簡談變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的應用分析
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劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的應用主要表現(xiàn)在將電氣設備側的模擬信號轉化為數(shù)字信號，經轉化后的數(shù)字信號系統(tǒng)實時處理保存為有用的信息數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)的完整性和一致性。相較于傳統(tǒng)的常規(guī)變電站二次系統(tǒng)，變電站綜合自動化系統(tǒng)使得變電站運維管理上更加便捷和安全可靠，能夠在很大程度上提高變電站的工作效率，電網系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展。隨著計算機技術和網絡技術、通信技術的發(fā)展，自動化水平的提高，變電站的二次系統(tǒng)已經基本實現(xiàn)了變電站綜合自動化，通過綜合自動化系統(tǒng)可以對繼電保護進行自檢互檢，具有故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制等功能，降低了運行維護成本，提高了變電站安全可靠運行水平。
關鍵詞：變電站；綜合自動化系統(tǒng)；繼電保護；變電站安全
1變電站綜合自動化系統(tǒng)核心功能和設計原則
目前電網中的變電站基本上已經實現(xiàn)了變電站綜合自動化，具有“四遙功能"遙控、遙調、遙測、遙信功能，主要體現(xiàn)在以下三部分內容：
1）隨時在線監(jiān)視電網的運行參數(shù)、設備運行狀況，自檢、自診斷設備本身的異常運行，發(fā)現(xiàn)變電站設備異常變化或裝置內部異常時，立即自動報警并使相應的閉鎖出口動作，以防止事故擴大；
2）電網出現(xiàn)事故時，快速采樣、判斷、決策、迅速隔離和事故，將故障控制在范圍；
3）完成變電站運行參數(shù)在線計算、存儲、統(tǒng)計、分析報表、遠傳和保證電能質量的自動遙控調整。
變電站綜合自動化系統(tǒng)在建設或者技術改造過程中需要遵循的原則，主要表現(xiàn)為以下兩個方面。
·在中低壓變電站中使用綜合自動化系統(tǒng)，可以更好地實施無人值班少人值守，從而達到減人增效的目的，提高變電站的科技化管理水平；
·對高壓變電站的建設或技術改造來說，要求采用先進的控制方式，解決在技術上分散，提高變電站運行的可靠性。
2變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的技術問題
在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，各系統(tǒng)單元裝置不同產品源自不同廠家，在產品選型方面給用戶增加了不少麻煩，主要體現(xiàn)在以下兩部分內容：
·綜保裝置生產廠家問題
目前，在變電站綜合自動化系統(tǒng)的選型中存在著如所產品質量不過關，系統(tǒng)功能不夠，系統(tǒng)性能不達標等情況，主要有以下幾個方面。
由于一些自動化設備的生產廠家過分重視經濟效益，以及用戶過分追求技術含量，從而忽略了產品的性能和實用性，例如自動化裝置受周圍環(huán)境溫度的影響，而引起保護的偏差。從而導致一批技術含量較高，但產品質量并不過關，這批所謂的高技術產品不斷被使用。
有些設備廠家對某產品只進行技術鑒定，而沒進行產品鑒定；其生產廠家對變電站綜合自動化系統(tǒng)的作用、功能、結構及各項技術性能指標介紹不完整，致使電力企業(yè)內部的人員對系統(tǒng)的認識不夠透徹，造成很多的設計漏洞。如某變電所根據(jù)電力系統(tǒng)的要求要設置低電壓保護，但是生產廠家的綜保裝置沒有該功能，但有低壓減載功能，這樣就使操作人員的工作量增加，還影響工程建設的進度。
·各個系統(tǒng)單元裝置不同產品的接口問題
在綜合自動化系統(tǒng)中，各系統(tǒng)單元裝置不同產品的接口問題一直都是一個非常重要卻沒有很好的解決方法的問題。不同的廠家生產的通訊接口的生產方式和規(guī)格、用途不一樣，這就使得當使用不同廠家生產的數(shù)據(jù)接口時，軟件研究人員需要花許多的經歷去解決諸如：故障錄波、通信控制器與無功裝置等、檔位變送器、小電流接地裝置、通信控制器與主站、保護、模擬盤與通信控制器等設備之間的通信問題。
3 Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)解決方案
方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用集中式監(jiān)控方案，其中主變部分由AM5SE系列微機保護裝置配置整套主變保護屏，實現(xiàn)主變的差動保護、后備保護、非電量保護及主變溫度監(jiān)測與檔位控制；其他回路及回路就地配置AM5SE系列微機保護裝置，實現(xiàn)對電氣量采集和對電氣設備（如斷路器）的狀態(tài)監(jiān)視、控制和調節(jié)，發(fā)生故障時，由微機保護裝置完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切除故障設備和完成事故后的恢復操作；同時配置公用測控屏裝載AM系列測控裝置，采集站內設備故障/事故信號。站內保護裝置/智能監(jiān)控設備通過通信管理機或規(guī)約轉換裝置將數(shù)據(jù)采集后上傳給SCADA監(jiān)控主機或上傳給遠動通信裝置再縱向加密后上傳調度平臺。站內按電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡規(guī)范要求配置網絡安全監(jiān)測裝置，保障監(jiān)控系統(tǒng)網絡安全，防御入侵。
