如何设计变电站综合自动化系统的应用与改造？ |
| 2013-12-16 18:15 作者：杨 帆 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网9月4日消息 《硅谷》杂志2012年第14期刊文称，介绍变电站综合自动化系统的特点以及存在的问题，对变电运行人员的要求及变电站综合自动化系统存在故障的处理方法等。同时，对变电站综合自动化系统的改进技术进行探讨，并设计出变电站综合自动化系统改造的方案。
当前社会，在各级公司工厂的供电场所的变电站中，综合自动化系统已经广泛的被采用，综合自动化变电站具有自己的特点，它在运行上可靠安全，技术先进。与此同时，该系统引入了许多新开发的技术，所以，对各级供电场所的变电站操作人员提出了较高的技术要求。
1变电站综合自动化系统的特点
1.1综合化
变电站自动化系统具有功能综合化的特点，全面考虑二次系统的功能，按照系统的运行要求，需要对其进行优化组合设计，到达简化变电站二次设备硬件配置的目的，减少计量、远动和当地监测系统功能的重复设计，并以此来实现信息的共享。
1.2数字化及模块化
该系统采取微机保护的方式来实现数字化及模块化，例如对站内所有的电气设备进行保护，包括对相关线路的保护，对变压器保护，对母线保护及电容器保护等，还要根据现实情况，采取必要措施对安全自动装置进行保护。系统数字化即保护及测量装置的数字化，模块化即通过通信网络连接各个功能模块实现的，因此，有利于资源信息的共享及扩充接口功能模块。
1.3操作监视屏幕化
屏幕化即操作监视系统实现的过程，分为以下两种情况：一种情况是需要在当地变电站地监控系统的后台机（或主机）上进行操作，这就必须有操作运行的人员值班；第二种情况是需要在变电站远方调度中心的监控系统的主机上进行操作，不是必须有操作运行人员。针对这两种情况，电脑的屏幕化是必经之路。
1.4智能化
智能化即在无人值班、人机对话、操作屏幕化以及实时数据库和历史数据库的建立中实现运行管理过程的智能化。同时，系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。
2变电站综合自动化系统常见问题
2.1告警信息不够直观
该系统的告警信息窗口是不断滚动的，操作运行人员不能简单明了地从报警信息中找出动作发生的原因，他们需要在一连串信息中查找，所以，这样就致使查找动作原因做出判断的时候速度缓慢，有很多时候不能及时发现事故原因，会延误事故的处理时间。针对这一问题，采取的措施是可以将所有模拟量和状态量变位进行分类，同时用不同颜色将其区分开来，当变电站在运行过程中出现异常情况时，操作运行人员能从监控系统中直观、及时地得到各量的分类告警信息，并及时解决事故。
2.2抗干扰能力差
引起变电站综合自动化系统运行异常的干扰因素有很多，如由于雷电引起的浪涌电压、由于输电线路故障产生的瞬间过程、电气设备的操作以及其它电子设备会产生的电磁干扰等。因此，对于系统线路布局和制造工艺的设计应该考虑到这些因素，做到合理布局，增强抗干扰的能力；在二次布线的时候，为了避免由互感的干扰造成误发信号或微机工作出错，所以采用隔离减少互感藕合。
为了保证综合自动化系统可靠和稳定运行的基础，应及时制定变电站综合自动化系统的抗干扰措施。即合格的自动化产品是应通过高低温试验、雷电冲击电压试验、耐湿热试验、动模试验，而且还要重点通过四项电磁兼容试验，分别是：静电放电干扰试验、1MHz脉冲干扰试验、辐射电磁场干扰试验、快速瞬变干扰试验。所以选择的时候应加以注意。
2.3信息传递不畅通
该系统在操作的时候现场实际一次设备的工作状态变化往往不能与后台监控及界面接线图设备状态相一致，不能及时随着它变化，所以造成了操作运行人员的正常操作。针对这种情况，我们应确保通信畅通，及时设置并启动备用通道，刷新遥信变位，完善系统定时自检、自诊断、自恢复处理功能。
针对信息传递不通畅的情况，系统的操作运行人员必须定时学习综合自动化的新技术，多在日常运行和故障处理中熟练运用，锻炼自身的技术水平。当前，由保护和故障信息管理、计算机监控、微机“五防”和图像监控等子系统组成各级各类变电站的综合自动化系统，对于操作运行人员而言，必备的知识有计算机及网络知识，熟练运用相关软件及其操作系统。特别是对于监控系统的技术要求比较高，操作运行人员应熟练掌握监屏技巧、操作方法和各种查询功能、充分了解监控装置的原理、熟练调看保护定值、曲线、报表、棒图、监控系统的常用术语、信号分类、遥控、遥调过程和信息处理流程等。
