舟山電力局 吳海莉

0 引言

變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括控制、信號(hào)、測(cè)量、保護(hù)、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）應(yīng)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，對(duì)變電站實(shí)施自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。隨著數(shù)字式微機(jī)保護(hù)、監(jiān)控技術(shù)和遠(yuǎn)動(dòng)通信的廣泛普及，電力系統(tǒng)變電站的自動(dòng)化水平已發(fā)生了根本的變革。實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，可提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，并為推廣變電站無(wú)人值班提供了手段。近年來(lái)，隨著數(shù)字化電氣量采集系統(tǒng)（如光電式互感器或電子式互感器）、智能電氣設(shè)備以及相關(guān)通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著數(shù)字化方向邁進(jìn)。

1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造背景

舟山電力局變電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造起步較晚，開(kāi)始于2007年，主要是對(duì)上世紀(jì)90年代普遍采用的分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即在RTU基礎(chǔ)上加一臺(tái)微機(jī)為中心的就地監(jiān)控系統(tǒng)，不但未涉及繼電保護(hù)，就連原有傳統(tǒng)的控制屏臺(tái)仍予保留，自動(dòng)化程度低，且有多名值班員24小時(shí)輪流值班，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，而且安全系數(shù)不高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，分散分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。這種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：間隔層中各數(shù)據(jù)采集、控制單元（I/O單元）和保護(hù)單元就地分散安裝在開(kāi)關(guān)柜上或其他設(shè)備附近，各個(gè)單元之間相互獨(dú)立，僅通過(guò)通信網(wǎng)互聯(lián)，并同變電站級(jí)測(cè)控主單元通信。能在間隔層完成的功能（如保護(hù)功能）不依賴(lài)于通信網(wǎng)。通信網(wǎng)通常采用采纖或雙絞線，最大限度地壓縮了二次設(shè)備和二次電纜，節(jié)省了工程建設(shè)投資。通過(guò)“四遙”系統(tǒng)可完成對(duì)變電站電氣運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)，使自動(dòng)化程度、安全系數(shù)及效率大大提高。

2 35kv城東變電站綜合自動(dòng)化改造情況

35kV城東變的規(guī)模為：2臺(tái)40MVA主變、2條35kV進(jìn)線、18條10kV饋線、2臺(tái)站用變、4臺(tái)電容器。本次改造除保留了35kv斷路器及隔離刀閘外，其余部分都予以更換，包括10 kV饋線柜24面并增加了相應(yīng)的饋線保護(hù)及4組10kV電容器組及相應(yīng)的電容器保護(hù)，更換了380V站用交流屏系統(tǒng)、直流系統(tǒng)，更換了照明、消防和五防系統(tǒng)，更換了新的電能EAC系統(tǒng)；更換了35kv線路保護(hù)系統(tǒng)、變壓器保護(hù)測(cè)量系統(tǒng)、光纖通訊系統(tǒng)等。

35kV城東變電站采用的是比較成熟的國(guó)電南自的EYEwin2.0綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)全站的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和操作等功能。站內(nèi)監(jiān)控功能包括站內(nèi)數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視及報(bào)警記錄、設(shè)備檢測(cè)與診斷、報(bào)表編輯生成修改與打印、人機(jī)交互聯(lián)系及系統(tǒng)維護(hù)管理、計(jì)算統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)記錄、事件順序記錄（SOE）、事故追憶、遠(yuǎn)方通信等常用SCADA功能?？刂普{(diào)節(jié)功能對(duì)全站可控設(shè)備進(jìn)行投/退等操作，對(duì)全站可調(diào)設(shè)備進(jìn)行升/降等調(diào)節(jié)功能，并具備完整的控制閉鎖功能。全站配備專(zhuān)門(mén)的五防系統(tǒng)，五防微機(jī)和監(jiān)控主機(jī)相連，微機(jī)五防和一次設(shè)備上的五防鎖配合使用。每次操作前，先在五防機(jī)上模擬操作，模擬完成無(wú)誤后方進(jìn)行人工操作。防止誤造作發(fā)生，大大提高安全性。電能計(jì)量系統(tǒng)的使用改變了傳統(tǒng)的人工按時(shí)抄表的模式，通過(guò)在高壓室每個(gè)出線柜和電容器柜安裝電能表，變壓器和站用變的電能表安裝在主控室專(zhuān)門(mén)的電度表屏上，然后通過(guò)專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)線連接在通訊屏上?？梢苑奖悴樵?xún)電能的有功、無(wú)功、頻率等信息。

