浅谈220kV变电站综合自动化系统
来源:用户上传
作者:
摘要: 本文阐述了变电站综合自动化系统的发展历程，对新型220kV综合自动化变电站中的防误功能、保护信息、当地监控机等问题进行了分析，并结合光电互感器、遥视系统、蓝牙等技术的发展应用，探讨了变电站综合自动化系统的发展方向。
关键词:变电站;综合自动化系统
变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监控屏幕化、运行管理智能化等特点，它的发展应用提高了变电站安全、可靠、稳定的运行水平，减轻了操作人员的工作量，使变电站的技术水平和管理水平得到全面的提高。
1变电站综合自动化系统发展历程
我国变电站综合自动化系统的相关研究开始于20世纪80年代中后期，到目前为止，其发展大致经历了三代。
第一代变电站综合自动化系统以RTU为基础，基于变送器及继电保护与自动装置等设备。该类系统的特点:系统功能不强、硬件设备重复、整体性能指标低、系统连接复杂、可靠性低，但其结构简单、成本低，特别适合于老变电站的改造。
第二代变电站综合自动化系统是以单片机为基础、按功能划分硬件结构的综合自动化系统。该类系统的特点:选用单片机负责数据采集，使工控机从大量单调的数据采集工作中解脱出来，去完成较复杂的任务调度、网络通信和数学计算等工作。该类系统具有较强的在线功能，各种功能比较完善，且人机界面较好，但系统仍然比较复杂，连接电缆较多，系统可靠性不高。
第三代变电站综合自动化系统是以现场总线、局域网技术为基础的分散式综合自动化系统。该类系统具有以下特点:简化了变电站二次设备的配置，大大缩小了控制室的面积:减少了施工和设备安装工作量;简化了二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆;可靠性高、组态灵活、检修方便。
由于技术的发展，上述各类变电站综合自动化系统的推出虽有时间先后但不存在前后替代的情况，各类系统可以根据变电站的实际情况予以选配。
2第三代综合自动化变电站设计的技术问题
2.1防误功能
随着微机五防技术的逐步成熟，采用当地监控和微机五防两套系统通讯来提升防误闭锁水平的方法，目前在实际应用中是比较普遍的。在一些小型变电站也有将五防软件模块安装在监控系统内的做法，由于两系统还是相对独立的，只是节省了五防主机，所以仍应归为此类方式。其方法是:遥控操作前，先在微机五防系统进行模拟预演操作;模拟预演结束后，五防系统对相关操作点下达软解锁命令，再由当地监控系统按照遥控操作的步骤进行操作;操作结束后，由五防系统下达闭锁操作命令，恢复闭锁。
《国家电网公司十八项电网重大反事故措施(试行)》中明确规定:采用计算机监控系统时，远方、就地操作均应具备防止误操作闭锁功能。监控系统的发展为综合自动化变电站新的操作模式下的防误闭锁功能的发展提供了技术平台。充分应用监控系统所提供的强大硬件、软件环境以及数据信息来有机融合变电站防误闭锁是切实可行的。事实上，断路器、隔离开关位置及相应的模拟量信息等已经采集到监控系统中，利用这些信息和现有的防误逻辑即可实现防误判断，再辅以适当的硬件就能实现防误闭锁。在监控系统内实现防误闭锁并不是取消五防功能，而是利用监控系统的各种技术优势来重新整合防误闭锁方式。
监控系统的防误闭锁可以从以下两个层面来实现:
(1)间隔级防误闭锁:应用测控装置本身的逻辑功能完成。
为了适应不同的接线方式，不同的闭锁要求，装置带有可编程逻辑功能，可由维护人员方便地设置闭锁逻辑。本间隔的防误闭锁由间隔层来解决，系统结构简单清晰，优势明显，显然是变电站防误闭锁的发展方向。
(2)间隔间防误闭锁:间隔级防误只能用本间隔的信息来设置相关闭锁逻辑，如果需要使用其它间隔或公用信息来设置相关闭锁即所谓间隔间防误(也可称为系统级防误)，目前有两种解决办法:①在总控单元或前置机内设置专用防误闭锁软件，根据站内所有开关量/模拟量的情况和防误规则实现防误闭锁;②采用网络和协议(如以太网TCP/IP)实现测控装置间的信息交换。
2.2保护信息采集及处理
目前计算机监控系统对保护信息的采集的方式主要有两种:硬接点方式和串行通信方式。对于常规继电器保护只能采用硬接点方式，而对于微机保护则除了硬接点方式外还有串行通信方式。其中，串行通信的方式目前主要有两种形式:①保护装置直接接入监控系统的公用信息工作站;②保护装置先接入保护信息管理机，再由保护管理机完成与公用信息工作站的通信。
