變電站綜合自動(dòng)化探索

巫國(guó)榮

（江蘇省電力公司江陰市供電公司， 江蘇江陰214400）

變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，它能代替常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，彌補(bǔ)了常規(guī)繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。因此，變電站綜合自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)變電站存在的問題

1.1 安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求

傳統(tǒng)的變電站大多數(shù)采用常規(guī)的設(shè)備，尤其是二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等（有不少變電站沒有自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置）采用電磁型或晶體管式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高，本身又沒有故障自診斷的能力，只能靠一年一度的整定值的校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題，才進(jìn)行調(diào)整與檢修或必須等到保護(hù)裝置發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)后才能發(fā)現(xiàn)問題。

1.2 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平和生活質(zhì)量不斷提高，家用電器、個(gè)人計(jì)算機(jī)越來越多地進(jìn)入各家各戶。不僅各工礦企業(yè)，而且居民用戶對(duì)保證供電質(zhì)量的要求也越來越高。衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是頻率和電壓，目前還應(yīng)考慮諧波問題。頻率主要由發(fā)電廠調(diào)節(jié)、保證。而電壓的合格，不能單靠發(fā)電廠調(diào)節(jié)，各變電站，特別是樞紐變電站也應(yīng)該通過調(diào)節(jié)分接頭位置和控制無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，使其運(yùn)行在合格范圍內(nèi)。但傳統(tǒng)的變電站，大多數(shù)不具備調(diào)壓手段，至于諧波污染造成的危害，還沒有引起足夠的重視和采取有力的解決措施，且缺乏科學(xué)的電能質(zhì)量考核辦法，不能滿足目前發(fā)展的電力市場(chǎng)的需求。

1.3 占地面積大，增加了征地投資

實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化的變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，在一次設(shè)備方面，目前還沒有多大的差別，而差別較大的是二次設(shè)備。傳統(tǒng)的變電站，二次設(shè)備多數(shù)采用電磁式或晶體管式，體積大、笨重，因此，主控制室、繼電保護(hù)室占地面積大。這對(duì)于人口眾多的我國(guó)，特別是對(duì)人口密度很大的城市來說，是一個(gè)不可忽視的問題。如果變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，則會(huì)大大減少占地面積，這對(duì)國(guó)家眼前和長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益都是很有意義的。

2 變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)

2.1 提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率。

由于在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中包括有電壓、無功自動(dòng)控制功能，故對(duì)于具備有載調(diào)壓變壓器和無功補(bǔ)償電容器的變電站，可以大大提高電壓合格率，保證電力系統(tǒng)主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全，使無功潮流合理，降低網(wǎng)損，節(jié)約電能損耗。

2.2 提高變電站的安全、可靠運(yùn)行水平

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)，絕大多數(shù)都是由微機(jī)組成的，它們多數(shù)具有故障診斷功能。除了微機(jī)保護(hù)能迅速發(fā)現(xiàn)被保護(hù)對(duì)象的故障并切除故障外，有的自控裝置并兼有監(jiān)視其控制對(duì)象工作是否正常的功能，發(fā)現(xiàn)其工作不正常及時(shí)發(fā)出告警信息。更為重要的是，微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)型自動(dòng)裝置具有故障自診斷功能，這是當(dāng)今的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)比其常規(guī)的自動(dòng)裝置或四遙裝置突出的特點(diǎn)，這使得采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站一、二次設(shè)備的可靠性大大提高。

2.3 提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平

變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，監(jiān)視、測(cè)量、記錄、抄表等工作都由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行，既提高了測(cè)量的精度，又避免了人為的主觀干預(yù)，運(yùn)行人員只要通過觀看屏幕，對(duì)變電站主要設(shè)備和各輸、配電線路的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)便一目了然。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有與上級(jí)調(diào)度通信功能，可將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)及時(shí)送往調(diào)度中心。使調(diào)度員能及時(shí)掌握各變電站的運(yùn)行情況，也能對(duì)它進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)與控制，且各種操作都有事件順序記錄可供查閱，大大提高運(yùn)行管理水平。

