周 玲，王進考，王建樹

（國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，河北石家莊 050000）

從實踐的角度分析，500kV變電站不僅可以作為電力配送的主要環(huán)節(jié)，還能夠成為電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，因此，應(yīng)加強500kV變電站的建設(shè)。如今，隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展和斷路器操作技術(shù)的日益成熟，電氣自動化的發(fā)展方向必然是無人值班、無電纜溝通和無房屋建筑等。下文對變電站自動化技術(shù)進行分析。

1 500kV變電站自動化技術(shù)

我國目前500kV變電站自動化采用的基本上都是站內(nèi)監(jiān)控，站內(nèi)監(jiān)控主要以運動數(shù)據(jù)采集及其控制作為前提，將電網(wǎng)調(diào)度控制和電網(wǎng)保護分別作為兩個獨立的環(huán)節(jié)實施。

1.1 自動控制系統(tǒng)

在對變電站自動控制系統(tǒng)進行運用的過程中，為了滿足“無人值班”的要求，設(shè)計控制系統(tǒng)時遵循三個基本原則:

(1)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中必須采用網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)，而站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)配置TCP/IP協(xié)議，在監(jiān)控系統(tǒng)的間隔層采用現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)，為了保證監(jiān)控范圍和效果，其網(wǎng)路主要采用光纖或雙絞線作為媒介［1］。

(2)根據(jù)變電站無人值班的實際情況，監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍也應(yīng)進行詳細劃分。一般500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍包括電壓斷路器、基地開關(guān)、隔離開關(guān)、主變中性點、無功補償投切、主變分接頭的調(diào)節(jié)、電源設(shè)備的占用、直流與USP系統(tǒng)以及通信設(shè)備、通信電源和報警系統(tǒng)等。

(3)必須保證監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)φ緝?nèi)的所有設(shè)備進行實時監(jiān)控，并且能夠?qū)ΡO(jiān)控數(shù)據(jù)進行集中采集和處理，對于采樣交流活動則主要以電氣信號模擬量的采集為基礎(chǔ)進行。為了提高報警信號的強度，測控原件的輸入應(yīng)該采用硬接點方式，GPS裝置就可以對站內(nèi)的站控層和間隔層進行同步保護。

1.2 自動化技術(shù)中的二次設(shè)備分布與USP系統(tǒng)

500kV變電站自動化控制系統(tǒng)中的二次設(shè)備主要采用集中布置模式，對于繼電器和監(jiān)控設(shè)備的分布，既可以將二者集中在一個空間內(nèi)，也可以隔開布置。500kV變電站二次設(shè)備的結(jié)構(gòu)、外殼顏色和外形都采用統(tǒng)一樣式，有利于對裝置和監(jiān)控設(shè)備及測控系統(tǒng)的合理選擇［2］。一般來說，變電站設(shè)置了不間斷交流電源系統(tǒng)，即UPS系統(tǒng)，容量約在3 kVA。用UPS系統(tǒng)作為變電站的監(jiān)控系統(tǒng)、機電保護裝置等重要設(shè)備的二次電源，可以防止出現(xiàn)停電故障。

1.3 變電站無人值班自動電壓無功控制

電壓是衡量電能質(zhì)量的一項不可或缺的指標(biāo)。影響電壓的因素有很多，其中無功對電壓影響較大，因為無功不足或者過大會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，出現(xiàn)下降或者上升，最終會導(dǎo)致減壓崩潰。因此，在500kV變電站無人值班自動化控制中要重視對電壓的控制，實質(zhì)上，AVQC功能已經(jīng)成為衡量變電站自動化水平的重要標(biāo)志之一［3］。一般來說，AVQC功能的控制和管理必須按照相應(yīng)的電壓等級和區(qū)域進行分級控制和管理，在實施過程中可以通過投切電抗器、電容器和調(diào)節(jié)變壓器等方式實施。

AVQC功能有三種重要的模式，分別是閉環(huán)模式、半閉環(huán)模式、開環(huán)模式。開環(huán)模式主要是指對于需要的調(diào)整只給出相應(yīng)提示，最終的操作由人工進行;半閉環(huán)模式是指相對而言考慮較多的是自動投切電容器和電抗器，對于調(diào)整變壓器分接頭則只給出一定提示;閉環(huán)方式則是進行全自動調(diào)整，并且全自動的調(diào)節(jié)范圍是預(yù)先設(shè)定的。

