220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)技術改造與新技術應用

鄧翔齡

摘要：經濟發(fā)展對電網(wǎng)運行、變電、負荷控制能力提出了更高的要求，尤其是在變電站自動化系統(tǒng)設計及應用上，如何設計一個自動化程度更好，運行更加穩(wěn)定安全的變電站綜合自動化控制系統(tǒng)，是擺在科研人員面前的一個難題。但是，伴隨著計算機技術、智能控制技術等的進步，為變電站自動化科技含量與控制水平的提高創(chuàng)造了條件。110kV及以下綜合自動化變電站的運行經驗，為220Kv綜合變電站的設計及建設提供了經驗和技術準備。本文根據(jù)新時期220kV綜合自動化變電站建設要求，就該系統(tǒng)設計當中所涉及到的防誤閉鎖功能和保護信息收集，針對新型智能監(jiān)控技術與藍牙技術等應用提出了自己的意見，希望對220kV綜合變電站的設計及應用提供一些幫助和啟示。

關鍵詞：220Kv；變電站；自動化；防誤閉鎖；監(jiān)控系統(tǒng)

變電站綜合自動化控制系統(tǒng)是一項非常復雜、科技含量非常高的自動化控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的技術水平、控制水平不僅影響到變電站的運行，甚至會間接的對整個局域電網(wǎng)的運行及安全造成影響。伴隨著經濟發(fā)展，電網(wǎng)運行不安全因素也在增多，美國2012年大停電事件給我國電網(wǎng)運行敲響了警鐘，也對我國電網(wǎng)的相關自動化控制系統(tǒng)設計、研發(fā)、功能、操控能力等提出了更高的要求。除了完善系統(tǒng)組成之外，還要求在科研當中將自動化領域的一些最先進的科研成果應用到系統(tǒng)當中，尤其是智能化控制科研成果，實現(xiàn)系統(tǒng)的高度自動化、智能化。

1新一代220Kv綜合自動化變電站設計技術問題分析

1.1防誤功能

微機五防技術是220kV綜合自動化變電站控制系統(tǒng)的核心部分，主要功能是控制系統(tǒng)的閉合與開合運行，在此基礎上實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制的目的。傳統(tǒng)的微機五防技術缺陷比較明顯，最近幾年在電氣自動化科研領域中將監(jiān)控系統(tǒng)與微機五防結合起來，形成了一種建立在監(jiān)控系統(tǒng)之上的微機五防技術，有效地增強了系統(tǒng)的控制能力。但是，微機五防的控制程序相對比較多，要經過模擬操作、軟解鎖命令、遙控操作和閉合命令等程序才能完成控制過程，其中主要由一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了操作失誤，整個系統(tǒng)的閉合就無法完成，也就是達不到防誤的效果，這是目前220kV綜合自動化變電站控制系統(tǒng)設計中的一個明顯的不足。現(xiàn)在的自動化控制功能的實現(xiàn)，主要依靠的是可編程控制器，這種控制器成本低，也能夠在一定程度上達到自動化控制的目的，控制功能的運行需要在輸入程序的基礎上進行，但是在程序運行方式上有一定幾率出現(xiàn)錯誤，因為本身控制器在長時間的使用過程中可能會出現(xiàn)變化，程序也會發(fā)生損壞。

最近幾年，微機五防科研活動也在不斷的發(fā)展進步，從收集到的資料來看，現(xiàn)在依然是在監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上將其與防誤閉鎖功能結合起來，使用更加先進的監(jiān)控系統(tǒng)及控制技術，來實現(xiàn)更好水平的監(jiān)視控制目的，達到更好的防誤閉鎖控制效果。尤其是現(xiàn)在計算機技術發(fā)展與進步，為防誤閉鎖功能水平的提高創(chuàng)造了條件。比如說更加先進的CPU、更加先進的集成化控制軟件、邏輯功能更加復雜的控制軟件與芯片、具有系統(tǒng)主動探測及檢查功能主動探測反饋式變電站自動化運行檢查系統(tǒng)等。尤其是可視化邏輯變成控制器的出現(xiàn)，增強了不同的運行條件下的系統(tǒng)防誤閉鎖控制能力。在此基礎上產生了更加先進的間隔防誤閉鎖，這種技術打破了不同防誤閉鎖系統(tǒng)的限制，能利用間隔和公用信息設置相關閉鎖程序，其適應力、控制力大為增強。目前來看研究主要集中在兩個方面上。（1）開發(fā)一款專用的防誤閉鎖軟件，并將其嵌入當前的綜合控制系統(tǒng)的總控單元和監(jiān)控的前置機內，根據(jù)變電站所有開關量與模擬量，及編程確定好的防誤規(guī)則，實現(xiàn)自動防誤閉鎖。（2）在網(wǎng)絡和協(xié)議（主要是以太網(wǎng)TCP/IP）在裝置間信息交換的基礎上進行防誤閉鎖控制，值得注意的是國外一些企業(yè)已經將這一功能集中到手機APP當中，實現(xiàn)了隨時隨地的防誤閉鎖操作目的。從圖2中可以看出電動遙控閉鎖接點編碼鎖，能夠根據(jù)計算機發(fā)出的指令實現(xiàn)快速閉鎖，并且在系統(tǒng)當中強制閉鎖功能，也就是在計算機指令無法完成的情況，采用人工操作的方式實現(xiàn)閉鎖，有效地應對自然災害之下無法完成閉鎖的問題。

