綜合自動化系統在110?kV無人值守變電所的應用策略

鹿娟妮

[摘? ? 要]變電所綜合自動化系統能夠將變電所全部的控制、信號、測量等工作細節納入計算機系統當中，可以完全取代傳統控制保護屏。眾所周知，變電所綜合自動系統是電網調度自動化工作落實的關鍵，其中的工作涉及多個學科領域和技術方向，屬于一項復雜程度很高的工程，這項工程在實時監控、故障處理等方面都能夠產生明顯的優化效果。隨著近幾年變電站自動化技術逐漸成熟，在實際應用案例當中產生的效果越來越好。文章先闡述了110 kV無人值守變電所應用綜合自動化系統存在的問題以及相應解決方案，又分析了該技術的應用細節，最終提出了相應的技術案例應用分析，希望能夠為相關工作的后續優化奠定穩定基礎。

[關鍵詞]綜合自動化系統;110 kv;無人值守;變電所

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–00–02

Application Strategy of Integrated Automation System in 110 kV Unattended Substation

Lu Juan-ni

[Abstract]The integrated automation system of the substation can incorporate all the control， signal， measurement and other details of the substation into the computer system， and can completely replace the traditional control protection screen. As we all know， the integrated automation system of substations is the key to the implementation of power grid dispatch automation. The work involves multiple disciplines and technical directions， and belongs to a highly complex project. This project is in real-time monitoring and fault handling. And so on， can produce obvious optimization effects. With the gradual maturity of substation automation technology in recent years， the effects produced in actual application cases are getting better and better. This article first explains the problems and corresponding solutions of the integrated automation system used in 110 kV unattended substations， and analyzes the application details of the technology， and finally puts forward the corresponding technical case application analysis， hoping to be able to optimize the follow-up related work Lay a stable foundation.

[Keywords]integrated automation system; 110 kv; unattended; substation

變電站綜合自動化系統簡稱為“SA”，指的是在變電站工作中提高計算機智能設備的應用率，同時將現場工作數據向數字化轉換，并分析出無法直接測量的數據，如諧波序電壓等。不僅如此，其還能夠對變電站的繼電保護等工作和運行參數進行詳細存儲記錄。

1 110 kV無人值守變電所應用綜合自動化系統存在的問題以及相應解決方案

1.1 雷電入侵

變電站的電源線受到雷電的影響，會產生瞬態過電壓的情況。若沒有經過及時有效的處理，雷電進入電源系統中，必然會產生二次設備電源損毀的故障。在通信線引入雷電之后，引起的感應過電壓會使通信線和設備之間產生電位差異;若后續直接用于串行通信接口，則還會引起微型計算機以及通信設備串行口損壞，若情況嚴重也會損壞微型計算機。

面對這種問題，變電站工作人員應以預防為主展開工作，對直擊雷，變電站工作人員可以使用避雷針和避雷器落實工作，后續與性能完善的接地裝置配合，將雷電引入大地即可。若選擇使用避雷針作為接閃器時，也選擇限流接閃器，則其在落實接閃工作的過程中，需要對雷電流的峰值和陡度進行控制，標準就是達到限制流入大地的雷電流幅值，同時降低雷電反擊以及感應電磁脈沖的量級。

針對感應雷，這方面工作落實需要技術人員調整綜合自動化系統，即降低配電系統使用3～4級的電涌保護器落實保護工作。這種保護是逐級展開的，可以最大限度地將雷電流控制在自動化裝置耐受范圍內，這也是保障變電站設備穩定運行的有效措施之一。同時，若選擇在變電站設備的通信線路兩端安裝信號電涌保護器，也能起到相似的工作效果。

若使用帶有鎧裝屏蔽的控制電纜與變電站連接，則屏蔽層在控制室能夠更穩定地接地，也能減少電位升高情況對變電站內儀表以及繼電保護裝置的干擾情況，有效提升數據信號上傳效果。

1.2 電源

電源方面的問題首先體現在電源本身，即電源不可靠，導致變電站的異常。在整體數據傳輸的過程中，若產生中斷的情況，會影響自動化系統對故障的診斷和排除。其次，變電站電源瞬間停止或者產生送電的情況，若變電站自動化設備被外力沖擊破壞，也會產生問題。電網受到沖擊之后，電壓和供電頻率都會產生波動，這也會影響自動化系統運行的整體穩定性與可靠程度。供電系統本身的電源線，實際上也是自動化系統受干擾的關鍵途徑之一。

針對變電站中的電源問題，在綜合自動化系統投入應用之后，更應該得到重視。當下我國常見的不間斷電源設備實際上屬于非正弦輸出，電源質量也不高。若變電站處于長期運行的狀態中，電池逆變能力必然降低，不僅不能在供電波動時提供應急輔助，還會產生不利影響。電力行業工作專用的電池屬于直流電源，能夠輸出220 V的交流電，在正常運行的狀態下，這種電流能夠實現自動化系統供電的目的。若交流斷電，則直流屏會在經過UPS逆變之后，為自動化系統提供連續不斷的電力支持，這就解決了電源方面的問題。

1.3 數據上傳

（1）變電站的大部分設備配合綜合自動化系統都能夠自動上傳數據，主設備能夠基本實現遠程管理，但還有很多的未接入調度自動化系統的設備，即高壓設備絕緣檢測裝置、諧波在線監測裝置等。當下變電站大部分設備的數據都無法實現遠程監測工作，綜合自動化系統投入變電站當中應用之后，還需要一段時間的穩定銜接，這樣才能保障變電站當中的設備管理效果得到提升。