1.4 500kV變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在500kV變電站自動化系統(tǒng)中一共有三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別是三層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)、兩層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)和兩層設(shè)備單層結(jié)構(gòu)［4］。不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擁有不同的特點和作用。

(1)三層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在三層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，設(shè)備主要分為數(shù)據(jù)的采集層、前置機層和后臺主機層。其中，數(shù)據(jù)采集層主要是指I/O測控單位，分散布置在各保護小間之內(nèi);前置機層包括前置處理機和通信管理機，設(shè)置位置既可以在保護小間內(nèi)，也可以在控制室或者計算機室;后臺主機包含的設(shè)備主要是后臺機系統(tǒng)各工作站和打印機，這些設(shè)備的放置與前置機層的設(shè)備放置相同。三層設(shè)備之間的通信可以通過現(xiàn)場總線網(wǎng)和計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)。

前置機的功能相對強大，設(shè)置方式可以分為集中設(shè)置和分散設(shè)置。每種設(shè)置方式都有各自的優(yōu)勢，例如，前置集中設(shè)置的優(yōu)點包括可以共用、數(shù)量相對較少、系統(tǒng)的成本較低等。

(2)兩層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)

一般而言，可以將兩層設(shè)備分為數(shù)據(jù)采集層和后臺主機采集層，其中的數(shù)據(jù)采集層設(shè)備可以布置在各保護小間內(nèi)，后臺主機層設(shè)備可以布置在控制室和計算機室［5］。數(shù)據(jù)采集層和后臺主機采集層之間可以通過多主機工作方式現(xiàn)場總線網(wǎng)實現(xiàn)相互通信，后臺主機層的設(shè)備通過計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)進行通信，保護小間則采用光纖連接到控制室。

兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最大特點就是結(jié)構(gòu)簡單明了，成本較低，然而，一旦后臺采用主機兼操作員工作站或現(xiàn)場總現(xiàn)是單線，就會因其采用的是集中式數(shù)據(jù)，而出現(xiàn)主機故障時整個自動化系統(tǒng)全部癱瘓狀態(tài)，并且修復(fù)期間的相關(guān)數(shù)據(jù)沒有記錄和保存的載體，操作過程中需要的同步功能也無法實現(xiàn)。因此，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，必須對現(xiàn)場總線網(wǎng)按電壓等級或者功能進行冗余配置，主機按功能設(shè)置并采用冗余設(shè)置可以增強自身的可靠性。

(3)兩層設(shè)備單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)

兩層設(shè)備單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)包含數(shù)據(jù)采集層和后臺主機層，保護小間內(nèi)的I/O測控單元和控制室的后臺主機層之間通過計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)進行通信，保護小間采用光纖連接到控制室。

單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點為測控單元與后臺主機之間的聯(lián)系是通過計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)進行通信的，這就充分說明了現(xiàn)場總線網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)各有特點，不能說哪一個更具優(yōu)勢。現(xiàn)場總線網(wǎng)在監(jiān)視與控制過程中更加重視設(shè)備的實時性、安全性和可靠性，在通信過程中是每隔幾秒發(fā)送一次數(shù)據(jù)，其發(fā)送頻繁且通信量較大。相應(yīng)地計算機網(wǎng)主要在辦公自動化和通信領(lǐng)域進行應(yīng)用，其也具有高通信率的特點，但是不能頻繁的發(fā)送。

2 結(jié)束語

隨著自動控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在變電站的廣泛應(yīng)用，必須了解和認識變電站無人值班自動電壓無功控制以及500kV變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只有掌握了變電站自動化系統(tǒng)的構(gòu)成和自動電壓的無功控制，才能促進變電站無人值班自動化控制的發(fā)展。

［1］孫純軍，萬炳才，褚 農(nóng).500kV變電站無人值班設(shè)計思路和試點技術(shù)［J］.華東電力，2008，(01):5-8 .

［2］盧 波，戚宏偉，趙海生.500kV無人值班變電站監(jiān)控防誤閉鎖的實現(xiàn)［J］.華東電力，2008，(01):20-23.

［3］朱海峰，周詠，楊 洪.500kV無人值班變電站與遠方控制中心通信的探索與實踐［J］.華東電力，2008，(01):38-40.

［4］謝恩彥，潘勇偉，何鳴一，趙宗強.500kV無人值班站集控系統(tǒng)保護通信和遠方操作功能設(shè)計與實現(xiàn)［J］.華東電力，2008，(01):47-51.

［5］唐 蕾，陳維榮，劉會平，姜志玲.變電站多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的電話語音報警技術(shù)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2002，26(18):57-60.