研究綜合自動化系統(tǒng)在煤礦變電站中的應(yīng)用

王濤

摘 要：隨著近年來電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)得到廣泛普及應(yīng)用，煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)運行質(zhì)量直接影響煤礦的安全供電，所以本文主要針對綜合自動化系統(tǒng)在煤礦變電站中的應(yīng)用出現(xiàn)的問題進行探討分析。

關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動化系統(tǒng)；防誤功能；保護信息

變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)控屏幕化、運行管理智能化等特點，它的發(fā)展應(yīng)用提高了變電站安全、可靠、穩(wěn)定的運行水平，減輕了操作人員的工作量，使變電站的技術(shù)水平和管理水平得到全面的提高。礦井電網(wǎng)實現(xiàn)調(diào)度自動化；進一步發(fā)展實現(xiàn)無人值守的變電站也不是不可能的。變電站的調(diào)度是一個終端，綜合自動化系統(tǒng)的水平會直接影響到變電站調(diào)度自動化的水平。

1變電站綜合系統(tǒng)自動化的構(gòu)成

變電站綜合自動化系統(tǒng)主要分為，各種分布式保護測控裝置，現(xiàn)場總線，主控通信管理機，后臺計算機等組成。

2變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展歷程

我國對于變電站綜合自動化系統(tǒng)的研究開始于20 世紀(jì)80 年代中后期，到目前為止，其發(fā)展大致經(jīng)歷了三代。第一代變電站綜合自動化系統(tǒng)以RTU 為基礎(chǔ)，基于變送器及繼電保護與自動裝置等設(shè)備。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU，以實現(xiàn)“四遙”功能。有關(guān)重要信息（如保護信息等）通過硬接點送給RTU 裝置，RTU 的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。該類系統(tǒng)的特點：系統(tǒng)功能不強、硬件設(shè)備重復(fù)、整體性能指標(biāo)低、系統(tǒng)連接復(fù)雜、可靠性低，但其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，特別適合于老變電站的改造。第二代變電站綜合自動化系統(tǒng)是以單片機為基礎(chǔ)、按功能劃分硬件結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)。20 世紀(jì)80 年代后期，隨著以8051、8098 為代表的單片機技術(shù)的成熟，出現(xiàn)了大量的站內(nèi)微機化功能裝置，將這些微機化單元組合在一起，即形成了按功能分布的綜合自動化系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集單元（模擬量、開關(guān)量、脈沖量）、監(jiān)控主機（總控單元）、綜合監(jiān)控單元、微機保護單元，各單元大都由16 位或32 位單片機組成，各功能模塊間采用串行通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，可以采用雙絞線以RS485 接口連接。該類系統(tǒng)的特點：選用單片機負責(zé)數(shù)據(jù)采集，使工控機從大量單調(diào)的數(shù)據(jù)采集工作中解脫出來，去完成較復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)學(xué)計算等工作。該類系統(tǒng)具有較強的在線功能，各種功能比較完善，且人機界面較好，但系統(tǒng)仍然比較復(fù)雜，連接電纜較多，系統(tǒng)可靠性不高。

第三代變電站綜合自動化系統(tǒng)是以現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的分散式綜合自動化系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是20 世紀(jì)90 年代新興起的一種先進工業(yè)控制技術(shù)，是應(yīng)用于自動化系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)，隨后局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)向分散式發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。第三代變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可劃分為二個層次：第一層是分散控制層，包括保護設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備、智能設(shè)備、指示儀表等（該層由獨立的保護及I/O 組成）；第二層通常為站級計算機，實現(xiàn)變電站級的協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制，并實現(xiàn)與遠方調(diào)度中心的聯(lián)通。

該類系統(tǒng)具有以下特點：簡化了變電站二次設(shè)備的配置，大大縮小了控制室的面積；減少了施工和設(shè)備安裝工作量；簡化了二次設(shè)備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜；可靠性高、組態(tài)靈活、檢修方便。由于技術(shù)的發(fā)展，上述各類變電站綜合自動化系統(tǒng)的推出雖有時間先后但不存在前后替代的情況，各類系統(tǒng)可以根據(jù)變電站的實際情況予以選配。如以RTU 為基礎(chǔ)的變電站綜合自動化系統(tǒng)可用于已建變電站的系統(tǒng)改造，而分散式系統(tǒng)更適用于新建變電站。