針對變電站綜自系統(tǒng)存在問題的解決方案
電氣設備安全防護問題解決方案
在35kV、10kV變電站變配電系統(tǒng)中可配置AM5SE系列微機保護裝置，AM5SE系列微機保護裝置有以下幾點優(yōu)勢，平衡設備帶來的經濟效益和產品自身的技術含量以及產品的品質問題。
在產品設計方面，裝置具有統(tǒng)一的硬件，包括電源模塊、CPU模塊、開入開出模塊、控制回路模塊、模擬量采集、通信模塊等；整體采用模塊化設計，通用性強，能在同一硬件平臺上針對不同一次設備靈活配置保護功能，實現(xiàn)35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設備的保護和自動控制功能。
在接口資源方面，裝置具有12路模擬量通道，可選擇為保護電流、測量電流、電壓輸入；交流電壓輸入端口應可接相電壓，也可接線電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應各種PT接線方式。保護電流和測量電流通道可分別接三相電流；另外兩個交流電流通道可以接零序電流、不平衡電流或者線路電流。具有零序電流和零序電壓測量功能，并與電力監(jiān)控系統(tǒng)配合實現(xiàn)小電流接地選線功能。還具有2路RS485串行通信接口和2路以太網接口，支持Modbus RTU、IEC60870-5-103、IEC60870-5-101規(guī)約。
在產品實用性方面，裝置采用全圖形化編程技術，可以根據(jù)需要對裝置進行邏輯編程，滿足用戶的特殊要求。如果裝置在使用過程中需要更換保護功能，只需通過裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實現(xiàn)方式簡單靈活。
在產品質量方面，裝置在繼電保護及自動化設備質量監(jiān)督檢測的第三方型式試驗取得型式試驗報告和電磁兼容檢驗報告，通過輻射發(fā)射限值檢驗、傳導發(fā)射限值檢驗、射頻電磁場輻射抗擾度、靜電放電抗擾度、射頻場感應傳導騷擾抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、慢速阻尼振蕩波抗擾度、浪涌抗擾度、工頻磁場抗擾度、交流和直流電壓暫降中斷等10 項電磁兼容檢測認證，其中快速瞬變、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到Ⅳ級要求。
數(shù)據(jù)通信問題解決方案
變電站綜合自動化系統(tǒng)需采集站內設備信息集中分析管理，由于各個系統(tǒng)單元裝置不同產品存在接口問題，為了使這一問題得到妥善的解決，我們將各個系統(tǒng)單元裝置通信接口經規(guī)約轉換裝置轉換為開放的、統(tǒng)一的接口標準，讓用戶可以根據(jù)自己的需求選擇合適的接口。
ANet系列智能通信管理機采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，用于將一個目標區(qū)域內所有的智能監(jiān)控/保護裝置的通信數(shù)據(jù)整理匯總后，實時上傳主站系統(tǒng)，完成遙信、遙測等能源數(shù)據(jù)采集功能。同時，支持接收上級主站系統(tǒng)下達的命令，并轉發(fā)給目標區(qū)域內的智能系列單元，完成對廠站內各開關設備的分、合閘遠方控制或裝置的參數(shù)整定，實現(xiàn)遙控和遙調功能，以達到遠動輸出調度命令的目標。ANet系列網關作為自動化系統(tǒng)網絡與監(jiān)測設備之間的通信接口設備，提供豐富的規(guī)約庫支持，與不同二次設備供應商的智能設備互聯(lián)，實現(xiàn)了規(guī)約轉換、接口匹配、數(shù)據(jù)轉換等三項功能。
4 Acrel-1000綜自系統(tǒng)主要功能
實時監(jiān)測
Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。其中，配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。
運行報表
系統(tǒng)將變電站運行參數(shù)通過在線計算、存儲、統(tǒng)計等方式處理后以報表形式呈現(xiàn)，可查詢各回路或設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。
故障錄波
系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。 （故障前8個周波，后各4個周波，AM5SE系列繼電保護裝置每個周波24個點）
事故追憶
系統(tǒng)能夠自動記錄事故時刻前后一段時間（前后各10個點的數(shù)據(jù)，約10-20秒）的所有實時穩(wěn)態(tài)信息，包括開關位置、 保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。
用戶權限管理
系統(tǒng)設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
5結語
變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站的作用越來越顯著，對實現(xiàn)電網調度自動化和運維管理現(xiàn)代化，提高電網的安全和可靠運行水平起到了很大的作用，因此電網中的變電站要進一步加強綜合自動化系統(tǒng)水平，提高運維人員的技能，保證電網安全穩(wěn)定運行。
參考文獻
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