歐陽彥鋒

（國網(wǎng)泉州供電公司，福建泉州362000）

探究新一輪變電站綜合自動化系統(tǒng)改造問題

歐陽彥鋒

（國網(wǎng)泉州供電公司，福建泉州362000）

近年來，我國電網(wǎng)發(fā)展迅猛，電力設(shè)備技術(shù)突飛猛進。隨著信息化時代的到來，計算機和通信技術(shù)的新趨勢逐漸形成，從而帶動了變電站綜合自動化新技術(shù)的興起和日益發(fā)展，變電站綜合自動化各集成廠家的技術(shù)水平得到不斷提升，變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展日趨成熟。當前運行中的變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備已陸續(xù)達到使用年限，新一輪變電站綜合自動化改造已陸續(xù)開展，而新一輪的改造必將面臨新的問題，例如改造模式的選擇、智能化技術(shù)的取舍、新技術(shù)的應(yīng)用等。主要對變電站新一輪綜合自動化改造中將要面臨的主要問題進行了論述和分析，同時提出了相應(yīng)的建議措施，并展望了變電站綜合自動化系統(tǒng)改造的發(fā)展方向。

變電站；綜合自動化；系統(tǒng)改造；傳輸規(guī)約

21世紀初至今，變電站綜合自動化常規(guī)改造技術(shù)已得到了長足發(fā)展且日趨成熟、穩(wěn)定。而近年來，電網(wǎng)建設(shè)改造變得日新月異，尤其是變電站智能化的發(fā)展及應(yīng)用，又推動了變電站建設(shè)與發(fā)展的技術(shù)革新，進一步實現(xiàn)了變電站運行的資源優(yōu)化配置、降低運行維護成本，變電站無人值守已成為常態(tài)，實現(xiàn)了減人增效的最終目標，為電網(wǎng)實現(xiàn)安全、經(jīng)濟的運行打下了堅實的基礎(chǔ)。與此同時，國家電網(wǎng)對變電站的建設(shè)提出了“堅強、智能”的要求，而首輪開展變電站綜合自動化改造并投入運行的設(shè)備，至今已陸續(xù)達到再次技改更換的生命周期。因此，基于變電站智能化關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，進行新一輪綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)改造是十分必要的。而在新一輪的變電站綜合自動化系統(tǒng)改造中，將面臨許多新的問題。

1 系統(tǒng)改造模式的選擇

當前，變電站綜合自動化系統(tǒng)改造不再糾結(jié)于結(jié)構(gòu)形式的選擇，面臨最大的問題已是改造模式的選擇，即是進行智能化改造，還是繼續(xù)延用常規(guī)設(shè)備改造。

變電站智能化是指采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動。近年來，智能化變電站已歷經(jīng)早期的規(guī)劃試點階段，正處于全面建設(shè)階段，關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破并廣泛應(yīng)用。智能化變電站與常規(guī)變電站相比，主要區(qū)別為：①智能組件就地化，數(shù)據(jù)傳輸媒介以光纖替代電纜，減少二次電纜使用量，取而代之為光纜；②二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字式光纖以太網(wǎng)接口的二次設(shè)備替代常規(guī)二次設(shè)備；③IEC61850的應(yīng)用，統(tǒng)一了通信規(guī)約，使保護等二次設(shè)備具備了遠方操作的技術(shù)條件；④調(diào)試方法發(fā)生變化，需要網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)，使用的試驗儀器設(shè)備發(fā)生變化。

2010年泉州公司110 kV西郊變綜合自動化改造被確定為國網(wǎng)公司批準的第二批智能化改造試點項目，項目積極實踐《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》與《變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的智能化重點內(nèi)容，除了實現(xiàn)站內(nèi)數(shù)字化外，重點考慮智能電網(wǎng)對變電站高級應(yīng)用的需求及與生產(chǎn)管理的融合功能。另外，為了體現(xiàn)智能化改造試點的意義和價值，按照國網(wǎng)智能化變電站一系列規(guī)范和標準的要求，積極試驗智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù)，項目實現(xiàn)了一次主設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、信息建模標準化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、高級功能和輔助系統(tǒng)智能化，把西郊變改造成一個既符合國網(wǎng)統(tǒng)一標準要求，又體現(xiàn)福建地區(qū)電網(wǎng)接線和環(huán)境特點的智能化變電站。此外，本次改造也為智能電網(wǎng)進入全面建設(shè)階段積累了寶貴的經(jīng)驗。