3变电站综合自动化系统的改造设计
变电站综合自动化系统改造要遵循“四遥”功能即遥测、遥信、遥控、遥调的基本原则，不改变原来固有的控制信号等功能，同时，利用RTI1组建站内白动化系统以及相应的分布式通信网络实现全站自动化，并且坚持不改变设备外观的原则，保护与远动的相对独立性。所以，我们在实际应用过程中，我们可以根据实际情况使二次回路及设备设计如何更好地使之与远动部分联系起来进行改造，从而形成整套适合本变电站的遥控系统，并能达到有无工作人员值班均可。
3.1采用集中控制式结构
此方案的环境是要安装在变电站主控制室内，根据变电站的规模配置相应容量、功能的微机保护装置和微机远动装置，在原装设备配置设置的基础上来增加计算机管理的功能，达到自动化管理；为了使综合自动化系统更加合理，达到上位计算机的显示及控制打印的功能，必须处理好主变压器、各个线路及站内设备状态以及电流互感器、电压互感器或相应变送器的关系，充分利用电缆的传送作用，及时将信息传送到微机远动装置和微机保护装置，再经过前置机预处理，最后与调度端的主计算机进行数据通信。
3.2采用全分散式控制结构
以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、闭锁、保护等单元分散，就地安装在一次主设备屏上的自动化系统被称作全分散式的变电站综合自动化系统。全分散式控制结构的特点是：简化了变电站二次部分的配置，缩小了控制室的面积；减少了施工fl:f设备安装工程量。
本方案设计是将站控单元通过串行口与各一次设备相连，并与管理机和远方调度中心通信。在空间层面上，上位计算机临近被控制设备，所以会得到临近的信息，比如PT、CT、辅助接点、断路器分、合闸线圈等，因此，供电场所要设置好上位计算机来控制信息，达到人机联系及将必要信息及时调控远传给上级。各前置机会按照规定的功能全面、系统、及时地管理系统被控设备，最后这些信息被前置机加工后通过局域网与上位计算机连接。
3.3采用全监控集中组屏式结构
本方案设计预想是为了确保系统的安全性和可靠性，使变电站的保护装置工作不受测控和外部通信的影响，来同时达到实现资源信息共享的目的，拟采用RCS-9000型进行分层分布式设计，主要是指按间隔为对象，把单元层装置集中组屏安装在主控室中，能够更好的解决变电站相关问题。
该系统通常可分为以下3层，分别是变电站层、通信层已经间隔层。
1）变电站层分布式系统结构，特点是让变电站操作运行及值班人员能够熟练使用，达到监视、控制和管理功能。同时，为了增加系统运行的可靠性，就地监控、远动都会采用双机备用的方式，实现就地监控及远动。
2）通信层是为了有效保证网络传输的可靠性与时效性而设置的层级，会采用均衡流量管理，支持全以太网双网结构。通信会支持不同的规约向不同的调度所或集控站转发不同的信息报文，支持GPS硬件对时网络，能够实现不同厂家的设备互连，协议拟采用电力行业标准规定。
3）间隔层应设置于主控室，包括保护单元、测控单元组屏。针对设备较集中、且多为组合式设备的35-110kV中、低压变电站，它的信号电缆较短，分布面不广泛，所以，测控单元采用WorldFIP高速现场总线组网，而保护单元则采用485口接入保护信息管理系统。在这方案设计中，设计简单、可靠性高、便于管理及安装调试，这些特点更适合于中、低压变电站的老厂改造。
4结语
在计算机技术、通信技术发达的现代社会，各级各类供电场所也随着技术的进步而逐步发展，借助于新技术的滋生与发展，变电站综合自动化系统也注入了新的活力，此系统的技术发展也开拓了新的思路及途径。
变电站综合自动化系统的发展由于现有的标准不统一，发展起来还存在很多困难，所以还需要各级各类供电场所的工作人员发现实际操作中的规律，并总结规律，具体情况具体分析，用不断进步的技术建设变电站综合自动化系统，以此来保证供电系统的安全运行。
作者简介：
杨帆（1984-），唐钢股份动力厂生产技术科。（原文载于《硅谷》杂志2012年第14期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载） |
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