數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的問題分析

蔡 城

（廣東省電力技術(shù)改進(jìn)公司，廣東 廣州 510000）

綜合自動化技術(shù)不僅增強(qiáng)了電網(wǎng)調(diào)度和輸電配電的可靠性，而且大大降低了變電站建設(shè)的總投資。隨著無人值班改造方案的進(jìn)一步實施，電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平不斷提高，使220 kV及以上電壓等級的超高壓變電站實現(xiàn)無人值班成為現(xiàn)實。

1 系統(tǒng)的主要功能

數(shù)字化變電站采用信息化手段，應(yīng)用智能化開關(guān)、光電互感器等智能化電氣設(shè)備對變電站進(jìn)行監(jiān)控、事故診斷等，可有效減少員工勞動強(qiáng)度，避免誤操作。數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的主要功能包括：微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、故障錄波測距和事件記錄、控制和操作閉鎖、電壓和無功就地控制、數(shù)據(jù)處理和記錄、同期檢測和同期合閘、系統(tǒng)自診斷、GPS對時、遙視。

2 系統(tǒng)的特點

2.1 一次設(shè)備智能化

一次設(shè)備的信號回路和控制回路采用微處理器和光電技術(shù)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。也就是說，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

2.2 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

變電站內(nèi)二次設(shè)備全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速網(wǎng)絡(luò)通信，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源共享。

2.3 站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖通信

通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖通信具有通信容量大、衰減小、不怕雷擊、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗腐蝕、可靠性高、敷設(shè)方便等優(yōu)點。

2.4 自動化更趨完善

控制和調(diào)節(jié)由計算機(jī)完成，減少勞動強(qiáng)度，避免誤操作；通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷功能，延長了設(shè)備檢修周期，提高運(yùn)行可靠性；變電站綜合自動化以計算機(jī)技術(shù)為核心，具有可發(fā)展、擴(kuò)充的余地；二次接線簡單，整體布局緊湊，減少占地面積，降低變電站建設(shè)投資；設(shè)備可靠性高，維護(hù)方便，減少人為干預(yù)，大大減少人為誤操作事故。

3 系統(tǒng)存在的問題分析

3.1 設(shè)計方面

3.1.1 對時接口不兼容

由于變電站內(nèi)存在不同廠家的自動化裝置，其接口類型繁多，因此在實際應(yīng)用中經(jīng)常會遇到GPS對時接口與接收對時設(shè)備接口不兼容的問題，從而導(dǎo)致保護(hù)測控裝置不能接收GPS對時。這一問題，可以由GPS廠家更換通信插件解決。但這種方法會造成工作的被動與延誤，并增大工程成本支出。

3.1.2 微機(jī)測控、備自投裝置利用率不高

微機(jī)測控裝置數(shù)量眾多，一方面導(dǎo)致設(shè)備利用率不高，另一方面也增加了設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的工作量。由于微機(jī)測控裝置都可以接入較多的開關(guān)量和模擬量，因此建議在工程設(shè)計階段，盡量壓縮微機(jī)測控裝置的數(shù)量，能合并的盡可能合并，避免把測控單元分得過細(xì)造成浪費(fèi)和增加運(yùn)行維護(hù)量。

3.1.3 遙視系統(tǒng)無法充分發(fā)揮作用

遙視系統(tǒng)作為遠(yuǎn)端監(jiān)控人員的“眼睛”，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場圖像的實時遠(yuǎn)傳，方便監(jiān)控人員對現(xiàn)場情況的了解。在很多情況下，遠(yuǎn)端監(jiān)控人員只需通過遙視系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)對遠(yuǎn)方現(xiàn)場問題的處理，既提高了工作效率，又節(jié)約了成本，體現(xiàn)了數(shù)字化變電站的優(yōu)勢。但在實際工作中還存在一些問題：攝像頭數(shù)量不足，不能滿足實際需要；攝像頭安裝位置不合理，無法充分發(fā)揮其功能。

