鄧翔齡

摘要：經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電網(wǎng)運(yùn)行、變電、負(fù)荷控制能力提出了更高的要求，尤其是在變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用上，如何設(shè)計一個自動化程度更好，運(yùn)行更加穩(wěn)定安全的變電站綜合自動化控制系統(tǒng)，是擺在科研人員面前的一個難題。但是，伴隨著計算機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)等的進(jìn)步，為變電站自動化科技含量與控制水平的提高創(chuàng)造了條件。110kV及以下綜合自動化變電站的運(yùn)行經(jīng)驗，為220Kv綜合變電站的設(shè)計及建設(shè)提供了經(jīng)驗和技術(shù)準(zhǔn)備。本文根據(jù)新時期220kV綜合自動化變電站建設(shè)要求，就該系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中所涉及到的防誤閉鎖功能和保護(hù)信息收集，針對新型智能監(jiān)控技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)等應(yīng)用提出了自己的意見，希望對220kV綜合變電站的設(shè)計及應(yīng)用提供一些幫助和啟示。

關(guān)鍵詞：220Kv；變電站；自動化；防誤閉鎖；監(jiān)控系統(tǒng)

變電站綜合自動化控制系統(tǒng)是一項非常復(fù)雜、科技含量非常高的自動化控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的技術(shù)水平、控制水平不僅影響到變電站的運(yùn)行，甚至?xí)g接的對整個局域電網(wǎng)的運(yùn)行及安全造成影響。伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行不安全因素也在增多，美國2012年大停電事件給我國電網(wǎng)運(yùn)行敲響了警鐘，也對我國電網(wǎng)的相關(guān)自動化控制系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)、功能、操控能力等提出了更高的要求。除了完善系統(tǒng)組成之外，還要求在科研當(dāng)中將自動化領(lǐng)域的一些最先進(jìn)的科研成果應(yīng)用到系統(tǒng)當(dāng)中，尤其是智能化控制科研成果，實現(xiàn)系統(tǒng)的高度自動化、智能化。

1新一代220Kv綜合自動化變電站設(shè)計技術(shù)問題分析

1.1防誤功能

微機(jī)五防技術(shù)是220kV綜合自動化變電站控制系統(tǒng)的核心部分，主要功能是控制系統(tǒng)的閉合與開合運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制的目的。傳統(tǒng)的微機(jī)五防技術(shù)缺陷比較明顯，最近幾年在電氣自動化科研領(lǐng)域中將監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防結(jié)合起來，形成了一種建立在監(jiān)控系統(tǒng)之上的微機(jī)五防技術(shù)，有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的控制能力。但是，微機(jī)五防的控制程序相對比較多，要經(jīng)過模擬操作、軟解鎖命令、遙控操作和閉合命令等程序才能完成控制過程，其中主要由一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了操作失誤，整個系統(tǒng)的閉合就無法完成，也就是達(dá)不到防誤的效果，這是目前220kV綜合自動化變電站控制系統(tǒng)設(shè)計中的一個明顯的不足。現(xiàn)在的自動化控制功能的實現(xiàn)，主要依靠的是可編程控制器，這種控制器成本低，也能夠在一定程度上達(dá)到自動化控制的目的，控制功能的運(yùn)行需要在輸入程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行，但是在程序運(yùn)行方式上有一定幾率出現(xiàn)錯誤，因為本身控制器在長時間的使用過程中可能會出現(xiàn)變化，程序也會發(fā)生損壞。

