探究新一轮变电站综合自动化系统改造问题顾寅

探究新一轮变电站综合自动化系统改造问题顾寅

顾寅

（国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211000）

摘要：近几年来，我国经济快速增长，国民水平不断提高，人们对电力资源的需求也越来越高，因此，为变电站的建设增加了一定的压力。鉴于此，本文对新一轮变电站综合自动化系统改造问题进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：变电站；综合自动化；系统改造

一、变电站综合自动化的技术优势

传统变电站的设备多采用晶体管、电磁式结构，体积笨重、占地面积大、能耗高，后期维护工作量较大。现代网络技术、计算机技术和通信技术的成熟，提升了变电站的自动化水平，其优越性表现在：一是系统运行更安全、可靠。变电站综合自动化各系统均有微机控制，且具备故障诊断功能，能够从被保护对象的监测中及时排除故障；二是具有更稳定的供电质量，变电站综合自动化具有载调压变压器和无功补偿电容器，能够实现有电压、无功控制功能，提升了电压的合格率，降低了网损，节约了能耗；三是优化了传统二次部分硬件，如利用常规中央信号屏、控制屏、主接线屏实现一次电气量采集，即可供全系统共享，也提升了系统控制的综合水平；四是实现监视、测量、记录、抄表等协同自动化运行，通过引入微机控制系统，将各项运行参数进行自动化监测与记录，并将监测数据传输至调度中心，便于及时掌握变电站的运行状况，提升其运行效率；五是系统硬件更小，成本投资更少，特别是微处理器、集成电路系统的应用，各项硬件系统规模更加紧凑、小巧，功能更强大；六是引入自诊断功能，降低了运行维护的工作量，特别是引入遥测、遥控、遥信、遥调等功能，实现了无人值守。

二、变电站自动化建设的现状

1、受控站和终端站

此类变电站的数量已经多达一万多座，由于人力物力的所限，实现实现自动化的比例也相对较少，但确是无人值班站的主要市场。变电站自动化系统与无人值班系统是两个不同的概念。无人值班系统主要靠远程综合监控系统组成，主要分为三大部分。第一部分为前端综合监控设备，第二部分为管理中心的软件平台，例如MIS网络终端系统。第三部分主要是网络宽带传输部分。目前，在一些老站改造过程中，有大批的新站建设过程中有向无人值班系统过渡，这也是今后变电站自动化继续发展与科研的主要重点方向。

2、超高压变电站

就我国目前情况来看，超高压变电站数量相对较少，但是其作用在电网中至关重要。超高压变电站自动化完全符合我国变站的发展趋势，对电力系统起到完善作用。我国对超高压变电站的研究已经取得了一定的成果，现阶段主要采用微机远动装置，微机故障录波装置，以及微机线路等装置进行系统检测，并且设立了在线监控装置，在继电保护方面已经有了明确的发展方向，即微机自动化趋势。该发展方向为超高压变电站自动化的建设奠定了坚实的基础。

三、变电站自动化存在的几点问题

1、变电站的继电保护功能在设计中存在的问题

继电保护装置在电力系统中担负着迅速切断故障点，减少事故发生范围的重要任务。它的工作机理是能够根据原件的故障情况来进行对电路的迅速切断，进而完成对构件的保护，防止因小故障而引发整个变电站自动化系统的瘫痪，因此，是电力系统中不可分割的重要组成。但是想要在实际工作中充分利用改功能，需要变电站的其他装置与工作人员的密切配合，但在多数情况下，由于变电站自动化保护装置在设计上存在一些问题，例如保护装置的组网和数据通讯能力不足，以及保护装置配置不完整等，都会导致改装置的功能无法充分发挥。

2、变电站自动化在通信网接口中存在的问题

由于我国目前变电站自动化系统的主要发展方向是分散分层分布式，因此，对通信的准确性有了更高的要求，一个高效可靠的网络通讯系统，是保持稳定发展的关键。目前我国在通信网接口中存在的问题主要分为三点。第一，厂家在生产设备时对通信网络接口没有标准化的规范处理，导致兼容性问题。第二，综合变电站自动化厂与主站之间的数据交换速率慢。第三，变电站自动化系统内的装置之间数据传输率慢。

四、500kV变电站综合自动化改造

变电站综合自动化改造是一项大工程，利用先进的计算机技术、电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，实现对变电站全部设备的运行情况进行监视、测量、保护、控制和调度。变电站综合自动化改造对提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能具有重要作用和现实意义。下面给出如何对500kV变电站进行综合自动化改造。