比較而言，變電站智能化改造存在工期緊、涉及設(shè)備多、專業(yè)多等難題，除與常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)改造一樣，需更換監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備及各間隔測控裝置外，還需將原有的戶外端子箱更換為智能匯控箱，同時配置合并單元、智能終端以及過程層交換機等設(shè)備，并對繼電保護室至戶外匯控箱的二次回路控纜進行更換，重新敷設(shè)通訊光纜。設(shè)備從安裝、調(diào)試到驗收，各個環(huán)節(jié)的工作量均與常規(guī)改造不可同日而語，且當前的戶外端子箱基礎(chǔ)架構(gòu)不足以承載智能匯控箱，電纜溝道同樣不滿足光纜敷設(shè)要求，因此還需提前開展相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施改造等輔助土建工程。當前的變電站監(jiān)控系統(tǒng)改造方式一般為前期先進行不停電站控層調(diào)試、設(shè)備單體調(diào)試及電纜敷設(shè)，后續(xù)逐個間隔根據(jù)停電計劃安排停電進行設(shè)備更換、調(diào)試及接火，經(jīng)驗收合格后正式投運。因此，在當前電網(wǎng)運行方式條件下，每個間隔的停電時間有限，而要在有限的時間里完成變電站綜合自動化系統(tǒng)間隔的智能化改造，是相當困難的，再加上常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的設(shè)備技術(shù)、調(diào)試技術(shù)更為成熟，所需資金投入更少，且新一代智能化站控層設(shè)備及間隔層設(shè)備在常規(guī)改造模式下同樣能夠應(yīng)用，并發(fā)揮新技術(shù)優(yōu)勢，因此目前國內(nèi)仍大多采用常規(guī)綜合自動化系統(tǒng)改造模式。

2 站內(nèi)設(shè)備傳輸規(guī)約的選擇

然則，雖當前形勢下不推廣變電站智能化綜合自動化系統(tǒng)改造，但變電站智能化的飛速發(fā)展同樣給新一輪的變電站綜合自動化改造帶來質(zhì)的飛躍，首先便是IEC61850規(guī)約的應(yīng)用。變電站綜合自動化改造過程中，不同廠家設(shè)備之間通信，尤其是保護裝置、直流電源設(shè)備等公用設(shè)備與綜合自動化系統(tǒng)站控層網(wǎng)絡(luò)的通信，均需經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，而由規(guī)約轉(zhuǎn)換所引發(fā)的軟件程序修改及測試，是實際工程調(diào)試過程中調(diào)試量最大的工作。

當前電力系統(tǒng)中，對變電站綜合自動化技術(shù)的要求日漸提高，各種設(shè)備間的互聯(lián)需求及穩(wěn)定性要求越來越高，為方便變電站中各種設(shè)備的管理以及設(shè)備間的互聯(lián)，就需要一種通用的通信方式來實現(xiàn)。IEC61850即提出了一種公共的通信標準，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接。IEC61850是新一代變電站綜合自動化系統(tǒng)的國際標準，是國際電工委員會（IEC）TC57工作組制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標準，是基于網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站綜合自動化系統(tǒng)唯一的國際標準，是至今為止最為完善的變電站綜合自動化標準。

IEC61850標準規(guī)范了二次智能裝置的通信模型、通信接口，而且還定義了非常規(guī)互感器、智能式開關(guān)等一次設(shè)備的通信模型、通信接口，增強了設(shè)備之間的互操作性，使得不同廠家的設(shè)備之間實現(xiàn)無縫連接，大大提高變電站綜合自動化技術(shù)水平，提高變電站綜合自動化系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行水平，節(jié)約開發(fā)、驗收、維護的人力和物力。與采用IEC61850相比，延用原有的IEC103規(guī)約，雖然更為成熟、穩(wěn)定，能夠立即完全實現(xiàn)當前遠方召喚、修改保護定值、保護軟壓板及保護透傳等技術(shù)要求，且當前的班組技術(shù)人員也更易于維護，但隨著技術(shù)的發(fā)展，各設(shè)備廠家已逐漸減弱甚至停止了對IEC103規(guī)約應(yīng)用的維護及開發(fā)，而IEC61850的優(yōu)勢則更為顯而易見。因此，泉州公司近年來所開展的變電站綜合自動化系統(tǒng)改造均優(yōu)先采用IEC61850規(guī)約。

