淺析變電站綜合自動化系統中存在的問題

王占禮

吉林省建筑材料工業設計研究院，吉林長春 130062

近年來，我國變電站自動化系統技術，無論從國外引進的、還是國內自行開發研制的，在技術和數量上都有顯著的發展。其中一些220kV變電站、110kV變電站的設備已經具備了無人值守的條件。但部分系統從設計和運行情況來看，功能還不能充分發揮出來，存在問題較多。下面結合筆者運行經驗，對變電站綜合自動化系統的具體內容作以介紹，對綜合自動化變電站存在的問題加以分析。

1 變電站綜合自動化系統的基本內容和功能

變電站綜合自動化系統的基本內容包括：繼電保護、故障記錄、“五防”閉鎖、測控系統、通信系統五部分組成。

繼電保護包括線路保護、變壓器保護、電容器保護等。線路保護部分設有啟動元件、零序電流元件、零序方向元件、距離元件、振蕩閉鎖元件、TV斷線報警、 TA斷線報警、控制回路斷線報警及自動重合閘；變壓器保護由差動保護、復合電壓閉鎖過流保護、零序過電流保護、零序過電壓保護、過負荷保護及TV斷線保護幾部分組成；電容器保護由過電流保護、不平衡電流保護、過電壓保護、低電壓保護及不平衡電壓保護幾部分組成。故障記錄主要是記錄故障前后的電壓、電流的動態變化過程及開關量的狀態。在管理計算機系統中，利用計算機實現操作硬閉鎖。測控系統的主要內容是開關控制、變壓器調壓、補償電容器調壓、低頻減載、變電站的參數采集。經過通信聯網使變電站 實現了與調度系統的信息傳遞，從而完成“四遙”功能。

變電站自動化系統的主要功能就是實時進行電氣量的采集和電氣設備（如斷路器）狀態的監視、控制和調節，實現變電站正常運行的監視和操作，保證變電站的正常運行和安全。

2 變電站綜合自動化系統的現狀及存在的問題

2.1 系統的技術標準問題

變電站自動化系統的標準問題（如技術標準、系統模式、管理標準等）是當前迫切需要解決的問題。目前系統的設計還沒有統一標準，在系統設計選型當中存在著系統功能不夠全面，產品質量不過關，系統性能指標達不到要求等情況。一批產品雖然技術含量雖較高，但產品并不過關，甚至結構、可靠性很差的產品仍能不斷使用。有些廠家就某產品只組織技術鑒定，沒搞產品鑒定；另外，由于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。

2.2 不同產品的接口問題

接口是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與通信控制器、保護與通訊控制器、小電流接地裝置與通訊控制器、故障錄波與通訊控制器、無功裝置與通訊控制器、通訊控制器與主站、通訊控制器與模擬盤等設備之間的通訊。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、通訊規約等問題。當不同廠家的產品、種類很多時，問題會很嚴重。

2.3 系統的抗干擾問題

變電站自動化系統的抗干擾措施是保證變電站自動化系統可靠和穩定運行的基礎，選擇時應注意，合格的變電站自動化產品，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。

2.4 系統的傳輸規約和傳輸網絡選擇問題

要實現變電站自動化系統標準化，就要實現傳輸的標準化和傳輸網絡的標準化，做到傳輸和網絡的統一，才能實現變電站自動化系統內設備的互換性，這一點對于制造廠商和用戶都是非常有利的，對于變電站自動化技術的發展也是非常重要的。

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IEC60870-5-101傳輸規約，1997年原電力部頒布了國際101規約的國內版本DL/T634-1997。

1997年IEC頒布了IEC60870-5-103規約，國家經貿委在1999年頒布了國際103規約的國內版本DL/T667-1999。

1996年IEC頒布了IEC60870-5-102標準，即我國電力行業標準DL/T719-2000。

上述3個標準即常說的101、102、103協議，是相當一段時間內指導變電站自動化技術發展的3個重要標準。這些國際標準按照非平衡式和平衡式傳輸運動信息的需要制定，完全能滿足電力系統中各種網絡拓撲結構。

IECTC57即將制定無縫遠動通信體系結構，具有應用開放和網絡開放統一的傳輸協議IEC61850。該協議將是變電站(RTU或者變電站自動化系統)到控制中心的唯一通信協議，也是變電站自動化系統甚至控制中心的唯一的通信協議。

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目前，各個廠家使用的標準尚不統一，系統互聯和互操作性差，因此，在變電站自動化系統建設和設備選型上應考慮傳輸規約問題，即在變電站和控制中心之間應使用101規約，在變電站內部應使用103規約，電能量計量計費系統應使用102規約。新的國際標準IEC61850頒布之后，變電站自動化系統從過程層到控制中心將使用統一的通信協議。

2.5 系統的開放性問題

變電站自動化系統應能實現不同廠家生產的設備的互操作性（互換性）；變電站自動化系統應能包容變電站自動化技術新的發展要求；變電站自動化系統必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現有的變電站自動化系統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，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，為維護和管理帶來許多問題。同時，在現有的綜合自動化設備中，廠家數量較多,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，設備運行率低。

2.6 變電站自動化系統組織模式選擇的問題

變電站自動化系統實現的方案隨著變電站的規模、復雜性、變電站在電力系統的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數據流率的不同而變化。如果一個變電站自動化系統模式選擇合適的話，不僅可以節省投資、節約材料，而且由于系統功能全、質量高，其可靠性高、可信度大，更便于運行操作。因此，把好變電站自動化系統的選擇關意義十分重大。

目前應用較廣泛的變電站自動化系統的結構形式主要有集中式、分散與集中相結合和全分散式3種類型。

變電站結構形式的選擇應根據各種系統特點和變電站的實際情況，予以選配。由于微處理器和通信技術的迅猛發展，變電站自動化系統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的出現為變電站自動化系統的選型提供了一個更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站自動化系統應用的增多，無論是新建、擴建或技改工程，變電站自動化系統的選型都應該嚴格執行有關選型規定，力求做到選型規范化。經選用的變電站自動化系統不僅要技術先進、功能齊全、性能價格比高，系統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，有一定運行業績和完整的質量保證體系、完善的售后服務體系。

2.7 維護和使用壽命問題

到目前為止，幾乎所有的變電站綜合自動化系統，沒有一家產品是免維護的，在現場對設備異常的處理也只有針對情況更換插件或更換元件，更進一步的分析及更深入的檢查處理往往是請廠家幫助解決。同時設備的操作與事故處理比較煩瑣，有些地區對于無人值守變電站的一般操作仍然由“操作隊”到就地進行。變電站綜合自動化設備的壽命一般只有15年左右，運行壽命到期以后只能更換新的產品。

目前，變電站綜合自動化主要在處理速度、容量、精度以及事件記錄的分辨率等方面得到了提高，但是遠動終端、變電站綜合自動化本身的自檢及輸入輸出板的運行狀態監視卻沒有得到發展，例如UPS電源的檢測，遠動終端自檢信息的檢測等功能并沒有完善。

3 結論

鑒于變電站自動化系統當前還缺乏一個統一的國家標準，這就需要與之相關的電力工作者在實際操作過程中不斷總結經驗，找到其規律性，不能因循守舊，而應根據具體情況，遵循科學、嚴謹的工作原則，用發展的眼光來進行變電站自動化系統的建設，以保證電網安全、經濟、優質地運行。

[1]龔強，王津.地區電網調度自動化技術與應用[M].中國電力出版.

[2]趙欽增.關于增加遠動及相關設備信息的建議[J].電網技術.