由于通信和其他行業發展條件的限制，變電站傳輸的信息量實際上并不大，傳輸工作的落實速度比較慢且傳輸距離短。部分變電站的設備當中并沒有接入串口通信功能，這是導致設備中信息資源無法充分利用的主要原因。同時，這種情況也會導致數據無法遠距離傳送，技術人員難以及時發現設備中存在的故障，從而影響工作效率、信息傳輸的實時性和完整性。需要注意的是，設備長時間運行，有可能產生“數據爆炸”的情況，這種故障實際上指的是變電站設備的歷史數據庫中，數據信息隨著時間推移不斷增加，實時數據庫也有可能在一段時間之內產生大量數據信息，這些都會導致綜合自動化系統工作效率降低，若系統穩定性低還有可能發生系統崩潰。

（2）大部分變電站的設備接入綜合自動化系統之后，其管理水平都能得到十分明顯的提升。為保持數據上傳的完整性以及相關工作落實的穩定性，技術人員可以結合實際情況調整綜合自動化系統的工作方式，若工作量超出自動化系統的承受范圍，可以配合人工上傳數據，原則就是保障變電站運行穩定。

2 案例分析

2.1 某煉鋼廠的綜合自動化系統在110 kV無人值守變電所應用系統簡介

該煉鋼廠有一所110 kV變電站，作為煉鋼廠、軋鋼廠等其他車間的輔助電力保障，其中包含的負載類型比較多，因此企業技術人員申請了一套綜合自動化裝置和分散式監控裝置配合工作進行優化。這兩種裝置不僅能夠對下屬信息進行匯總，還能輔助信息交換，最終實現整個變電站設備的遙測、遙信、遙控和遙調。其在遙測方面，主要工作方向就是變電站的電氣量常規模擬量、脈沖能量以及系統中各種母線的電壓變化等遙測。遙信則是反映變電站設備狀態，具體可以分為位置信號和保護動作信號兩種。

位置信號在大部分情況下指的是斷路器分合閘，保護動作信號則是在信號繼電器的輔助下，將其接點連接到監控裝置中。遙控方面的工作則是以監控設備實際遙控輸出回路，直接并接在控制斷路器分合閘回路中。最終的遙調方面工作與遙控、遙信或者遙控、遙感兩種組合方式相似。其具備載調壓控制器，能夠對變電站的升降壓進行有效控制，還能實時顯示相應的檔位。

2.2 問題解決

該企業的復雜生產環境，是變電站和綜合自動化系統受到電磁干擾的根本原因。在焊接時產生的火花以及設備本身操作過壓和大氣環境過壓等，都會導致電力系統的接地情況產生故障，這會導致變電站的兩個不同接地點之間產生十分明顯的電位差異。同時，這種問題產生后，變電站的主站調試員難以做出正確決策，很容易產生設備損壞的情況，最終提升該企業經營成本。

面對這種情況，有效的解決方案有3個方面：①隔離，該企業變電站管理人員選擇設置光電耦合器將電氣測量開關信號與電氣完全隔離，這樣就能達到比較明顯的抑制干擾效果。使用隔離變壓器之后，技術人員根據技術要求，沒有將弱電信號和電力線放在相同電纜當中，并將不同種類的電纜分層敷設。②電場屏蔽，該企業技術人員使用帶有鎧裝包屏蔽的控制電纜輔助工作，提高變電站控制室兩側接地效果的穩定程度，這也是消減電位升高對儀表以及繼電保護產生干擾的有效措施。在相應工作落實的過程中，技術人員始終十分注意環境和絕緣層的干燥程度，并杜絕使用電纜芯線的兩端接地作為抗干擾措施投入應用。③企業的變電站管理人員還結合綜合自動化系統內容，制定了相應的抗干擾防過電壓方案。即在變電站綜合自動化系統當中，遙信采集軟件中可以增加延時模塊，這是為提高系統的遙信判斷能力。

在工作中，若檢測到信號繼電器的瞬動觸點動作接觸時間大于20 ms，則變電所的電磁干擾會引起的誤遙信信號周期也會小于16 ms。針對這樣的細節，技術人員將RTU遙信采集軟件的延時設置為16 ms，這樣就能夠屏蔽周期在16 ms之內的干擾信號。

不僅如此，該企業變電站技術人員還結合綜合自動化系統的軟件延時功能細節，將信號繼電器當中提供的自動化遙信信號瞬動觸點進行了優化，即改為常規觸點。在接地措施的優化上，該企業變電站技術人員保障高頻保護接地點和一次接地線接地點之間的距離控制在3～5 m，這不僅可以優化變電站工作效果，還能降低后續管理工作落實的難度。此外，經過抗干擾裝置位置的引線，需要拉長與直流操作電源以及高頻回路之間的導線，同一方向的引線也要避免捆綁在一起，還要在后續養護工作中注意加強接地線防腐工作落實，延長變電站綜合自動化系統和配套設施的使用壽命。

3 結束語

變電站綜合自動化技術發展為無人值守管理工作的落實奠定了基礎，也加快了推廣速度。在這種技術投入使用之前，變電站的管理始終需要派遣專門的值班人員，但現在工作人員只需要在控制中心就能夠掌握變電站實時運行狀態的變化情況，還能夠自動將保護裝置運行狀態以及動作信息上傳，最終由專業技術人員遠程控制，保障管理效果。簡而言之，應用自動化技術之后，變電站的管理工作就逐漸從定期檢修模式轉變成了狀態檢修，不僅有效提升了供電設備維護和檢修工作落實的及時性，還保障了運行維護成本控制效果優化，有效提升經濟效益。

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