化變電站綜合自動化系統的主要功能包括：微機保護，數據采集，故障錄波測距和事件記錄，控制和操作閉鎖，電壓和無功就地控制，數據處理和記錄，同期檢測和同期合閘，系統自診斷，GPS對時，遙視。

2 系統的特點

2.1 一次設備智能化

一次設備的信號回路和控制回路采用微處理器和光電技術，數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。也就是說，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。

2.2 二次設備網絡化

變電站內二次設備全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速網絡通信，通過網絡真正實現數據、資源共享。

2.3 站內通信網絡采用光纖通信

通信網絡采用光纖通信具有通信容量大，衰減小，不怕雷擊，抗電磁干擾能力強、抗腐蝕、可靠性高、敷設方便等優(yōu)點。

2.4 自動化更趨完善

控制和調節(jié)由計算機完成，減少勞動強度，避免誤操作；通過設備監(jiān)視和自診斷功能，延長了設備檢修周期，提高運行可靠性；變電站綜合自動化以計算機技術為核心，具有可發(fā)展、擴充的余地；二次接線簡單，整體布局緊湊，減少占地面積，降低變電站建設投資；設備可靠性高，維護方便，減少人為干預，大大減少人為誤操作事故。

3 系統存在的問題及處理建議

3.1 設計方面

3.1.1 對時接口不兼容

由于變電站內存在不同廠家的自動化裝置，其接口類型繁多，因此在實際應用中經常會遇到GPS對時接口與接收對時設備接口不兼容的問題，從而導致保護測控裝置不能接收GPS對時。

這一問題，可以由GPS廠家更換通信插件解決。但這種方法會造成工作的被動與延誤，并增大工程成本支出。因此，要徹底解決此問題，企業(yè)需在招標、談判采購時，充分考慮各種設備的接口問題，并在招標文件中明確接口格式。

通常情況下，變電站內設計2套GPS對時系統，1套用于綜合自動化系統，1套用于錄波系統。由于現在的GPS對時系統都有較多的輸出接口，使用1套GPS對時系統完全可以滿足全站所有系統的對時需求，因此建議在工程設計階段，僅設計1套GPS對時系統，這樣既可以滿足實際需要，又可以節(jié)約成本。

3.1.2 微機測控、備自投裝置利用率不高

微機測控裝置數量眾多，一方面導致設備利用率不高，另一方面也增加了設備運行維護的工作量。由于微機測控裝置都可以接入較多的開關量和模擬量，因此建議在工程設計階段，盡量壓縮微機測控裝置的數量，能合并的盡可能合并，避免把測控單元分得過細造成浪費和增加運行維護量。

現在大多數變電站高壓側采用內橋接線，并配有備自投保護裝置，備自投保護裝置都帶有一路操作箱，此操作箱可以用于內橋開關，無需再為內橋開關設置專門的操作箱，因此在設計時應以予考慮。

3.1.3 遙視系統無法充分發(fā)揮作用

遙視系統作為遠端監(jiān)控人員的“眼睛”，能夠實現現場圖像的實時遠傳，方便監(jiān)控人員對現場情況的了解。在很多情況下，遠端監(jiān)控人員只需通過遙視系統，就可以實現對遠方現場問題的處理，既提高了工作效率，又節(jié)約了成本，體現了數字化變電站的優(yōu)勢。但在實際工作中還存在一些問題：攝像頭數量不足，不能滿足實際需要；攝像頭安裝位置不合理，無法充分發(fā)揮其功能。因此建議在遙視系統設計時，以滿足功能為前提，合理確定攝像頭的數量和位置。工程設計部門在工程設計時，深入實地勘察，充分考慮現場情況，以現場勘察結果指導工程設計，保證遙視系統功能的充分發(fā)揮。

3.1.4 人性化設計欠缺

現在許多電網建設設計資料缺乏人性化，突出表現在項目施工完成了必要的功能，卻給現場工作帶來許多不便。如：變電站所有設備都在室內，而設計中為了美觀，大量采用各種彎管、直管，并將其直接埋于水泥地面下，給施工中二次電纜敷設帶來許多麻煩。因此建議設計人員多去現場，多與現場施工人員溝通交流，及時了解設計中的不足之處并加以糾正。

3.1.5 后臺監(jiān)控系統設計不合理

后臺監(jiān)控系統采用單機、單網結構,這種設計將會導致后臺監(jiān)控系統運行可靠性降低，影響變電站的安全、穩(wěn)定運行。同時，變電站實現綜合自動化后，很多的運行維護工作都需要通過微機裝置來完成，但綜合自動化裝置的硬件更新換代非常快，所選用的設備可能很快就變成落后產品且監(jiān)控軟件有時會存在難以發(fā)現的缺陷，從而導致監(jiān)控維護工作不能正常進行。

從多年工程實踐中得出，站內后臺監(jiān)控系統應采用雙機、雙網結構，當其中1臺后臺監(jiān)控機網絡中斷或有異常時，另1臺備用機將自動切換成主機運行。此外，在選擇數字化綜合自動化產品和后臺監(jiān)控系統軟件時，要考慮多方面因素，選擇一種運行穩(wěn)定、功能齊全、硬件配置相對超前的綜合自動化產品。

3.2 安裝調試方面

3.2.1 通信故障

通信是數字化變電站的神經部分，因其都是由細小的通信網組成，通常不被重視，一旦出現問題可能造成嚴重后果。通信部分在實際工作中主要存在以下問題：通信網線的防護措施不夠，例如有的通信網線沒有鋼鎧保護，很容易造成網線的損壞；變電站內的保護、測控、通信等設備采用多個廠家的產品，為了實現通信還需加裝規(guī)約轉換器，造成通信困難、通信中斷或不能通信等故障。

