簡(jiǎn)談變電站綜合自動(dòng)化系統在變電站的應用分析

摘 要：變電站綜合自動(dòng)化系統在變電站的應用主要表現在將電氣設備側的模擬信號轉化為數字信號，經(jīng)轉化后的數字信號系統實(shí)時(shí)處理保存為有用的信息數據，保障數據的完整性和一致性。相較于傳統的常規變電站二次系統，變電站綜合自動(dòng)化系統使得變電站運維管理上更加便捷和安全可靠，能夠在很大程度上提高變電站的工作效率，電網(wǎng)系統的現代化發(fā)展。隨著(zhù)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化水平的提高，變電站的二次系統已經(jīng)基本實(shí)現了變電站綜合自動(dòng)化，通過(guò)綜合自動(dòng)化系統可以對繼電保護進(jìn)行自檢互檢，具有故障錄波、事件記錄、運行監視和控制等功能，降低了運行維護成本，提高了變電站安全可靠運行水平。

 

關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動(dòng)化系統；繼電保護；變電站安全

 

       目前電網(wǎng)中的變電站基本上已經(jīng)實(shí)現了變電站綜合自動(dòng)化，具有“四遙功能"遙控、遙調、遙測、遙信功能，主要體現在以下三部分內容：

       1）隨時(shí)在線(xiàn)監視電網(wǎng)的運行參數、設備運行狀況，自檢、自診斷設備本身的異常運行，發(fā)現變電站設備異常變化或裝置內部異常時(shí)，立即自動(dòng)報警并使相應的閉鎖出口動(dòng)作，以防止事故擴大；

       2）電網(wǎng)出現事故時(shí)，快速采樣、判斷、決策、迅速隔離和事故，將故障控制在范圍；

       3）完成變電站運行參數在線(xiàn)計算、存儲、統計、分析報表、遠傳和保證電能質(zhì)量的自動(dòng)遙控調整。

變電站綜合自動(dòng)化系統在建設或者技術(shù)改造過(guò)程中需要遵循的原則，主要表現為以下兩個(gè)方面。 

       在變電站綜合自動(dòng)化系統中，各系統單元裝置不同產(chǎn)品源自不同廠(chǎng)家，在產(chǎn)品選型方面給用戶(hù)增加了不少麻煩，主要體現在以下兩部分內容：

       目前，在變電站綜合自動(dòng)化系統的選型中存在著(zhù)如所產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，系統功能不夠，系統性能不達標等情況，主要有以下幾個(gè)方面。

       由于一些自動(dòng)化設備的生產(chǎn)廠(chǎng)家過(guò)分重視經(jīng)濟效益，以及用戶(hù)過(guò)分追求技術(shù)含量，從而忽略了產(chǎn)品的性能和實(shí)用性，例如自動(dòng)化裝置受周?chē)h(huán)境溫度的影響，而引起保護的偏差。從而導致一批技術(shù)含量較高，但產(chǎn)品質(zhì)量并不過(guò)關(guān)，這批所謂的高技術(shù)產(chǎn)品不斷被使用。 

       有些設備廠(chǎng)家對某產(chǎn)品只進(jìn)行技術(shù)鑒定，而沒(méi)進(jìn)行產(chǎn)品鑒定；其生產(chǎn)廠(chǎng)家對變電站綜合自動(dòng)化系統的作用、功能、結構及各項技術(shù)性能指標介紹不完整，致使電力企業(yè)內部的人員對系統的認識不夠透徹，造成很多的設計漏洞。如某變電所根據電力系統的要求要設置低電壓保護，但是生產(chǎn)廠(chǎng)家的綜保裝置沒(méi)有該功能，但有低壓減載功能，這樣就使操作人員的工作量增加，還影響工程建設的進(jìn)度。 

       在綜合自動(dòng)化系統中，各系統單元裝置不同產(chǎn)品的接口問(wèn)題一直都是一個(gè)非常重要卻沒(méi)有很好的解決方法的問(wèn)題。不同的廠(chǎng)家生產(chǎn)的通訊接口的生產(chǎn)方式和規格、用途不一樣，這就使得當使用不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的數據接口時(shí)，軟件研究人員需要花許多的經(jīng)歷去解決諸如：故障錄波、通信控制器與無(wú)功裝置等、檔位變送器、小電流接地裝置、通信控制器與主站、保護、模擬盤(pán)與通信控制器等設備之間的通信問(wèn)題。

 

方案綜述

       Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統采用集中式監控方案，其中主變部分由AM5SE系列微機保護裝置配置整套主變保護屏，實(shí)現主變的差動(dòng)保護、后備保護、非電量保護及主變溫度監測與檔位控制；其他回路及回路就地配置AM5SE系列微機保護裝置，實(shí)現對電氣量采集和對電氣設備（如斷路器）的狀態(tài)監視、控制和調節，發(fā)生故障時(shí)，由微機保護裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監視和控制，迅速切除故障設備和完成事故后的恢復操作；同時(shí)配置公用測控屏裝載AM系列測控裝置，采集站內設備故障/事故信號。站內保護裝置/智能監控設備通過(guò)通信管理機或規約轉換裝置將數據采集后上傳給SCADA監控主機或上傳給遠動(dòng)通信裝置再縱向加密后上傳調度平臺。站內按電力監控系統網(wǎng)絡(luò )規范要求配置網(wǎng)絡(luò )安全監測裝置，保障監控系統網(wǎng)絡(luò )安全，防御入侵。

