變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用及存在的問(wèn)題

1保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)合并隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)電網(wǎng)信息的需求的增加，無(wú)論是重新設(shè)計(jì)還是新發(fā)送，基于網(wǎng)絡(luò)的距離和面向?qū)ο蟮淖詣?dòng)系統(tǒng)都已成為主流。通過(guò)數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)傳等功能集成一體化,使得保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)界面分工越來(lái)越困難,自動(dòng)化系統(tǒng)在日常維護(hù)中的分割處理也變得不可取,因此,幾年前不少專家、業(yè)內(nèi)就提出保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)合并為變電站自動(dòng)化專業(yè)。技術(shù)的發(fā)展使得兩個(gè)專業(yè)合并為一是趨勢(shì),但是合并后得變電站自動(dòng)化專業(yè)過(guò)程中如何去管理設(shè)備,很少探討,畢竟這一個(gè)專業(yè)將涵蓋計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)和變電站微機(jī)保護(hù)技術(shù)。因此,自動(dòng)化專業(yè)人員要深層次掌握所有廠家、型號(hào)自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù),難度很大,除非設(shè)備的維護(hù)過(guò)度依賴廠方。在專業(yè)合并過(guò)程中如何確保變電站自動(dòng)化系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,是制約保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)合并的重要因數(shù)。建議在保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)合并的過(guò)程中:(1)原來(lái)變電站內(nèi)使用的第一代面向功能設(shè)計(jì)的集中式和第二代向功能設(shè)計(jì)的分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)保持原來(lái)的保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)分專業(yè)管理模式。(2)新使用的基于網(wǎng)絡(luò)的面向間隔、面向?qū)ο蟮牡谌詣?dòng)化系統(tǒng)從設(shè)備的調(diào)試、驗(yàn)收開始由新組建的自動(dòng)化專業(yè)人員參與。(3)自動(dòng)化設(shè)備完成一體化改造后,自動(dòng)化專業(yè)人員按廠家和設(shè)備型號(hào)分組管理。2遙信系統(tǒng)在廣東的應(yīng)用情況在遠(yuǎn)傳信息過(guò)程中,包括遙控、遙信、遙測(cè)和遙脈,但是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,110kV的變電站往往只傳送遙控、遙信、遙測(cè),遙脈沒(méi)有上傳調(diào)度端,也沒(méi)有接入變電站當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。220kV的變電站電度量依然也沒(méi)有接入當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng),而是采取一套有別于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的電能采集裝置,另開一路通信信道將電能量傳送給省中心調(diào)度端,其原因是電能作為結(jié)算的依據(jù)和歸屬于不同部門的管理。電能采集作為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分,傳送給當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)方調(diào)度端,不管資源配置還是信息共享來(lái)說(shuō)都是應(yīng)該的,其實(shí)在遠(yuǎn)傳中使用的SC1801、IEC101、IEC104多種等通信規(guī)約都包涵了傳送電能量。由于遙測(cè)普遍采用2個(gè)字節(jié)來(lái)表示,在處理和傳送中比起遙信來(lái)說(shuō)需要更長(zhǎng)的時(shí)間,因此提高遙測(cè)量的處理速度,ABB公司的IED670變電站自動(dòng)化裝置提出遙信處理模塊和遙測(cè)處理模塊走不同總線的理念。當(dāng)遙測(cè)量大于滿值時(shí),有可能出現(xiàn)溢出和歸零的現(xiàn)象,在廣東電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)中大量出現(xiàn)過(guò),其原因有電流互感器變比整定偏小、遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的不合理和遠(yuǎn)動(dòng)I/O測(cè)控單元缺陷等,其實(shí)最簡(jiǎn)單的預(yù)防措施是在驗(yàn)收過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行輸入值1.2～1.5倍滿值來(lái)驗(yàn)收。在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中,遙信可靠準(zhǔn)確傳送一直是個(gè)問(wèn)題,主要是遙信誤傳和丟失,在文獻(xiàn)中提出多種遙信誤報(bào)和漏報(bào)的情況。造成這些原因除了人為因數(shù)外,廠家在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)因數(shù)考慮不夠周全、產(chǎn)品不夠成熟和廠家之間的技術(shù)配合不夠完善等因數(shù)是主要原因,其中:(1)遙信誤報(bào)的,例如ISA保護(hù)和BJ監(jiān)控系統(tǒng)組成的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的有:(1)保護(hù)裝置與管理機(jī)死機(jī)重啟把原來(lái)的信號(hào)重發(fā);(2)保護(hù)管理機(jī)與遠(yuǎn)動(dòng)通信機(jī)斷開而重新恢復(fù)正常通信后再把原來(lái)的信號(hào)重發(fā);(3)監(jiān)控系統(tǒng)的從控主板對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行溢出處理時(shí)把歷史的信號(hào)重發(fā);(4)監(jiān)控系統(tǒng)遙信模塊出現(xiàn)故障時(shí)也常會(huì)誤發(fā)信號(hào)。