變電站自動化系統(tǒng)存在問題的分析探討

　0引言

　　變電站自動化自20世紀(jì)90年代以來一直是我國電力行業(yè)中的熱點之一。它既是電力建設(shè)的需要也是市場的需要，我國每年變電站的數(shù)量以3%--5%的速度增長，每年有千百座新建變電站投入運行；同時根據(jù)電網(wǎng)的要求，每年又有不少變電站進行技術(shù)改造，以提高自動化水平。近幾年來我國變電站自動化技術(shù)，無論從國外引進的、還是國內(nèi)自行開發(fā)研制的系統(tǒng)，在技術(shù)和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。

　　但工程實際當(dāng)中，部分變電站自動化系統(tǒng)功能不能充分發(fā)揮出來，存在問題較多，缺陷率很高，不能實現(xiàn)真正的無人值班，無法正常運行。

　　1什么是變電站自動化系統(tǒng)

　　目前，計算機技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，軟硬件水平的發(fā)展同樣給變電站二次監(jiān)視控制系統(tǒng)帶來了一場革命。從技術(shù)角度講，變電站自動化技術(shù)也是計算機技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，結(jié)合微機遠動技術(shù)的日益完善和功能的不斷發(fā)展和分布式RTU的出現(xiàn)，變電站自動化系統(tǒng)已經(jīng)登上了歷史舞臺。

　　對“變電站自動化系統(tǒng)”(SubstationAutomationSystem-SAS)這一名詞，國際電工委員會解釋為“在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動化系統(tǒng)(TheSASprovidesAutomationSubstationincludingtheCommunicationinfrastructure)”。在國內(nèi)，我們所說的變電站自動化系統(tǒng)，包含傳統(tǒng)的自動化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置等設(shè)備，是集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，通過數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)信息共享的一套微機化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。它取消了傳統(tǒng)的控制屏、表計等常規(guī)設(shè)備，因而節(jié)省了控制電纜，縮小了控制室面積。

　　變電站自動化的內(nèi)容包括電氣量的采集和電氣設(shè)備(如斷路器)狀態(tài)的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)變電站正常運行的監(jiān)視和操作，保證變電站的正常運行和安全；在發(fā)生事故時，采集瞬態(tài)電氣量、實施監(jiān)視和控制，迅速切除故障(由繼電保護、故障錄波等所完成)，完成事故后變電站恢復(fù)正常運行的操作；從長遠的觀點來看，還應(yīng)包括高壓電氣設(shè)備本身的監(jiān)視信息(如斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣和狀態(tài)監(jiān)視等)。

　　傳統(tǒng)的變電站二次回路部分是由繼電保護、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、遠動裝置、故障錄波和測距、直流系統(tǒng)與絕緣監(jiān)視及通信等各類裝置組成的，以往它們各自采用獨立的裝置來完成自身的功能且均自成系統(tǒng)，由此不可避免地產(chǎn)生了各類裝置之間功能相互覆蓋，部件重復(fù)配置，耗用大量的連接線和電纜。

　　隨著對計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)變電站的實際情況，各類分散分布式變電站自動化系統(tǒng)將各現(xiàn)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓斷路器柜或高壓一次設(shè)備附近，現(xiàn)場單元部件或是保護和監(jiān)控功能的二合一裝置，用以處理各開關(guān)單元的繼電保護和監(jiān)控功能；或是使現(xiàn)場的微機保護和監(jiān)控部件分別保持相對獨立。在變電站控制室內(nèi)設(shè)置計算機系統(tǒng)，對各現(xiàn)場單元部件進行通信聯(lián)系，通信方式通常采用串行口，如RS-232C，RS-422/485和LonWorks(LocalOperationNetwork)或CAN(ControlAreaNetwork)等現(xiàn)場總線型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　變電站自動化的功能，則是將遙測、遙信進行采集，通過現(xiàn)場單元部件獨立完成遙控執(zhí)行命令和繼電保護功能等，這些信息通過網(wǎng)絡(luò)與遠程通信控制單元和后臺計算機系統(tǒng)進行通信，從而完成了傳統(tǒng)的RTU和變電站當(dāng)?shù)鼐C合系統(tǒng)的功能。因此，在現(xiàn)代的變電站自動化系統(tǒng)中，“保護”和“自動化”專業(yè)以及設(shè)備界限發(fā)生了變化。