針對變電站綜自系統存在問(wèn)題的解決方案

電氣設備安全防護問(wèn)題解決方案

       在35kV、10kV變電站變配電系統中可配置AM5SE系列微機保護裝置，AM5SE系列微機保護裝置有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢，平衡設備帶來(lái)的經(jīng)濟效益和產(chǎn)品自身的技術(shù)含量以及產(chǎn)品的品質(zhì)問(wèn)題。

       在產(chǎn)品設計方面，裝置具有統一的硬件，包括電源模塊、CPU模塊、開(kāi)入開(kāi)出模塊、控制回路模塊、模擬量采集、通信模塊等；整體采用模塊化設計，通用性強，能在同一硬件平臺上針對不同一次設備靈活配置保護功能，實(shí)現35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，包括35kV進(jìn)線(xiàn)/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線(xiàn)/饋線(xiàn)/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動(dòng)機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設備的保護和自動(dòng)控制功能。

       在接口資源方面，裝置具有12路模擬量通道，可選擇為保護電流、測量電流、電壓輸入；交流電壓輸入端口應可接相電壓，也可接線(xiàn)電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應各種PT接線(xiàn)方式。保護電流和測量電流通道可分別接三相電流；另外兩個(gè)交流電流通道可以接零序電流、不平衡電流或者線(xiàn)路電流。具有零序電流和零序電壓測量功能，并與電力監控系統配合實(shí)現小電流接地選線(xiàn)功能。還具有2路RS485串行通信接口和2路以太網(wǎng)接口，支持Modbus RTU、IEC60870-5-103、IEC60870-5-101規約。

       在產(chǎn)品實(shí)用性方面，裝置采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據需要對裝置進(jìn)行邏輯編程，滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊要求。如果裝置在使用過(guò)程中需要更換保護功能，只需通過(guò)裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實(shí)現方式簡(jiǎn)單靈活。

       在產(chǎn)品質(zhì)量方面，裝置在國家繼電保護及自動(dòng)化設備質(zhì)量監督檢測的第三方型式試驗取得型式試驗報告和電磁兼容檢驗報告，通過(guò)輻射發(fā)射限值檢驗、傳導發(fā)射限值檢驗、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、靜電放電抗擾度、射頻場(chǎng)感應傳導騷擾抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、慢速阻尼振蕩波抗擾度、浪涌抗擾度、工頻磁場(chǎng)抗擾度、交流和直流電壓暫降中斷等10 項電磁兼容檢測認證，其中快速瞬變、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到Ⅳ級要求。

數據通信問(wèn)題解決方案

       變電站綜合自動(dòng)化系統需采集站內設備信息集中分析管理，由于各個(gè)系統單元裝置不同產(chǎn)品存在接口問(wèn)題，為了使這一問(wèn)題得到妥善的解決，我們將各個(gè)系統單元裝置通信接口經(jīng)規約轉換裝置轉換為開(kāi)放的、統一的接口標準，讓用戶(hù)可以根據自己的需求選擇合適的接口。

       ANet系列智能通信管理機采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個(gè)下行通信接口及一個(gè)或者多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò )接口，用于將一個(gè)目標區域內所有的智能監控/保護裝置的通信數據整理匯總后，實(shí)時(shí)上傳主站系統，完成遙信、遙測等能源數據采集功能。同時(shí)，支持接收上級主站系統下達的命令，并轉發(fā)給目標區域內的智能系列單元，完成對廠(chǎng)站內各開(kāi)關(guān)設備的分、合閘遠方控制或裝置的參數整定，實(shí)現遙控和遙調功能，以達到遠動(dòng)輸出調度命令的目標。ANet系列網(wǎng)關(guān)作為自動(dòng)化系統網(wǎng)絡(luò )與監測設備之間的通信接口設備，提供豐富的規約庫支持，與不同二次設備供應商的智能設備互聯(lián)，實(shí)現了規約轉換、接口匹配、數據轉換等三項功能。

 

實(shí)時(shí)監測

       Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，配電系統中監測的開(kāi)關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車(chē)工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。

運行報表

       系統將變電站運行參數通過(guò)在線(xiàn)計算、存儲、統計等方式處理后以報表形式呈現，可查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

故障錄波

       系統能夠在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況，通過(guò)對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動(dòng)作、提高電力系統安全運行水平有著(zhù)重要作用。 （故障前8個(gè)周波，后各4個(gè)周波，AM5SE系列繼電保護裝置每個(gè)周波24個(gè)點(diǎn)）

 

事故追憶

       系統能夠自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間（前后各10個(gè)點(diǎn)的數據，約10-20秒）的所有實(shí)時(shí)穩態(tài)信息，包括開(kāi)關(guān)位置、 保護動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶(hù)權限管理

       系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

 

       變電站綜合自動(dòng)化系統在變電站的作用越來(lái)越顯著(zhù)，對實(shí)現電網(wǎng)調度自動(dòng)化和運維管理現代化，提高電網(wǎng)的安全和可靠運行水平起到了很大的作用，因此電網(wǎng)中的變電站要進(jìn)一步加強綜合自動(dòng)化系統水平，提高運維人員的技能，保證電網(wǎng)安全穩定運行。

 

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