1、一次设备改造

500kV变电站的一次设备主要有500kV主变压器、高压并联电抗器、断路器、隔离开关、电流电压互感器和避雷器等。因此，对500kV变电站进行一次设备改造首先进行断路器和隔离开关的改造。改造完之后实现对这些设备的遥控控制，而且要求断路器可靠，并实时提供隔离开关的具体位置相关信息。其次是主变压器的改造，要求对主变压器的温度、压力、瓦斯等各种信号进行改善，实现对主变压器状态的实时监控。改造要注意保持本体的信息与系统信息的一致性。另外，由于500kV变电站的外来站使用的是10kV的电源，他们的设备使用时间长，容易出现设备老化的现象。为了保证他们的正常运行，需要对开关柜进行改造。开关柜是一种电气设备，实现对电气设备开与关的控制。一般500kV没有对外提供10kV的开关，所以增加了10kV的开关柜。为了安全，一般选择带有接地开关的开关柜。

2、二次设备改造

变电站二次设备一般为室内设备，如继电保护、电量计费系统、电磁保护、测控设备等。目前这些二次设备主要存在的问题有：继电保护装置落后；电磁保护设备灵敏性、可靠性较低；测控设备采用的系统功能单一；电量计费系统使用不便、功能简单等。因此在综合自动化改造过程中需要增强、提高二次设备的功能、可靠、稳定。首先对GPS对时进行改造，采用同步对时方案，使用脉冲信号和硬接线进行对时，降低对时的成本，同时提高对时的精度。其次对相关保护装置进行改造，提高保护装置的可靠性，同时要防止保护装置的直流短路。再次，对系统进行改造要求实现功能的兼容性，即保证原有功能的基础上进行新功能的增加。

3、监控系统改造

原来的监控系统采用集中控制方式，并通过二次采集来实现信号和信息的捕获。这就需要借助接口屏内配置的大量中间变送器和继电器。见下图这不仅影响监控系统的复杂性，而且对监控系统的快速反应性产生影响。因此，需要对监控系统进行改造。改造后的监控系统取消接口屏，不使用集中控制，而是分层分散式控制结构。这种结构可防止监控系统一个功能对另外功能的影响，大大提高监控系统的可靠性。

4、保护动作信息有效利用

从变电站综合自动化的保护动作信息利用上，实现完整、及时、高性能数据监控与处理是获得变电站综合自动化调度集控一体化的基础，特别是在智能化水平高的变电站设备使用上，首先要查看各类事故的SOE事件顺序记录，从各开关跳闸的顺序上检查是否合理，并从问题信息入手，缩小事故的控制范围。通常情况下，在进行信息分析和处理上，一要选派有经验的技术人员进行事故信息分析，检查故障录波和数据，进行初步的故障判断；二要对信息进行二分法，逐步排查故障范围；三要对故障问题进行周密安排，从减少故障的影响上总结；四要对故障信息分类，从这些信息问题的处理及故障因素上进行归类，如重大事故缺陷问题要立即到现场处理，一般异常问题也要赶赴现场处理，不影响运行的问题要在巡视现场时处理。在信息分析处理及故障位置检查时，要结合故障情况进行多方面入手，如天气状况、自然灾害等问题，都要给予考虑，保障线路巡查工作的安全有序。

五、变电站综合自动化改造的发展方向

设备的设计和基本功能要求向标准化的方向迈进，设备的通讯协议和对外接口日趋标准化，不同厂家设备的接口达到“即插即用”的通用效果。这将给新一轮的变电站综合自动化系统改造的立项方式带来巨大的变革。

当前的变电站综合自动化系统改造立项，因遵循同一变电站综合自动化系统集成厂家的统一，需全站设备统一立项，统一进行物资招标采购。按项目管理要求，技改跨年项目也必须在2年内完成结算关闭，再扣除前期的招标、采购、设计等环节，真正留给现场安排停电施工的时间仅1年有余，这给停电计划安排带来极大的压力。如果规约及接口标准化得以实现，即可打破厂家单一性约束，根据具体间隔设备运行状况、技改需求及停电计划灵活安排立项。

变电站的智能化改造及建设仍然是智能电网的基础和重要环节，能够使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率显著提高。在建设智能电网这个历史背景下，在当前变电站综合自动化系统改造模式下，推广变电站高级应用技术是电力系统新时期发展的必然趋势。高级应用是运行管理智能化的前提，是推行调控一体化和无人值班的保障。

目前，变电站综合自动化系统智能化高级应用功能随着智能电网的发展目标分阶段实施，主要实现顺序控制、设备状态可视化、智能告警及分析决策、源端维护、站域控制、拓扑五防等功能，而未来还会有更多的新技术涌现。

结束语

变电站综合自动化发展的新方向就是智能化技术的高级功能应用。现阶段的变电站综合自动化系统无论是改造工程，还是日常维护，针对各种问题，都需要相关人员共同探讨、总结经验，才能不断健全完善变电站综合自动化系统，为功能应用的推广奠定坚实的基础，以能够提升变电站综合自动化技术水平，实现电网系统的智能化、现代化和自动化，确保电网安全、稳定运行，进一步提升变电站的控制质量和水平，从而带动我国经济社会的稳定、健康发展。

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