由于220kV变电站规模较大，保护装置的种类和数量较多，采用第一种形式进行保护信息通信有诸多弊端，如:①监控系统公用信息工作站的通信接口数量是有限的，不可能实现与各保护装置进行直接通信;②各保护装置直接接入监控系统的公用信息工作站，监控系统需装有各类保护的通信规约，并需与每种保护进行通信调试，监控系统和保护厂家间的调试配合工作量十分繁重;③公用信息工作站还要与直流系统等智能装置通信，容易相互干扰，对保护装置的安全性也构成一定的影响。正是由于上述原因，才引入了保护信息管理机方式。保护信息管理机负责与各类不同保护装置的通信，然后转换成统一规约与公用信息工作站通信。当保护装置较多时可按电压等级采用多台保护信息管理机。由于保护信息管理机一般由保护厂家提供，更容易实现与各保护的通信，尤其和自家生产的各类保护不存在通信规约配合问题。因此，此方式不但简化了监控系统的通信网络结构，而且极大地减轻了整个工程的调试工作量。
如何利用好保护通信信息是今后无人值班工作的一个重要研究方向，目前正在研发的继电保护信息系统是解决上述难题的有益尝试。继电保护信息管理系统的目标就是充分利用网络与信息技术，建设统一规划、统一规范、统一信息平台的电网继电保护信息采集监控系统，全面构筑电网安全稳定运行的屏障。该系统是一个分层分布式的管理系统，其顶层是省网的调度中心的继电保护信息管理主站，它主要收集省网内各110～500kV变电站继电保护信息管理子站所收集到的继电保护动作信息、运行的故障信息、故障录波信息等，以便对系统所出现的故障进行分析，从中找出故障的原因。
2.3当地监控机
有人认为变电站将最终变成无人值班形式，故无需再配置当地监控机。诚然，配置当地监控机一方面增加了投资同时也加重了安装调试任务，但保留当地监控机还是有以下几方面的理由:①不论是集中监控、留守值班模式还是集中监视、少人值班模式的220kV变电站都仍将有人留守在变电站。因此，配置当地监控机便于现场人员监控和管理，同时也便于系统的安装和调试。②由于取消了控制屏，不便于检修运行人员了解掌握全站设备的运行状况，设置当地监控机有利于今后系统的运行维护、检修及设备巡视。③保留当地监控机是监控系统自身的要求，如目前大多监控系统的综合控制功能如VQC功能均是基于当地监控系统开发的。
此外，当地监控系统的有关功能可作相应调整，如原先基于有人值班开发的各种管理统计功能可适当简化，而强化其监控性能，使其更加适用于少人值班的模式。
3变电站综合自动化系统发展方向
3.1系统结构的转变
变电站综合自动化系统的结构将从集中控制、功能分散逐步向分散型网络发展。光电互感器的应用将改变监控系统的结构。它采用光纤传送信号，无铁心(不存在磁饱和和铁磁谐振问题)、频率晌应范围宽、容量大、抗电磁干扰能力强，所以测量单元与微机保护单元互感器可共用，简化了二次设备，这样可以将测量单元与保护单元融合在一起，实现一个模块管理一个电气单元或间隔单元，为变电站综合自动化系统结构实现分散式提供了技术支持。
3.2遥视系统的应用
遥视系统在综合自动化变电站内已广泛使用，它将变电站内采用摄像机拍摄的视频图象远距离传输到调度中心或集控站(主站)，使主站的运行、管理人员可以借此对变电站电气设备的运行环境进行监控，以保证无人值班变电站的安全运行。遥视系统的视频图象监视在本质上还属于图象获取系统，将计算机视觉技术运用到图象信息的分析与理解中，可以实现变电站系统图象信息的智能处理。计算机视觉技术在变电站领域已成功应用的例子有指针式仪表表示值的自动检定、移动物体的自动识别报警和跟踪运行人员的操作过程。随着与计算机视觉相关的一些技术的不断发展应用，其在变电站领域显示出了良好的应用前景。
3.3蓝牙技术的发展应用
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信开放性全球规范，它是一种以低成本的近距离无线连接为基础、为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术，解决了以太网用于变电站自动化布线难的问题。该技术具有小功率、微型化、低成本以及与网络时代相适应的特点。蓝牙技术是一项发展中的技术，其应用正处于起步阶段，但蓝牙技术标准统一、知识产权共享的优势是非常明显的，其未来的发展不可限量。可以预见，变电站内许多设备间采用无线方式通信在不久的将来就可以实现。
4结束语
国内变电站综合自动化系统经过近20年的发展，已较为成熟，基本能够满足电力系统应用的需求，但随着我国系统联网和电力市场的实现，对变电站综合自动化要求越来越高，仍然有较大的发展空间。相信随着相关领域各种技术的迅速发展，变电站综合自动化系统也将不断地发展，并逐步满足电力系统规模不断扩大的需求及对电能质量要求不断提高的需求。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-590364.htm