3.1.4 人性化設(shè)計欠缺

現(xiàn)在許多電網(wǎng)建設(shè)設(shè)計資料缺乏人性化，突出表現(xiàn)在項目施工完成了必要的功能，卻給現(xiàn)場工作帶來許多不便。如，變電站所有設(shè)備都在室內(nèi)，而設(shè)計中為了美觀，大量采用各種彎管、直管，并將其直接埋于水泥地面下，給施工中二次電纜敷設(shè)帶來許多麻煩。因此建議設(shè)計人員多去現(xiàn)場，多與現(xiàn)場施工人員溝通交流，及時了解設(shè)計中的不足之處并加以糾正。

3.1.5 后臺監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計不合理

后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用單機(jī)、單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計將會導(dǎo)致后臺監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性降低，影響變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時，變電站實現(xiàn)綜合自動化后，很多的運(yùn)行維護(hù)工作都需要通過微機(jī)裝置來完成，但綜合自動化裝置的硬件更新?lián)Q代非常快，所選用的設(shè)備可能很快就變成落后產(chǎn)品，且監(jiān)控軟件有時會存在難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，從而導(dǎo)致監(jiān)控維護(hù)工作不能正常進(jìn)行。

3.2 安裝調(diào)試方面

3.2.1 通信故障

通信是數(shù)字化變電站的神經(jīng)部分，因其都是由細(xì)小的通信網(wǎng)組成，通常不被重視，一旦出現(xiàn)問題就可能造成嚴(yán)重的后果。通信部分在實際工作中主要存在以下問題：通信網(wǎng)線的防護(hù)措施不夠，例如有的通信網(wǎng)線沒有鋼鎧保護(hù)，很容易造成網(wǎng)線的損壞；變電站內(nèi)的保護(hù)、測控、通信等設(shè)備采用多個廠家的產(chǎn)品，為了實現(xiàn)通信還需加裝規(guī)約轉(zhuǎn)換器，造成通信困難、通信中斷或不能通信等故障。

針對上述問題，建議加強(qiáng)通信網(wǎng)線的保護(hù)，例如加裝鋁塑管保護(hù)；變電站內(nèi)的保護(hù)、測控、通信設(shè)備最好采用同一廠家的設(shè)備。如果受廠家生產(chǎn)產(chǎn)品單一的限制，建議在設(shè)備采購時，統(tǒng)籌考慮招標(biāo)采購方式，并在設(shè)備招標(biāo)文件中明確通信接口規(guī)則等內(nèi)容，這樣可以避免眾多產(chǎn)品間因接口不兼容而出現(xiàn)的通信問題。

3.2.2 誤遙控運(yùn)行設(shè)備造成事故

由于變電站增容、大修技改等工作，需在變電站對新增或改造單元的開關(guān)進(jìn)行遙控（遙調(diào)）試驗，因此遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)錯誤，就有可能造成誤遙控（遙調(diào)）運(yùn)行開關(guān)而造成事故。所以建議在遙控（遙調(diào)）試驗前，先核對站端、遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫是否正確無誤再辦理工作票，并將運(yùn)行開關(guān)的就地/遠(yuǎn)方把手全部打到就地位置，僅把試驗開關(guān)的就地/遠(yuǎn)方把手打到遠(yuǎn)方位置。此外調(diào)度部門需派專門人員到現(xiàn)場參與遙控（遙調(diào)）試驗，所派人員對現(xiàn)場開關(guān)遙控（遙調(diào)）試驗的正確性予以確認(rèn)，遙控（遙調(diào)）試驗成功后和現(xiàn)場配合試驗人員共同在遠(yuǎn)動定值單上簽名并存檔。