3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在問(wèn)題

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取得了良好的應(yīng)用效果，但也有不足之處，主要體現(xiàn)在：一次和二次之間的信息交互還是延續(xù)傳統(tǒng)的電纜接線模式，成本高，施工、維護(hù)不便；二次的數(shù)據(jù)采集部分大量重復(fù)，浪費(fèi)資源；信息標(biāo)準(zhǔn)化不夠，信息共享度低，多套系統(tǒng)并存，設(shè)備之間、設(shè)備與系統(tǒng)之間互聯(lián)互通困難，信息難以被綜合應(yīng)用；發(fā)生事故時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量的事件告警信息，缺乏有效的過(guò)濾機(jī)制，干擾值班運(yùn)行人員對(duì)故障的正確判斷。

4 數(shù)字化變電站

數(shù)字化變電站是變電站自動(dòng)化發(fā)展的下一個(gè)階段，《國(guó)家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》已明確提出在“十一五”期間要研究數(shù)字化變電站并建設(shè)示范站，且目前已有數(shù)字化變電站建成并投入運(yùn)行，如紹興電業(yè)局的*****變電站。

數(shù)字化變電站指信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程完全數(shù)字化的變電站，基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等。

1）數(shù)據(jù)采集數(shù)字化。數(shù)字化變電站的主要標(biāo)志是采用數(shù)字化電氣量測(cè)系統(tǒng)（如光電式互感器或電子式互感器）采集電流、電壓等電氣量，實(shí)現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)在電氣上的有效隔離，

增大了電氣量的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍并提高了測(cè)量精度，從而為實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變以及信息集成化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

2）系統(tǒng)分層分布化。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從集中式向分布式的轉(zhuǎn)變，第二代分層分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)大多采用成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和開(kāi)放式互連規(guī)約，能夠更完整地記錄設(shè)備信息并顯著地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類(lèi)，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上根據(jù)IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)定義，可分為“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”三個(gè)層次。各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。

3）信息交互網(wǎng)絡(luò)化與信息應(yīng)用集成化。數(shù)字化變電站采用低功率、數(shù)字化的新型互感器代替常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數(shù)字信號(hào)。站內(nèi)設(shè)備之間通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及資源共享。目前國(guó)際上已確定IEC61850為變電站自動(dòng)化通信標(biāo)準(zhǔn)。此外，數(shù)字化變電站對(duì)原來(lái)分散的二次系統(tǒng)裝置進(jìn)行了信息集成及功能優(yōu)化處理，因此可以有效地避免常規(guī)變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)、故障錄波、量測(cè)與計(jì)量等裝置存在的硬件配置重復(fù)、信息不共享及投資成本大等問(wèn)題的發(fā)生。

4）設(shè)備操作智能化。新型高壓斷路器二次系統(tǒng)是采用微機(jī)、電力電子技術(shù)和新型傳感器建立起來(lái)的，斷路器系統(tǒng)的智能性由微機(jī)控制的二次系統(tǒng)、IED（智能電子設(shè)備）和相應(yīng)的智能軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，保護(hù)和控制命令通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與斷路器操作機(jī)構(gòu)的數(shù)字化接口。

5）設(shè)備檢修狀態(tài)化。在數(shù)字化變電站中，可以有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及各種IED裝置的故障和動(dòng)作信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作及信號(hào)回路狀態(tài)的有效監(jiān)視。數(shù)字化變電站中幾乎不再存在未被監(jiān)視的功能單元，設(shè)備狀態(tài)特征量的采集沒(méi)有盲區(qū)。設(shè)備檢修策略可以從常規(guī)變電站設(shè)備的“定期檢修”變成“狀態(tài)檢修”，從而大大提高系統(tǒng)的可用性。

5 結(jié)論

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展在我國(guó)經(jīng)歷了從集中式到分布式，再到分散分布式的轉(zhuǎn)變，隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站正在興起。舟山電力局也將對(duì)110kv白泉變進(jìn)行數(shù)字化改造，將大大減少二次接線，提升測(cè)量精度，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕M(jìn)一步提高自動(dòng)化運(yùn)行和管理水平。數(shù)字化變電站的到來(lái)，意味著變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入的全新的時(shí)代。

[1] 胡蓬春.110 kV無(wú)人值班變電站綜合自動(dòng)化的改造現(xiàn)狀及建議[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009,37(4).

[2] 高翔,張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J],電網(wǎng)技術(shù),2006,(23).

[3] 楊凱.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向[J].電力系統(tǒng)通信,2007,28(12).