對(duì)于國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的基于以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng),上面四種情況仍然有發(fā)生。(2)遙信漏報(bào)的:(1)規(guī)約不嚴(yán)緊。(2)監(jiān)控信息不夠完善。保護(hù)測(cè)控一體的裝置發(fā)生通信故障時(shí),系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)該裝置運(yùn)行狀態(tài),誤將通信故障后的信息上傳。3通信通信3.1ied裝置在變電站的應(yīng)用通信技術(shù)的發(fā)展在變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中扮演主要的角色,最初遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)設(shè)備用RS485總線將保護(hù)設(shè)備聯(lián)在一起,以主從方式通信,后來(lái)被抗干擾能力強(qiáng)、通信帶寬大的現(xiàn)場(chǎng)總線所代替,以太網(wǎng)由于解決了抗干擾問(wèn)題,現(xiàn)在普遍采用的基于以太網(wǎng)的站內(nèi)通信。但是到目前為此,國(guó)內(nèi)外變電站內(nèi)通信依然存在以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的RS232和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)主從通信的RS485串口通信,主要是直流設(shè)備、消弧裝置、UPS和數(shù)據(jù)電度表等,估計(jì)這些IED裝置在幾年內(nèi)依然會(huì)存在。由于串口通信抗干擾能力弱,因此要加裝防雷隔離裝置。由于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)單一、資源豐富、網(wǎng)絡(luò)速度快、頻帶較寬的原因,以太網(wǎng)的抗干擾技術(shù)得到發(fā)展后,目前,國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信普遍轉(zhuǎn)向嵌入式以太網(wǎng)通信,取代現(xiàn)場(chǎng)總線,最后會(huì)統(tǒng)一成如圖1所示的基于IEC61850體系的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)故障的快速處理,造成遠(yuǎn)程維護(hù)具有必要性,這使得各種裝置信息量上傳大大增加,勢(shì)必加快以太網(wǎng)得使用?，F(xiàn)在,國(guó)內(nèi)有的變電站自動(dòng)化廠家新推出的系統(tǒng)在10kV高壓室的測(cè)控保護(hù)裝置采用10Mbps的以太網(wǎng)通信,通過(guò)交換機(jī)以100Mbps的快速光纖以太網(wǎng)連到主控室以太網(wǎng)上,而上面提到的IED裝置通過(guò)RS232、RS485串口連城一起,然后以嵌入式以太網(wǎng)作為一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連到以太網(wǎng)上,使用效果很不錯(cuò),預(yù)計(jì)幾年內(nèi)都將采用這種模式。3.2數(shù)據(jù)網(wǎng)通信技術(shù)變電站與遠(yuǎn)方控制中心的通信有電力專線、數(shù)據(jù)網(wǎng)和租用公共信道。(1)主站與廠站通信一直是以電力專線通信為主,其中包括載波、微波、光纖通信和撥號(hào)方式,由于一點(diǎn)多址微波的缺陷,逐漸被光纖通信所代替,而載波作為低投入,有的地方還做為備用信道,撥號(hào)方式早期普遍做為備用通信方式,現(xiàn)在使用的地方已經(jīng)很少。(2)這兩年一些地區(qū)在主站和廠站之間開始在電力專網(wǎng)使用數(shù)據(jù)網(wǎng)通信,如圖2所示。由于數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸速度極快的優(yōu)勢(shì),將成為主站和廠站通信發(fā)展方向,但是如何做好確保在這種基于開放、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中,信息的安全傳送是數(shù)據(jù)網(wǎng)通信發(fā)展的關(guān)鍵。(3)租用公共信道中,有中國(guó)電信公共交換網(wǎng)(PSTN)、通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)(GPRS)和公眾無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM)等。它們的特點(diǎn)是使用方便靈活,但是在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中未能確保信息的安全交換。盡管使用了加密、壓縮等安全措施,目前在安全通信的技術(shù)方面還處于探討和完善階段。不過(guò)在新建設(shè)的變電站中電力專線通道未能調(diào)通時(shí),它們可以做為臨時(shí)的信道滿足主站四遙功能的驗(yàn)收,有效地解決工程調(diào)試驗(yàn)收的緊張局勢(shì)。使用過(guò)GSM無(wú)線撥號(hào)通信方式,如圖3所示。隨著無(wú)人值班變電站的增加,無(wú)功電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)(VQC)已經(jīng)成為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的部分。目前使用的VQC有兩種:專用VQC裝置和內(nèi)嵌于當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)VQC應(yīng)用軟件包。目前在VQC使用中存在以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)在行業(yè)中VQC沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范和管理規(guī)程,基本上是按照廠家的方案。例如VQC閉鎖條件,各個(gè)供電公司、廠家的產(chǎn)品都不一樣。(2)VQC的定值不合理。VQC的定值中的主變調(diào)檔和電容器投切對(duì)電壓、無(wú)功的影響是個(gè)隨著變電站負(fù)荷變化而變化的量,由于定值確定工作量極大,有的按照主變、電容器出廠時(shí)的參數(shù),或者沒(méi)有及時(shí)跟蹤修改定值,造成VQC正常使用率降低。(3)認(rèn)識(shí)不深,管理不到位。由于VQC繁雜的工作認(rèn)識(shí)不夠,VQC閉鎖后,哪些