变电站综合自动化发展之趋势

变电站综合自动化发展之趋势
曾志刚
江西宜丰县供电有限责任公司
【摘要】本文简要地阐述了今后自动化监控系统的主要发展走向和用户的技术需求，以及目前已出现的一些新技术和新设备。

【关键词】自动化、网络、监控系统、数据库、逻辑闭锁。

一、引言
电力系统变电所综合自动化，又称变电站计算机监控系统，经过十多年的技术发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实，也是目前变电站建设的主要模式。

技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统即将出现。

本文正是根据目前变电站综合自动化的现状及技术发展之趋势，对今后的综合自动化技术和设备作出一些肤浅的要求和展望。

二、现状和问题
变电站自动化是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。

国外在80年代已有分散式变电站自动化系统问世，西门子(SIEMENS)公司的第1套全分散式变电站自动化系统LSA678早在1985年就在德国汉诺威投入运行，至1993年初已有300多套系统在德国及欧洲的各种电压等级的
变电站运行。

我国的变电站自动化工作起步较晚，大约从90年代开始，初始阶段主要为生产集中式的变电站自动化系统，例DISA—1型，BJ—1型，iES—60型，XWJK—1000A型，FD—97等。

90年代中期开始研制分散式变电站自动化系统，如DISA—2型，DISA—3型，BJ—F3，CSC—2000型，DCAP3200型，FDK型等。

随着高新技术的引进和应用，目前国外的许多产品也在国内得到普遍应用，如西门子(SIEMENS)公司的LSA系列、6MB/6MD 系列，惠施康(WESCON)公司的D200/D25系列，ABB公司的REF系列，伊林(ELIN)公司的AK系列等。

可以预计，今后其发展和推广的速度会越来越快，与国外技术的差距会逐步缩小，而且国内产品以其适应性强和维护方便将逐渐占据主导地位。

变电站综合自动化的应用，在110kV及以下的电压等级变电站全面采用就地分散式综合自动化，就是在220kV高电压、500kV超高压的变电站，也是采用按等级分小室布置分散分布式综合自动化。

经过几年的运行经历，对其设备的不足之处有了一定的认识：
●综合自动化的系统性要求极强，特别是结合了全站的操作防误系统，
要求变电站建设一期工程越齐越好，而这在高电压等级的变电站建
设中几乎是不可能的。

●扩建工程的操作防误闭锁逻辑实际验证困难，特别是牵涉到母线类
的。

●一次设备电动操作全部受控于监控系统。

借鉴于上海南桥变综合自
动化设备功能紊乱的事故，监控系统的误动出口必须绝对禁止，对
IO设备的运行可靠性要求很高。

全站智能化设备日益繁多，接入自动化系统的接口技术繁琐复杂，就地网络的通讯协议标准极待统一。

技术的发展是不可逆的，怎样使目前的设备、技术更趋实用合理，也是本文以下阐述的愿望之一。

三、发展和展望
1.保护监控一体化：
这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在110kV 及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式已是大势所趋。

它的好处是高度地功能按一次单元集中化，以利于稳定信息采集和设备状态控制，极大地提高了性能效率比。

其目前的缺点也是显而易见的：此种装置的运行可靠性必须极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。

这也是目前110kV及以上的电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。

随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。

2.设备安装就地化、户外化：
综合自动化装置将和一次设备整合在一起。

其电气的抗干扰性能，设备抗热寒、抗雨雪、防腐蚀等各项环境指标将达到一个极高的地步。

目前的综合自动化装置都是安装在低电压的中置柜上，和室内的开关室内，户外的仅是一些实现简单功能的柱上设备。

随着高电压等级的推广，其设备都将就地安装在户外的端子箱上，对环境条件要求不严。

这种方式最终将带来无人值班变电站没有建筑小室或仅设一个控制小室，其内最多也就是一台控制显示终端。

这将极大地减少整个变电站的二次电
缆，使变电站的建设简化、快速，设备调试简单、易行，同时也极大提高变电站的运行稳定性、可靠性。

3.人机操作界面接口统一化、运行操作设备无线化：
前面一点所提到的无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将都显示在可视无线终端上，巡视操作非常简洁明了，并随时配合有软件防误操作的逻辑判断和语音提示，还可通过加配数字摄像头，将图象传给远方监护人员或技术分析人员。

所有的这些人机界面数据来源，都将通过本变电站的一个无线网络节点，和整个变电站的数据网连在一起，并通过此变电站的远传广域接口，和整个电网的实时SCADA系统连接在一起，给远方监护诊断以条件，并在控制操作时可实现站间逻辑闭锁。

目前在奥地利VATECH 公司（原来的伊林）的变电站监控系统组网图（图1）就出现了这种运行监控模式。

4.防误闭锁逻辑验证图形化，规范化、离线模拟化：
在220kV及以上的变电站中，随着自动化水平的提高，电动操作设备日益增多，其操作的防误闭锁逻辑将紧密结合于监控系统之中，借助于监控系统的状态采集和控制链路得以实现。

而一个变电站的建成都是通过几次扩建才达到终期规模，这就给每次防误闭锁逻辑的实际操作验证带来难题：如何在不影响一次设备停役的情况下摆出各种运行状态来验证其正反操作逻辑的正确性。

图形化，规范化的防误闭锁逻辑验证模拟操作图正是为解决这一难题而作，其严谨性是建立在监控系统全站的
实时数据库之上的，使防误闭锁逻辑验证的离线模拟化成为可能。

图1. 先进的变电站监控系统组网图
5.就地通讯网络协议标准化：
强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计（双CPU、双电源等），光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体，正如图1所示的那样。

标准化的通讯网络协议（如IEC60870－5－103）是关键，目前国外变电站智能化设备小到一个油温仪，也采用此协议作为SCADA采集系统的标准接口。

另外就地运行巡视所需的音、视频信息也可一体化集成到一个网络内，并实现远程监控。

6.全所数据标准化：
变电站的智能监控装置（IO设备）将无电压等级划分，只有下载参数设置版本不同。

全站统一数据库包，统一维护组态工具软件，分类分单元下载参数设置数据。

其实时运行数据库可通过严密的安全防护措施
和整个电力系统实时数据连在一起。

7.数据采集和一次设备一体化：
除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。

控制操作也不局限于开关和闸刀的分合，如门锁的开启、清洁系统的开启等等也将纳入控制范围。

高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。

四、结束语
本文论述了数字化变电站综合自动化系统的特征、结构及其发展趋势。

数字化变电站自动化是一个系统工程，要实现全部数字化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决，相信在不远的将来数字化的变电站自动化系统，将有一个蓬勃的发展期。

【参考文献】
1．陶晓农，徐石明，赵金荣.DISA系列变电站综合自动化系统.电力系统自动化，1996，20(1) 2．唐涛，国内外变电站无人值班与综合自动化技术发展综述.电力系统自动化，1995，19(10)。