3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)探索

3.1 后臺(tái)監(jiān)控機(jī)機(jī)型的選擇

由于后臺(tái)監(jiān)控機(jī)要求實(shí)時(shí)運(yùn)行，處理的數(shù)據(jù)量比較大，響應(yīng)速度快，而且處在強(qiáng)電磁環(huán)境，所以一般普通計(jì)算機(jī)無法滿足要求，在選擇時(shí)應(yīng)選擇高性能工控機(jī)。高性能工控機(jī)能夠在強(qiáng)電磁環(huán)境工作，抗干擾性能強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行，硬件設(shè)備工作穩(wěn)定性好，能夠滿足變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。目前在一些變電站，由于后臺(tái)監(jiān)控機(jī)使用商用機(jī)、家用機(jī)和其它計(jì)算機(jī)，已經(jīng)出現(xiàn)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)損壞而不能工作情況。高性能工控機(jī)能夠保證變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 后臺(tái)監(jiān)控機(jī)不間斷電源的解決方案

在一些變電站中，沒有為后臺(tái)監(jiān)控機(jī)配置不間斷電源，使用的是站用變交流電源。使用站用變交流電源存在下列弊端:一是當(dāng)系統(tǒng)停電時(shí)，后臺(tái)監(jiān)控機(jī)失去電源，不能工作；二是站用變交流電壓波動(dòng)較大，電壓質(zhì)量有時(shí)不合格，有時(shí)電壓高，燒毀計(jì)算機(jī)，有時(shí)電壓低，計(jì)算機(jī)不能工作，不能給后臺(tái)監(jiān)控機(jī)提供合格的電源；三是當(dāng)站用變一次熔斷器熔斷時(shí)，后臺(tái)監(jiān)控機(jī)失去電源;四是當(dāng)10 kV系統(tǒng)接地時(shí)，站用變交流電源受到嚴(yán)重的諧波干擾，影響后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的正常工作。所以，綜自變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)配備不間斷電源，以防止站用電出現(xiàn)故障時(shí)確保監(jiān)控系統(tǒng)正常工作，特別是在發(fā)生事故后可以保證各種信息不至于丟失。但是，配置不間斷電源會(huì)增加變電站的建設(shè)成本，而且，電池的使用壽命也較短，容量也不大，故而可以采用如下方案:配置能將直流逆變成交流的逆變器，以站內(nèi)直流蓄電池為逆變器的直流電源，逆變成交流后供給后臺(tái)監(jiān)控機(jī)使用，容量選擇1 000 VA左右。配置這種逆變器，不用另外購(gòu)置直流蓄電池，節(jié)省投資，而且變電站蓄電池具有容量大、壽命長(zhǎng)、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)事故和預(yù)警音響信號(hào)

一些變電站的保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的事故和預(yù)警音響信號(hào)受后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的控制，當(dāng)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)不能工作時(shí)，事故和預(yù)警音響信號(hào)則不能發(fā)出，不能提示值班人員處理事故或故障，嚴(yán)重影響變電站的安全運(yùn)行，對(duì)于這種情況，應(yīng)與廠家聯(lián)系，共同處理，將保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的事故和預(yù)警音響信號(hào)獨(dú)立出來，不受后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)控制，防止發(fā)生后臺(tái)監(jiān)控機(jī)不工作時(shí)發(fā)不出保護(hù)事故和預(yù)警音響信號(hào)情況。

結(jié)語(yǔ)

配電自動(dòng)化是城網(wǎng)建設(shè)和改造中現(xiàn)代化管理的重要手段。目前電力供應(yīng)主要的問題是城市進(jìn)戶線路截面小，電表容量不足，供電質(zhì)量難以滿足生活用電需求。農(nóng)網(wǎng)也有結(jié)構(gòu)薄弱、線損過大、可靠性不高、收費(fèi)不合理等問題，因此，加強(qiáng)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)和改造是提高供電質(zhì)量、開拓電力市場(chǎng)、促進(jìn)用電消費(fèi)及拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一項(xiàng)重要措施。城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)和改造必須依靠科技的進(jìn)步，采用先進(jìn)的技術(shù)。配電自動(dòng)化主要包括變電站自動(dòng)化和饋線自動(dòng)化。因此，發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化也是當(dāng)前城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)和改造的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。

[1]廣東省電力設(shè)計(jì)研究院.電力設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)秀論文集（下冊(cè)）[M].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2008.

[2]付周興.電力系統(tǒng)自動(dòng)化[M].中國(guó)電力出版社 ，2006.

[3]劉家軍.微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社 ，2001.