3綜合自動化變電站設(shè)計的技術(shù)問題

3.1 信息誤報

目前，趙各莊礦變電站使用的通信結(jié)構(gòu)全部為分層分布式，即分散加集中控制方式。保護單裝置分散安裝時，一般都是安裝于單個設(shè)備間隔內(nèi)，距離主控室較遠，最長在200 m 以上。通信方式采用現(xiàn)場總線式，通信線常用平衡雙絞線，采用三線制接法，即接地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連。平衡雙絞線長度與傳輸速率成反比，在100 kb /s 速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度，只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100 m 長雙絞線最大傳輸速率僅為1 Mb /s，通信線過長造成整個網(wǎng)絡(luò)速度慢。同時，現(xiàn)場總線式一般采用RS-485 通信，通信線過長、所帶裝置過多時，通信管理機通信口其接入電阻相應(yīng)增大，電阻過大使信號傳速不穩(wěn)定。因此，通信速度慢加上接入電阻過大造成信號不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致誤報信息。趙各莊礦變電站當(dāng)前的通信方式絕大部分采用現(xiàn)場總線式，通信線采用平衡雙絞線。煤礦變電站值班人員均不同程度地反映后臺監(jiān)控速度慢或誤報信息。通信線過長無法改變，可以通過改變接入電阻值，避免后臺監(jiān)控誤報信息。

3.2 測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)

保護裝置在運行期間后臺監(jiān)控工作站出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的現(xiàn)象，檢查后臺數(shù)據(jù)庫間隔設(shè)置、單個點名配置、后臺機監(jiān)控畫面定義、后臺單裝置地址配置、通信狀況均正常。經(jīng)判斷認為后臺無異常。最后，檢查保護裝置，保護裝置本身測量數(shù)據(jù)正常，而數(shù)據(jù)在從保護裝置到后臺監(jiān)控傳輸、顯示的過程中出現(xiàn)問題。通過分析，對裝置逐臺檢查，發(fā)現(xiàn)有保護裝置地址與測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)裝置地址相同，懷疑因地址沖突造成，重新設(shè)置裝置地址，后臺數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。需要注意的是，這種情況的發(fā)生不是偶然，因為裝置投入運行后一直正常，當(dāng)某個裝置CPU 板損壞更換后才出現(xiàn)異常。維修調(diào)試人員利用其他裝置插件暫時替代，同時進行地址修改。而損壞插件返廠修好后直接安裝回原CPU 板損壞的裝置，原地址保持不變。所以，裝置同時運行時造成地址沖突，使后臺測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，嚴重時可能造成誤操作，需要特別注意類似問題。

3.3網(wǎng)絡(luò)速度慢

當(dāng)前趙各莊礦變電站部分綜合自動化系統(tǒng)采用單網(wǎng)單后臺通信模式，即計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用1 個后臺，通信形式采用1 個通信網(wǎng)絡(luò)，全站保護裝置通過一個通信管理機實現(xiàn)通信； 通信管理機有2 個通信口，CANA 和CAN B，每個口最多連接32 臺裝置。若裝置過多使通信網(wǎng)絡(luò)冗余度不夠，會造成通信網(wǎng)絡(luò)速度慢，計算機監(jiān)控各種需要量反應(yīng)時間長，給值班人員正常操作及運行狀況判斷造成不便。

4結(jié)語

在煤礦變電站綜自系統(tǒng)運行一段時間后，會出現(xiàn)不同類型的問題，有些是維護人員不了解設(shè)備特點導(dǎo)致的，有些是設(shè)備固有設(shè)計問題。無論是何種原因，要求操作人員認真分析，進一步熟悉綜合自動化系統(tǒng)，掌握更多綜合自動化技術(shù)，以確保煤礦安全供電。

參考文獻：

[1]徐偉麗徐亞軍.煤礦變電站綜合自動化系統(tǒng)常見問題及分析[J]中州煤碳.2014（8）：99-100

[2]盧偉洪.探討220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J]廣東科技.2008（12）：145-147

（作者單位：河北省唐山市開灤趙各莊礦業(yè)有限公司）