基于虚拟测控的变电站自动化改造技术探究

基于虚拟测控的变电站自动化改造技术探究

王艺雄

中国能源建设集团云南火电建设有限公司650032

摘要：变电站自动化改造是建设智能电网的重要组成部分，对提高变电运行效率和保证供电安全发挥了积极作用。以往的变电站自动化改造工作中，由于技术人员只注重新系统的改造，没有关注新旧系统的兼容性和关联度，导致变电站各项功能不能正常发挥。基于虚拟测控的变电站自动化改造，则可以实现新旧系统的顺利过渡，保证原系统信息的完整性，不仅实现了变电站运行效率和自动化控制水平的提升，而且也为今后变电站的智能化改造积累了经验。

关键词：虚拟测控；变电站；自动化改造；技术应用

一、变电站自动化改造中需要克服的难题

在新技术、新设备的支持下，变电站自动化改造也逐渐积累了较为丰富的经验。但是在实际工作中，由于不同区域电力系统的复杂程度不一致，在实施基于虚拟测控的变电站自动化改造时，也常常会遇到技术性难题，主要表现为：

首先，一次设备倒闸操作的间隔层和站控层闭锁条件不完备，导致正常操作不能顺利完成。例如，为了不影响变电站系统的运行，自动化改造时采用“先改母设，后改间隔”的方法。部分改造后的新系统虽然可以实现自动化控制，但是与旧系统相连的部位会产生冲突，由于新旧系统兼容性不好，部分信息不能被管理主机及时获取、分析，变电站的运行受到影响。

其次，无论是改造前的旧系统，还是改造后的新系统，都需要在系统监控下运行。变电站在采用了基于虚拟测控系统的自动化改造后，新系统可以与监控设备进行较好的匹配，但是旧系统尚未纳入到监控系统中。这样一来，一方面是增加了系统运维难度，后期技术人员需要分别对新、旧系统进行检查、维修，增加了工作量；另一方面则是新旧系统不兼容，也会引发诸多运行问题，变电站的自动化运行也会受到影响。

二、基于虚拟测控的变电站自动化改造技术

1、安装虚拟测控装置

虚拟测控装置的输入端通过网线连接至老的调度交换机镜像口，输出端通过网线连接至已改造自动化系统的站控层交换机。虚拟测控的104报文处理模块将收到的104报文根据调度信息转发表进行解析，并将解析结果按照间隔分别送给对应的虚拟测控模块。改造后的新实体测控装置遵循IEC61850通信标准。IEC61850是一种基于通用网络通信平台的变电站自动化唯一国际标准，使得不同厂家的设备可以互相操作、无缝连接。虚拟测控与实体测控通信方式如下图1所示。

图1虚拟测控与实体测控通信方式示意图

2、自动化改造的原则

为了使变电站自动化系统尽快改造完成并投入使用，在改造过程中应坚持“先改母设，后改间隔”的原则。切断母线开关后，对母线上的地刀、压变等设备进行改造，可以用自动化设备进行代替。改造后进行通电观察，正常通电后将母线重新接入测控装置。在利用自动化设备代替原设备时，为了保证变电站能够不间断运行，还需要保证整个改造流程中，旧测控内的联闭锁逻辑完整。直到变电站自动化改造完成，方可将旧母设测控完全移除。

以常规的220KV电压为例，利用虚拟测控技术进行变电站自动化改造时：先将接入端的220KV母线地刀、压变进行更换，然后将新的母线重新接回测控装置。通电运行后，原变电站的管理系统中仍然保留了闭锁逻辑信息。为了不影响自动化控制信号的正常传输，需要在新系统中设置独立的信号转换模块，采用分阶段的方式，进行新旧信号转换，这样既可以逐步完成变电站自动化改造，又不会影响各项功能的发挥。

3、虚拟测控装置的改造流程

（1）技术人员按照事先制定的变电站自动化改造图纸，进行现场布置，检查各类电气设备，确定设备种类和数量无误后，完成安装。采集箱和管理主机之间，使用PCIE线连接，这样既可以保证两者同步上电，又可以保证信号传输的稳定性。由于管理主机有初始网口IP，在完成安装后，还需要技术人员跟进变电站实际情况，重新进行网口IP设置，以保证虚拟测控系统和A/B网的网段的一致。

（2）使系统保持运行，同时打开计算机上的system.xml文件。该文件中主要存储了启动指令、IP地址、IEDName等。将该文件中包含的程序段复制到虚拟测控系统的内置分析器中，生成对应的测控文件，并将其保存到IED目录下。在根目录下另外新建文件夹，用于配置104解析文件，该文件的作用是检索并获取变电站自动化运行的模拟量信息。

（3）将104解析文件的镜像文件输入到交换机上运行，由于交换机的输出端对应多个接口。可以复制大量的镜像文件，保证每个端口都可以发送同样的报文。直到另一端的虚拟测控系统收到104报文，并将接收信号及时反馈回来。位于变电站的虚拟测控管理软件，将反馈信号与原文件中的内容进行比对，经比对确定新旧信息完全匹配后，完成一次完整的自动化控制。

（4）进行虚拟测控系统其他方面的调试，例如为了实现对变电站自动化运行的全过程监控，在安装监控设备后，也需要进行调试，以保证管理人员能够无死角的监控整个变电站自动化控制系统。此外，随着虚拟测控系统的不断更新，每当有新的测控元件接入系统后，都需要重新进行调试，以保证104报文能够无损接收。对变电站自动化系统进行一段时间的观察，如果运行稳定且各项功能均正常，则将过渡系统拆除，以减轻变电站自动化系统的运行负担。

本文提出的方案简化了变电站的通信网络，明显缩短了常规变电站智能化改造的时间，成功解决了新旧系统切换、新设备调试验证、五防闭锁规则的验证、配置管理等难题。

结语：对于一些投入运营年限较长的变电站，内部的电气设备逐渐老化，不仅会导致运行效率较低，能耗上升，而且存在较高的安全隐患，不利于供电安全，对变电站进行自动化改造势在必行。运用虚拟测控的自动化改造技术，可以解决在智能化改造过程中产生的联闭锁问题，及新监控后台、调度监控端数据完整性问题。改造全过程新系统可以监视到全站完整设备信息。该方法已在500kV变电站自动化改造过程中成功应用，可为变电站智能化改造提供参考。

参考文献：

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