付孝生

(云南電網(wǎng)公司迪慶供電局，云南 迪慶 674400)

1 變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

1.1 自動(dòng)裝置階段

自動(dòng)裝置相互之間獨(dú)立運(yùn)行，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運(yùn)行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供報(bào)警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)的安全運(yùn)行，因此需要有更高性能的裝置代替。

1.2 智能自動(dòng)裝置階段

隨著微處理器技術(shù)的應(yīng)用，在變電站自動(dòng)化方面，開始采用大規(guī)模集成電路或微處理機(jī)，由于采用了數(shù)字式電路，統(tǒng)一了數(shù)字信號(hào)電平，縮小了體積，特別是裝置本身的故障自診斷能力，提高了自動(dòng)裝置自身的可靠性，縮短了維修時(shí)間。但是，這些微機(jī)型的自動(dòng)裝置，多數(shù)仍然是各自獨(dú)立運(yùn)行，不能相互通信，不能共享資源，實(shí)際上形成了變電站的自動(dòng)化孤島，仍然解決不了前述變電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在的所有問題。

1.3 變電站綜合自動(dòng)化階段

第一套變電站自動(dòng)化系統(tǒng)(LSA678)結(jié)構(gòu)有全分散式和局部分散式兩種，均由測控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和開關(guān)閉鎖系統(tǒng)三部分組成。隨著微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)故障錄波、微機(jī)監(jiān)控裝置在電網(wǎng)中的全面推廣應(yīng)用，各專業(yè)在技術(shù)上保待相對獨(dú)立，造成了硬件重復(fù)，互連困難，影響了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。對變電站綜合自動(dòng)化的研究在深入。

2 變電站綜合自動(dòng)化現(xiàn)狀

目前變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍由電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)、城市供電網(wǎng)、農(nóng)村供電網(wǎng)擴(kuò)展到企業(yè)供電網(wǎng);其電壓等級(jí)，由當(dāng)初的35～110kV變電站，向上擴(kuò)展到220～500kV變電站，向下延伸到10kV乃至0.4kV配電網(wǎng)絡(luò)，幾乎覆蓋到全部供電網(wǎng)絡(luò)。其技術(shù)涉及自動(dòng)控制、遠(yuǎn)動(dòng)、通信、繼電保護(hù)、測量、計(jì)量、在線監(jiān)測、信號(hào)及控制等二次系統(tǒng);專業(yè)涉及自動(dòng)化、繼電保護(hù)、變電運(yùn)行等［1］。雖然變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)取得了飛速地發(fā)展，但仍有較多的不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范不一

盡管各級(jí)電網(wǎng)公司對變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備的性能指標(biāo)等都做了統(tǒng)一的規(guī)定，但是設(shè)備生產(chǎn)廠家的元件篩選、硬件配置、電路結(jié)構(gòu)、制造工藝、軟件程序卻差別很大，這些差別導(dǎo)致了設(shè)備的壽命、性能、抗干擾能力以及管理與維護(hù)等相差甚遠(yuǎn)。所反映的問題主要表現(xiàn)為:

1)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問題。

2)不同產(chǎn)品的接口問題:IED裝置接口是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中非常重要的問題之一，包括RTU與通信控制器、保護(hù)與通信控制器、小電流接地裝置與通信控制器、故障錄波與通信控制器、無功裝置與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。

3)傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)選擇問題:目前國內(nèi)各個(gè)地方情況不一，變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約。要實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，就要實(shí)現(xiàn)傳輸規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，做到傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的互換性。

4)產(chǎn)品型號(hào)復(fù)雜，備品備件難以實(shí)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)行率低。開放性問題:變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動(dòng)化技術(shù)新的發(fā)展要求，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)必須考慮和支持變電站運(yùn)行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求。

2.2 組織模式選擇

目前應(yīng)用較廣泛的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型，變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)的特點(diǎn)和變電站的實(shí)際情況選配。

2.3 專業(yè)管理責(zé)任不明確

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，使得繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)量、變電運(yùn)行等各專業(yè)相互滲透，傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。運(yùn)行維護(hù)人員水平不高

2.4 裝置硬件更新過快

變電站綜合自動(dòng)化產(chǎn)品的硬件不斷更新，運(yùn)行幾年的變電站綜合自動(dòng)化裝置由于備品備件的不足而不得不更換新的裝置。

3 數(shù)字化變電站技術(shù)

3.1 主要特點(diǎn)

數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備(電子式互感器、智能化開關(guān)等)和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層(過程層、間隔層、站控層)構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。它具有如下特點(diǎn):

1)智能化的一次設(shè)備:一次設(shè)備被檢測的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)取代了傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2)網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備:變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

3)自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng):變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化;數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化;變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見;系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改為“狀態(tài)檢修”［3］。

3.2 對變電站綜合自動(dòng)化的影響

常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化的一次設(shè)備采集模擬量，通過電纜將模擬信號(hào)傳輸?shù)綔y控保護(hù)裝置，裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線將數(shù)字量傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能［4］。

而數(shù)字化變電站一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測控保護(hù)裝置，然后傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。數(shù)字化變電站采用電子式互感器，從根本上解決了CT動(dòng)態(tài)范圍小及飽和問題，從源頭上保證了保護(hù)的可靠性。信息傳遞全部采用光纖網(wǎng)絡(luò)后，二次回路設(shè)計(jì)極大簡化，接線大大減少，顯著降低了安裝、調(diào)試、維護(hù)的工作量。光纖的應(yīng)用也徹底解決了電纜老化問題，系統(tǒng)可靠性得到了充分的保障。除此之外，數(shù)字化變電站中IEC61850所支持的互操作性，把用戶從設(shè)備互聯(lián)困難的限制中解脫出來，提高了變電站選擇產(chǎn)品的自由度。不僅如此，通用的配置方式也提高了用戶對設(shè)備的駕馭能力，標(biāo)準(zhǔn)化的信息模型實(shí)現(xiàn)了變電站信息共享，使原先必須由IED實(shí)現(xiàn)的某些保護(hù)功能可以由一個(gè)軟件模塊來實(shí)現(xiàn)了，如母線保護(hù)、備自投等，設(shè)備的減少同時(shí)也減少了變電站的占地面積，節(jié)約了大量成本，這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)方便性、性價(jià)比等方面均比綜合自動(dòng)化站有了大幅度提升。

4 結(jié)束語

以上介紹了變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展歷程及其存在的問題，數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展從當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用來看也僅僅是解決了一部分問題，數(shù)字化變電站是具有里程碑意義的一次變革，對變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)方面必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也一定會(huì)因數(shù)字化變電站技術(shù)的不斷發(fā)展而迎來一個(gè)新的蓬勃發(fā)展的時(shí)期。

［1］鄒煒.淺談提高變電站電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(17).

［2］丁文書.綜合自動(dòng)化原理及應(yīng)用［M］.中國電力出版，2010.

［3］曾慶禹.變電站自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展(一)［J］.南京:電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，25(9):1－6.

［4］楊奇遜.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢［J］.南京:電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995，(10):7－9.