3 變電站綜合自動化改造的發(fā)展方向

隨著變電站智能化的發(fā)展，IEC61850規(guī)約廣泛應(yīng)用，在行業(yè)規(guī)范標準的約束和技術(shù)進步的帶動下，變電站綜合自動化系統(tǒng)逐步實現(xiàn)向著設(shè)備標準化的方向發(fā)展。設(shè)備的設(shè)計和基本功能要求向標準化的方向邁進，設(shè)備的通訊協(xié)議和對外接口日趨標準化，不同廠家設(shè)備的接口達到“即插即用”的通用效果。這將給新一輪的變電站綜合自動化系統(tǒng)改造的立項方式帶來巨大的變革。

當前的變電站綜合自動化系統(tǒng)改造立項，因遵循同一變電站綜合自動化系統(tǒng)集成廠家的統(tǒng)一，需全站設(shè)備統(tǒng)一立項，統(tǒng)一進行物資招標采購。按項目管理要求，技改跨年項目也必須在2年內(nèi)完成結(jié)算關(guān)閉，再扣除前期的招標、采購、設(shè)計等環(huán)節(jié)，真正留給現(xiàn)場安排停電施工的時間僅1年有余，這給停電計劃安排帶來極大的壓力。如果規(guī)約及接口標準化得以實現(xiàn)，即可打破廠家單一性約束，根據(jù)具體間隔設(shè)備運行狀況、技改需求及停電計劃靈活安排立項。

變電站的智能化改造及建設(shè)仍然是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)，能夠使電網(wǎng)的資源配置能力、安全水平、運行效率顯著提高。在建設(shè)智能電網(wǎng)這個歷史背景下，在當前變電站綜合自動化系統(tǒng)改造模式下，推廣變電站高級應(yīng)用技術(shù)是電力系統(tǒng)新時期發(fā)展的必然趨勢。高級應(yīng)用是運行管理智能化的前提，是推行調(diào)控一體化和無人值班的保障。

目前，變電站綜合自動化系統(tǒng)智能化高級應(yīng)用功能隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展目標分階段實施，主要實現(xiàn)順序控制、設(shè)備狀態(tài)可視化、智能告警及分析決策、源端維護、站域控制、拓撲五防等功能，而未來還會有更多的新技術(shù)涌現(xiàn)。

4 結(jié)束語

變電站綜合自動化發(fā)展的新方向就是智能化技術(shù)的高級功能應(yīng)用?，F(xiàn)階段的變電站綜合自動化系統(tǒng)無論是改造工程，還是日常維護，針對各種問題，都需要相關(guān)人員共同探討、總結(jié)經(jīng)驗，才能不斷健全完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，為功能應(yīng)用的推廣奠定堅實的基礎(chǔ)，以能夠提升變電站綜合自動化技術(shù)水平，實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化、現(xiàn)代化和自動化，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，進一步提升變電站的控制質(zhì)量和水平，從而帶動我國經(jīng)濟社會的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

［1］周殿赫.變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述［J］.電氣時代，2011（9）：82-83.

［2］孔祥倫.簡述變電站綜合自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢［J］.通訊世界，2014（8）：77-78.

［3］劉學(xué)超，邵帥.淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢［J］.科技與企業(yè)，2012（23）：73.

［4］張蕾.變電站綜合自動化改造方案探究［J］.電力安全技術(shù)，2013（09）：19-22.

［5］張耀春.數(shù)字化變電站綜合自動化技術(shù)升級改造要點分析［J］.科技與企業(yè)，2012（15）：111.

［6］陸志剛.220 kV變電站綜合自動化改造研究［J］.機電信息，2013（12）：23-24.

〔編輯：劉曉芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.011

2095－6835（2017）14－0011－02