　　2變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問題

　　2.1變電站自動化系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題

　　目前變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)計還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，變電站自動化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)問題（其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問題）是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

　　2.1.1生產(chǎn)廠家的問題

　　目前在變電站自動化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，系統(tǒng)性能指標(biāo)達不到要求等情況，主要有以下問題：

　　a、由于我國市場經(jīng)濟體制不成熟，廠家過分重視經(jīng)濟利益，用戶過分追求技術(shù)含量，不重視產(chǎn)品的性能及實用性，因而一批技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品并不過關(guān)，甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品仍能不斷使用。廠家只要有人買就生產(chǎn)，改進的積極性也就不高，甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施，有些外購件的生產(chǎn)更是缺乏管理，因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問題百出；
　　b、有些廠家就某產(chǎn)品只組織技術(shù)鑒定，沒搞產(chǎn)品鑒定；
　　c、另外，生產(chǎn)廠家對變電站自動化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及各項技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠，導(dǎo)致電力企業(yè)內(nèi)部專業(yè)人員對系統(tǒng)認識不透徹，造成設(shè)計漏洞較多。

　　2.1.2不同產(chǎn)品的接口問題


　　接口是自動化系統(tǒng)中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU與通信控制器、保護與通訊控制器、小電流接地裝置與通訊控制器、故障錄波與通訊控制器、無功裝置與通訊控制器、通訊控制器與主站、通訊控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通訊。這些不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通訊規(guī)約等問題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時，問題會很嚴(yán)重。

　　如果所有廠家的自動化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點進行選擇，以滿足自身的使用要求。

　　2.1.3變電站自動化系統(tǒng)的抗干擾問題

　　關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統(tǒng)上的變電站自動化設(shè)備出廠時抗干擾試驗手段相當(dāng)原始，僅僅做一些開關(guān)電焊機、風(fēng)扇、手提電話等定性實驗，到現(xiàn)場后往往也只加上開合斷路器的試驗，一直沒有一個定量的指標(biāo)，這是一個極大的隱患。

　　變電站自動化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證變電站自動化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，選擇時應(yīng)注意，合格的變電站自動化產(chǎn)品，除滿足一般檢驗項目外，主要還應(yīng)通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1MHz脈沖干擾試驗；靜電放電干擾試驗；輻射電磁場干擾試驗；快速瞬變干擾試驗。

　　2.1.4變電站自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)選擇的問題

　　要實現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，就要實現(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，才能實現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的互換性，這一點對于制造廠商和用戶都是非常有利的，對于變電站自動化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。因此，為適應(yīng)這種形勢的發(fā)展，IEC逐步提出了傳輸規(guī)約技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　a、變電站和調(diào)度中心之間的傳輸規(guī)約

　　目前國內(nèi)各個地方情況不統(tǒng)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，如部頒CDT、SC－1801、DNP3.0等。

　　1995年IEC為了在兼容的設(shè)備之間達到互換的目的，頒布了IEC60870-5-101傳輸規(guī)約，為了使我國盡快采用運動傳輸?shù)膰H標(biāo)準(zhǔn)，1997年原電力部頒布了國際101規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林會議上進行了發(fā)布。該規(guī)約為調(diào)度端和站端之間的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn)，今后站端變電站自動化設(shè)備與遠方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。

　　b、站內(nèi)局域網(wǎng)的通信規(guī)約

　　目前許多生產(chǎn)廠家各自為政，造成不同廠家設(shè)備通信連接的困難和以后維護的隱患。
1997年IEC頒布了IEC60870－5－103規(guī)約，國家經(jīng)貿(mào)委在1999年頒布了國際103規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌會議上進行了發(fā)布，103規(guī)約為繼電保護和間隔層（IED）設(shè)備與變電站層設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信傳輸規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)，今后變電站自動化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。