2.2保護信息的采集及處理

220kV綜合自動化變電站監(jiān)控系統(tǒng)的運行是建立在充足的保護信息采集、分析的基礎上，在此基礎上判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，發(fā)出具體的操作指令，硬接點方式和串行通信是目前保護信息采集的主要形式，常規(guī)繼電保護之下只能使用硬接點方式收集保護信息，而計算機在整個系統(tǒng)中處于核心地位，對其保護則采用了硬接點與串行通信兩種方式。根據(jù)當前220kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)的相關技術資料來看，現(xiàn)在在該系統(tǒng)中的串行通信方式保護信息收集主要途徑。主要分為兩種類型：第一種，保護，信息收集裝置設計在監(jiān)控系統(tǒng)的公用信息工作站當中，在工作站當中根據(jù)反饋的信息來收集保護信息。第二種，保護信息收集裝置直接嵌入到綜合自動化信息的計算機當中，由計算機通過搜集公用信息工作站發(fā)出來的信息進行識別處理收集來的保護信息。而這種設計方式讓現(xiàn)在的保護信息收集受到了一定的影響，將保護信息收集裝置直接嵌入到監(jiān)控系統(tǒng)的功能信息工作站當中，在信息收集的過程中會受到各種通訊規(guī)約的影響，需要監(jiān)控系統(tǒng)和保護廠家之間通過反復的調試配合才能達到工作要求，在技術上具有一定的難度。更重要的是公用信息工作站有直流系統(tǒng)等智能裝置，通信之間可能在工作的過程上出現(xiàn)互相干擾而導致信息無法收集的情況出現(xiàn)。因此，建議將220kV綜合自動化變電站監(jiān)控系統(tǒng)的保護信息采集方式由嵌入式改為獨立式，也就是將其從監(jiān)控系統(tǒng)當中收集出來，利用可編程微型CPU設計終端監(jiān)測裝置，直接安裝在監(jiān)控終端當中，并人監(jiān)控終端的信息采集中，實行雙向傳輸信息，利用保護信息終端監(jiān)測與收集裝置對這些信息進行過濾，過濾原則根據(jù)編程確定，并將保護信息傳人給計算機。這種設計方式，讓監(jiān)控系統(tǒng)與保護信息的采集及處理分開，避免了相互制約與影響。

2新技術在220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)設計應用及發(fā)展情況

2.1新型智能監(jiān)控技術的應用

現(xiàn)在的220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)在現(xiàn)在的技術條件之下，對保護信息收集及監(jiān)控系統(tǒng)的依賴性比較大，如果這兩個系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，則很難保證系統(tǒng)運行的安全及整個變電站的正常工作。但是，由于監(jiān)控集成到調度中心之內才能看到，220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站的責任人員看不到，在這種情況下智能手機和APP就派上用場，設計一塊智能監(jiān)控的手機APP軟件，保證220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)工作人員能夠對整個變電站的運行隨時隨地進行監(jiān)控，改變了時間和距離的影響。當然，利用智能手機和APP，可以收集220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)中各個運行關鍵節(jié)點的運行數(shù)據(jù)，將其反映在整個系統(tǒng)的運行示意圖當中，一旦發(fā)生故障能夠快速的排除故障，增強故障反應能力。此外，在變電站的自動化運行過程中，一些檢修人員、工作人員會隨時進入現(xiàn)場，其操作行為可能影響到變電站的自動化運行，可以采用計算機視覺技術與即時通訊技術對現(xiàn)場移動物體進行自動識別，跟蹤現(xiàn)場工作人員的操作過程。此外，針對運行中的各種數(shù)據(jù)資料，計算機視覺技術也能做到指針式儀表標示值的自動檢定及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑸樽詣踊刂菩袨樘峁┗A和依據(jù)。

2.2藍牙技術在解決220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)布線問題中的應用

藍牙是一種比較先進的短距離安全傳輸技術，其依靠系統(tǒng)配對形成一對一的傳輸關系，而相互之間的設備傳輸之間不會對另外的設備藍牙傳輸造成影響，伴隨著藍牙技術的不斷進步，這種技術除了應用于通信行業(yè)之外，在工業(yè)生產當中的應用范圍也是越來越廣泛。這是因為傳統(tǒng)的220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)科技含量越來越高，傳統(tǒng)的布線方式已經無法滿足新系統(tǒng)的設計要求，以太網(wǎng)之下的布線難度極大，一旦出現(xiàn)故障需要較長的排查與處理時間。如果能夠將藍牙技術應用到布線當中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與語言通信的雙重功能，則能有效地解決這一問題。但是目前來看，困擾這一問題實現(xiàn)的條件主要有兩點，藍牙傳輸距離非常有限，并且受障礙物的影響比較明顯，在布置過程中需要進行藍牙傳輸節(jié)點設計，如何保證各個節(jié)點之間不會相互影響，是必須解決的一個問題。另外，藍牙技術并不能進行主動地、連續(xù)的傳輸，要想將其真正地應用到220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)當中，必須解決連續(xù)、主動傳輸?shù)膯栴}，這就需要一個智能化的裝置自動發(fā)出傳輸?shù)拿睿€要將其與中央計算機連接起來。以現(xiàn)在的技術研發(fā)能力，智能化控制裝置比較容易實現(xiàn)，而智能控制裝置如何與計算機進行連接是一個難題。

總之，220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)未來朝著更加智能化、更加安全、功能更加豐富的方向發(fā)展，這需要充分的技術依托，并能夠將各種先進技術比如說藍牙、CPU應用到系統(tǒng)建設當中，才能達到預期的發(fā)展目的，各地應該加大這一方面的科研投入，保證新技術研發(fā)順利進行。