變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的問題及改造建議

變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢；另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。
　　一、變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的問題
　　變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)功裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。因此，變電站綜合自動化是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷功能，可方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作。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)視屏幕化、運行管理智能化等特征。當(dāng)前我國大多數(shù)變電站已經(jīng)實現(xiàn)了供電的自動化系統(tǒng)，包括一些高壓開關(guān)設(shè)備的繼電保護設(shè)備也已經(jīng)使用了大量的微機保護，部分設(shè)備完成了變電站綜合自動化系統(tǒng)中的。不過由于種種原因，我國變電站綜合自動化系統(tǒng)還處在比較低級的水平，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護、自動和遠(yuǎn)動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低；（2）二次設(shè)備主要依賴大量電纜，通過觸點、模擬信號來交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低；（3）傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多；（4）遠(yuǎn)動功能不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合力量，難以滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求；（5）傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之間協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難于適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。另外需要對設(shè)備進行定期的試驗和維修，即便如此，仍然存在設(shè)備故障（異常運行）不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。
　　二、變電站綜合自動化改造的設(shè)計思想
　　完整的變電站綜合自動化系統(tǒng)除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余的全部控制、監(jiān)視、測量和報警功能均可通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成。變電站無需另設(shè)遠(yuǎn)動設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的功能以及無人值班之需要。從系統(tǒng)設(shè)計的角度來看改造后的站內(nèi)系統(tǒng)需有以下特點：（1）分布式設(shè)計：系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結(jié)構(gòu)，各控制保護功能均分布在開關(guān)柜或盡量靠近開關(guān)的控制保護柜上的控制保護單元，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機，各就地單元相互獨立，不相互影響；（2）集中式設(shè)計：系統(tǒng)采用模塊化、集中式立柜結(jié)構(gòu)，各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后經(jīng)光纖總線傳輸至主控室的監(jiān)控計算機；（3）簡單可靠：由于用多功能繼電器替代了傳統(tǒng)的繼電器，可大大簡化二次接線，分布式設(shè)計在開關(guān)柜與主控室之間接線，而集中式設(shè)計的接線也僅限于開關(guān)柜與主控室之間，其特點是開關(guān)柜內(nèi)接線簡單，其余接線在采集、控制保護柜內(nèi)部完成；（4）可擴展性：系統(tǒng)設(shè)計可考慮用戶今后變電站規(guī)模及功能擴充的需要；（5）兼容性好：系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化之軟硬件組成，并配有標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口以及就地的I/0接口，用戶可按照自己的需要靈活配置，系統(tǒng)軟件也能容易適應(yīng)計算機技術(shù)的急速發(fā)展。
　　三、變電站綜合自動化改造設(shè)計的措施
　　（一）微機保護的改造設(shè)計
　　變電站綜合自動化系統(tǒng)采用三層分布式結(jié)構(gòu)，其關(guān)鍵的部位是間隔保護層，間隔保護層由綜合保護裝置組成，各個裝置獨立工作，對變電站的一次設(shè)備隔離故障、保護設(shè)備的重要作用。+++變電站自動化改造的變電站有3個雙圈主變，對每臺主變配置一臺差動主保護WPD-2501C和高壓側(cè)、低壓側(cè)后備保護WPD-251D各一臺：主保護配置差動速斷、二次諧波制動的比率差動保護、非電量保護、和CT斷線告警功能；后備保護配置三段復(fù)合電壓閉鎖過流保護，每段一時限。變壓器保護的改造由原來的一種保護一個繼電器的做法，改變成為一個裝置具有多種保護功能，極大地改變了以前電磁式保護整定值不精確，保護啟動不靈敏的現(xiàn)象。同時保護裝置數(shù)量的減少也節(jié)約了電纜的用量，減少了工程量、維護量，也減少因電纜引起的保護裝置的異常和故障現(xiàn)象。經(jīng)保護試驗，變壓器的主保護和后備保護不拒動、不誤動，保護定值精確、保護啟動靈敏，完全符合對變電站變壓器保護的要求。變壓器保護裝置在獨立完成對變壓器的保護功能外，裝置也由485總線形式接入變電站綜合自動化系統(tǒng)，變壓器的異常信息、故障情況、變壓器高低壓側(cè)的斷路器分合情況以及變壓器高低壓側(cè)的電流、電壓、有功功率和無功功率等都能在綜自系統(tǒng)的上位機上及時準(zhǔn)確地顯示和記錄。
　?。ǘ┍O(jiān)控系統(tǒng)的改造設(shè)計
　　變電站監(jiān)控系統(tǒng)的改造是這次呂家坨礦+++變電站二次設(shè)備改造的重頭戲，也是這次變電站改造提高自動化水平、增強變電站管理的信息化、現(xiàn)代化程度的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。整個變電站綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其面向一次設(shè)備的間隔保護層全面采用既有保護功能、又有監(jiān)控和通信功能的保護測控裝置，裝置除具有保護功能外，還具有友好的人機界面，在裝置面板上有大屏幕液晶顯示，值班人員和維護人員可通過裝置面板上的按鍵查詢各條線路、電容器、變壓器、母線等的電量數(shù)據(jù)、運行參數(shù)、告警信息、故障信息，也可在裝置上對各個斷路器進行手工操作。間隔層的保護測控裝置以485總線形式與中間層的通信管理機相連，經(jīng)通信管理機轉(zhuǎn)發(fā)傳至上位機系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的基本功能包括：實時數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理、告警處理、控制操作、運行記錄、人機聯(lián)系、制表打印、設(shè)備診斷和數(shù)據(jù)庫維護等。
　?。ㄈ┛垢蓴_的改造設(shè)計
　　變電站的二次設(shè)備安裝在變電站中，而變電站又是電力設(shè)備比較集中的地方，電磁干擾比較多，運行于變電站的綜合自動化系統(tǒng)必然會受到來自不同設(shè)備的各種干擾，因此在設(shè)備中必須考慮抗干擾的措施。在這次改造中，我們考慮并加強了抗擊各種干擾的措施和電路，使裝置能抗擊4級靜電放電干擾、3級射頻電磁場輻射干擾、4級電快速瞬變脈沖群干擾、3級浪涌（沖擊）干擾、3級射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)干擾、5級工頻磁場抗干擾、5級脈沖磁場干擾、5級阻尼振蕩磁場干擾、4級振蕩波抗干擾；各輸入、輸出端子分別對地，交流回路和直流回路之間，交流電流回路和交流電壓回路之間，能承受5kV（峰值）的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊。同時診斷變電站直流電源波動比較大的特點，在綜合保護自動化裝置的工作電源部分還加裝應(yīng)用了能吸收、緩解和釋放電源電壓波動的電路及技術(shù)，經(jīng)試驗和一段時間的應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的效果。
　　總之，變電站綜合自動化對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到了很大的促進作用，它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。隨著技術(shù)的進步和硬件軟件環(huán)境的改善，它的優(yōu)越性必將進一步體現(xiàn)出來。