最近幾年，微機(jī)五防科研活動也在不斷的發(fā)展進(jìn)步，從收集到的資料來看，現(xiàn)在依然是在監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將其與防誤閉鎖功能結(jié)合起來，使用更加先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)及控制技術(shù)，來實現(xiàn)更好水平的監(jiān)視控制目的，達(dá)到更好的防誤閉鎖控制效果。尤其是現(xiàn)在計算機(jī)技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步，為防誤閉鎖功能水平的提高創(chuàng)造了條件。比如說更加先進(jìn)的CPU、更加先進(jìn)的集成化控制軟件、邏輯功能更加復(fù)雜的控制軟件與芯片、具有系統(tǒng)主動探測及檢查功能主動探測反饋式變電站自動化運(yùn)行檢查系統(tǒng)等。尤其是可視化邏輯變成控制器的出現(xiàn)，增強(qiáng)了不同的運(yùn)行條件下的系統(tǒng)防誤閉鎖控制能力。在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了更加先進(jìn)的間隔防誤閉鎖，這種技術(shù)打破了不同防誤閉鎖系統(tǒng)的限制，能利用間隔和公用信息設(shè)置相關(guān)閉鎖程序，其適應(yīng)力、控制力大為增強(qiáng)。目前來看研究主要集中在兩個方面上。（1）開發(fā)一款專用的防誤閉鎖軟件，并將其嵌入當(dāng)前的綜合控制系統(tǒng)的總控單元和監(jiān)控的前置機(jī)內(nèi)，根據(jù)變電站所有開關(guān)量與模擬量，及編程確定好的防誤規(guī)則，實現(xiàn)自動防誤閉鎖。（2）在網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議（主要是以太網(wǎng)TCP/IP）在裝置間信息交換的基礎(chǔ)上進(jìn)行防誤閉鎖控制，值得注意的是國外一些企業(yè)已經(jīng)將這一功能集中到手機(jī)APP當(dāng)中，實現(xiàn)了隨時隨地的防誤閉鎖操作目的。從圖2中可以看出電動遙控閉鎖接點編碼鎖，能夠根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的指令實現(xiàn)快速閉鎖，并且在系統(tǒng)當(dāng)中強(qiáng)制閉鎖功能，也就是在計算機(jī)指令無法完成的情況，采用人工操作的方式實現(xiàn)閉鎖，有效地應(yīng)對自然災(zāi)害之下無法完成閉鎖的問題。

2.2保護(hù)信息的采集及處理

220kV綜合自動化變電站監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行是建立在充足的保護(hù)信息采集、分析的基礎(chǔ)上，在此基礎(chǔ)上判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出具體的操作指令，硬接點方式和串行通信是目前保護(hù)信息采集的主要形式，常規(guī)繼電保護(hù)之下只能使用硬接點方式收集保護(hù)信息，而計算機(jī)在整個系統(tǒng)中處于核心地位，對其保護(hù)則采用了硬接點與串行通信兩種方式。根據(jù)當(dāng)前220kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)資料來看，現(xiàn)在在該系統(tǒng)中的串行通信方式保護(hù)信息收集主要途徑。主要分為兩種類型：第一種，保護(hù)，信息收集裝置設(shè)計在監(jiān)控系統(tǒng)的公用信息工作站當(dāng)中，在工作站當(dāng)中根據(jù)反饋的信息來收集保護(hù)信息。第二種，保護(hù)信息收集裝置直接嵌入到綜合自動化信息的計算機(jī)當(dāng)中，由計算機(jī)通過搜集公用信息工作站發(fā)出來的信息進(jìn)行識別處理收集來的保護(hù)信息。而這種設(shè)計方式讓現(xiàn)在的保護(hù)信息收集受到了一定的影響，將保護(hù)信息收集裝置直接嵌入到監(jiān)控系統(tǒng)的功能信息工作站當(dāng)中，在信息收集的過程中會受到各種通訊規(guī)約的影響，需要監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)廠家之間通過反復(fù)的調(diào)試配合才能達(dá)到工作要求，在技術(shù)上具有一定的難度。更重要的是公用信息工作站有直流系統(tǒng)等智能裝置，通信之間可能在工作的過程上出現(xiàn)互相干擾而導(dǎo)致信息無法收集的情況出現(xiàn)。因此，建議將220kV綜合自動化變電站監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)信息采集方式由嵌入式改為獨立式，也就是將其從監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中收集出來，利用可編程微型CPU設(shè)計終端監(jiān)測裝置，直接安裝在監(jiān)控終端當(dāng)中，并人監(jiān)控終端的信息采集中，實行雙向傳輸信息，利用保護(hù)信息終端監(jiān)測與收集裝置對這些信息進(jìn)行過濾，過濾原則根據(jù)編程確定，并將保護(hù)信息傳人給計算機(jī)。這種設(shè)計方式，讓監(jiān)控系統(tǒng)與保護(hù)信息的采集及處理分開，避免了相互制約與影響。