針對上述問題，建議加強通信網線的保護，例如加裝鋁塑管保護；變電站內的保護、測控、通信設備最好采用同一廠家的設備。如果受到廠家生產產品單一的限制，建議在設備采購時，統籌考慮招標采購方式，并在設備招標文件中明確通信接口規(guī)則等內容，這樣可以避免眾多產品間因接口不兼容出現的通信問題。

3.2.2 誤遙控運行設備造成事故

由于變電站增容、大修技改等工作，需在變電站對新增或改造單元的開關進行遙控(遙調)試驗，因此遠動數據庫關聯錯誤，就有可能造成誤遙控(遙調)運行開關而造成事故。所以建議在遙控(遙調)試驗前，先核對站端、遠端數據庫是否正確無誤再辦理工作票，并將運行開關的就地/遠方把手全部打到就地位置，僅把試驗開關的就地/遠方把手打到遠方位置。此外調度部門需派專門人員到現場參與遙控(遙調)試驗，所派人員對現場開關遙控(遙調)試驗的正確性予以確認，遙控(遙調)試驗成功后和現場配合試驗人員共同在遠動定值單上簽名并存檔。

3.3 驗收方面

3.3.1 忽視遙視系統細節(jié)驗收

遙視系統實現了現場圖像的實時遠傳，因此在系統驗收時，通常僅注重圖像質量、遠傳等主要參數的驗收，而忽略了其他細節(jié)。遙視系統一般由提供設備的廠家負責安裝，且安裝人員水平參差不齊。有時為了節(jié)省成本，經常出現隨意選用材料的現象：如室外攝像頭的固定桿，由于防腐不好，經常會出現驗收后不久就生銹的現象；室外攝像頭固定桿的基礎制作不牢固，雨季后經常出現傾斜；室外攝像頭固定桿的接地線連接不規(guī)范，不能和主接地網可靠連接，甚至根本沒有連接。上述問題，只要加強遙視系統安裝過程的管理，在驗收時把握好細節(jié)就很容易解決。

3.3.2 非標準微機保護功能錯誤或缺陷

由于各地實際運行情況的需要，經常出現不同特點、不同版本的非標準微機保護。非標準微機保護版本是廠家在標準微機保護版本平臺上做的修改調整，由于時間緊迫,經常出現邏輯修改錯誤和漏洞等問題，造成非標準微機保護功能錯誤或功能有缺陷，并且有的問題很難發(fā)現，極有可能給非標準微機保護的正常運行帶來重大隱患。

針對上述問題建議：非標準微機保護技術指標的制定部門加強與廠家技術部門的溝通，在技術協議書中做詳細具體的說明；廠家在產品出廠前對非標準微機保護的邏輯、功能做詳細的檢查試驗，確保正確無誤后方可出廠；要加強設備出廠前的跟蹤驗收，提前發(fā)現問題、解決問題；加強到貨的驗收，將驗收合格做為設備付款的必備條件。

3.4 運行維護方面

3.4.1 備用電源不穩(wěn)定

在最初的工程實踐中，曾以站內直流，輔以逆變的方式作為備用電源。但后來發(fā)現，在故障情況或事故狀態(tài)下，站內直流極不穩(wěn)定，容易造成網絡設備和通信設備的不正常工作，嚴重時甚至會造成事故狀態(tài)信息的丟失。為此，采用專用UPS對站內監(jiān)控后臺、網絡設備、光纖通信等進行供電，因為UPS可提供高精度、高穩(wěn)定性的電壓波形與頻率，具有承受電網波動或擾動(浪涌、跌落、諧波)、間斷甚至短時停電的能力，無論是線性負載或是非線性負載，UPS都具有低阻抗輸出的特性，因而極大地提高了運行的可靠性和穩(wěn)定性。

但不正確使用UPS，會影響其功能，甚至導致其損壞。因此，要禁止在UPS的輸出端亂接試驗設備。為防止過載、短路等情況損壞UPS電源，可以考慮采用在UPS輸出端插座備用插口上面加貼封條的措施。

3.4.2 后臺機運行維護管理缺位

目前，變電站后臺機的運行維護管理辦法還不完善，存在管理缺位的現象，主要表現為只重視后臺機防病毒的管理，在USB、串口、光驅等數據交換位置加上了封條，而忽視了后臺機的散熱和清理工作；忽視設備運行環(huán)境的管理，由于后臺機屬于常年運行設備，加上現場沒有通風除塵設備，時間久了后臺機內就會堆滿塵土，極可能造成后臺機藍屏、死機等故障，嚴重影響后臺機的正常運行。由于后臺機的故障多數與此有關，因此建議建立數據備份恢復制度，尤其是建立健全數據容災預案；遠動及后臺數據庫修改后及時做好數據備份，遠動或后臺系統出現故障、癱瘓時，可以準確、快速恢復系統運行；加強制度落實，管理人員督導設備維護人員每季度對后臺機進行一次清理，并在后臺機工作位置加通風和防塵設備。

4 結束語

數字化變電站在電能質量、可靠運行水平等方面具有傳統變電站無法比擬的優(yōu)勢，隨著各地變電站的無人值班改造，不久的將來綜合自動化數字化變電站將會全面普及。由于數字化變電站建設涉及部門多，技術含量高，工程資金量大，在數字化變電站建設過程中，仍將會存在許多問題，因此必須從變電站設計、招標、施工、驗收、監(jiān)理等環(huán)節(jié)加強管理，積極協調各部門關系，總結經驗，加強培訓，積極推廣典型設計，大力開展標準化建設，以標準化固化管理要求，努力提高變電站建設施工質量，確保電網的安全、穩(wěn)定運行。