2新技術(shù)在220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用及發(fā)展情況

2.1新型智能監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)在的220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)在現(xiàn)在的技術(shù)條件之下，對保護(hù)信息收集及監(jiān)控系統(tǒng)的依賴性比較大，如果這兩個系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，則很難保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全及整個變電站的正常工作。但是，由于監(jiān)控集成到調(diào)度中心之內(nèi)才能看到，220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)變電站的責(zé)任人員看不到，在這種情況下智能手機(jī)和APP就派上用場，設(shè)計一塊智能監(jiān)控的手機(jī)APP軟件，保證220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)工作人員能夠?qū)φ麄€變電站的運(yùn)行隨時隨地進(jìn)行監(jiān)控，改變了時間和距離的影響。當(dāng)然，利用智能手機(jī)和APP，可以收集220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)中各個運(yùn)行關(guān)鍵節(jié)點的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其反映在整個系統(tǒng)的運(yùn)行示意圖當(dāng)中，一旦發(fā)生故障能夠快速的排除故障，增強(qiáng)故障反應(yīng)能力。此外，在變電站的自動化運(yùn)行過程中，一些檢修人員、工作人員會隨時進(jìn)入現(xiàn)場，其操作行為可能影響到變電站的自動化運(yùn)行，可以采用計算機(jī)視覺技術(shù)與即時通訊技術(shù)對現(xiàn)場移動物體進(jìn)行自動識別，跟蹤現(xiàn)場工作人員的操作過程。此外，針對運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)資料，計算機(jī)視覺技術(shù)也能做到指針式儀表標(biāo)示值的自動檢定及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，為自動化控制行為提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

2.2藍(lán)牙技術(shù)在解決220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)布線問題中的應(yīng)用

藍(lán)牙是一種比較先進(jìn)的短距離安全傳輸技術(shù)，其依靠系統(tǒng)配對形成一對一的傳輸關(guān)系，而相互之間的設(shè)備傳輸之間不會對另外的設(shè)備藍(lán)牙傳輸造成影響，伴隨著藍(lán)牙技術(shù)的不斷進(jìn)步，這種技術(shù)除了應(yīng)用于通信行業(yè)之外，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用范圍也是越來越廣泛。這是因為傳統(tǒng)的220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)科技含量越來越高，傳統(tǒng)的布線方式已經(jīng)無法滿足新系統(tǒng)的設(shè)計要求，以太網(wǎng)之下的布線難度極大，一旦出現(xiàn)故障需要較長的排查與處理時間。如果能夠?qū)⑺{(lán)牙技術(shù)應(yīng)用到布線當(dāng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與語言通信的雙重功能，則能有效地解決這一問題。但是目前來看，困擾這一問題實現(xiàn)的條件主要有兩點，藍(lán)牙傳輸距離非常有限，并且受障礙物的影響比較明顯，在布置過程中需要進(jìn)行藍(lán)牙傳輸節(jié)點設(shè)計，如何保證各個節(jié)點之間不會相互影響，是必須解決的一個問題。另外，藍(lán)牙技術(shù)并不能進(jìn)行主動地、連續(xù)的傳輸，要想將其真正地應(yīng)用到220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)當(dāng)中，必須解決連續(xù)、主動傳輸?shù)膯栴}，這就需要一個智能化的裝置自動發(fā)出傳輸?shù)拿睿€要將其與中央計算機(jī)連接起來。以現(xiàn)在的技術(shù)研發(fā)能力，智能化控制裝置比較容易實現(xiàn)，而智能控制裝置如何與計算機(jī)進(jìn)行連接是一個難題。

總之，220kV變電站綜合自動化系統(tǒng)未來朝著更加智能化、更加安全、功能更加豐富的方向發(fā)展，這需要充分的技術(shù)依托，并能夠?qū)⒏鞣N先進(jìn)技術(shù)比如說藍(lán)牙、CPU應(yīng)用到系統(tǒng)建設(shè)當(dāng)中，才能達(dá)到預(yù)期的發(fā)展目的，各地應(yīng)該加大這一方面的科研投入，保證新技術(shù)研發(fā)順利進(jìn)行。