3.3 驗收方面

3.3.1 忽視遙視系統(tǒng)細(xì)節(jié)驗收

遙視系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場圖像的實時遠(yuǎn)傳，因此在系統(tǒng)驗收時，通常僅注重圖像質(zhì)量、遠(yuǎn)傳等主要參數(shù)的驗收，而忽略了其他細(xì)節(jié)。遙視系統(tǒng)一般由提供設(shè)備的廠家負(fù)責(zé)安裝，且安裝人員水平參差不齊。有時為了節(jié)省成本，經(jīng)常出現(xiàn)隨意選用材料的現(xiàn)象，如室外攝像頭的固定桿，由于防腐不好，經(jīng)常會出現(xiàn)驗收后不久就生銹的現(xiàn)象；室外攝像頭固定桿的基礎(chǔ)制作不牢固，雨季后經(jīng)常出現(xiàn)傾斜；室外攝像頭固定桿的接地線連接不規(guī)范，不能和主接地網(wǎng)可靠連接，甚至根本沒有連接。上述問題，只要加強(qiáng)遙視系統(tǒng)安裝過程的管理，在驗收時把握好細(xì)節(jié)就很容易解決。

3.3.2 非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)功能錯誤或缺陷

由于各地實際運(yùn)行情況的需要，經(jīng)常出現(xiàn)不同特點、不同版本的非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)。非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)版本是廠家在標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)版本平臺上做的修改調(diào)整，由于時間緊迫，經(jīng)常出現(xiàn)邏輯修改錯誤和漏洞等問題，造成非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)功能錯誤或功能有缺陷，并且有的問題很難發(fā)現(xiàn)，極有可能給非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)的正常運(yùn)行帶來重大隱患。

針對上述問題提出以下幾點建議：非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)技術(shù)指標(biāo)的制定部門加強(qiáng)與廠家技術(shù)部門的溝通，在技術(shù)協(xié)議書中做詳細(xì)具體的說明；廠家在產(chǎn)品出廠前對非標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)保護(hù)的邏輯、功能做詳細(xì)的檢查試驗，確保正確無誤后方可出廠；要加強(qiáng)設(shè)備出廠前的跟蹤驗收，提前發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；加強(qiáng)到貨的驗收，將驗收合格作為設(shè)備付款的必備條件。

3.4 運(yùn)行維護(hù)方面

3.4.1 備用電源不穩(wěn)定

在最初的工程實踐中，曾以站內(nèi)直流，輔以逆變的方式作為備用電源。但后來發(fā)現(xiàn)，在故障情況或事故狀態(tài)下，站內(nèi)直流極不穩(wěn)定，容易造成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備的不正常工作，嚴(yán)重時甚至?xí)斐墒鹿薁顟B(tài)信息的丟失。為此，采用專用UPS對站內(nèi)監(jiān)控后臺、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖通信等進(jìn)行供電，因為UPS可提供高精度、高穩(wěn)定性的電壓波形與頻率，具有承受電網(wǎng)波動或擾動（浪涌、跌落、諧波）、間斷甚至短時停電的能力，無論是線性負(fù)載或是非線性負(fù)載，UPS都具有低阻抗輸出的特性，因而極大地提高了運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

3.4.2 后臺機(jī)運(yùn)行維護(hù)管理缺位

目前，變電站后臺機(jī)的運(yùn)行維護(hù)管理辦法還不完善，存在管理缺位的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為只重視后臺機(jī)防病毒的管理，在USB、串口、光驅(qū)等數(shù)據(jù)交換位置加上了封條，而忽視了后臺機(jī)的散熱和清理工作；忽視設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的管理，由于后臺機(jī)屬于常年運(yùn)行設(shè)備，加上現(xiàn)場沒有通風(fēng)除塵設(shè)備，久而久之后臺機(jī)內(nèi)就會堆滿塵土，極可能造成后臺機(jī)藍(lán)屏、死機(jī)等故障，嚴(yán)重影響后臺機(jī)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

由于數(shù)字化變電站建設(shè)涉及部門多、技術(shù)含量高、工程資金量大，在數(shù)字化變電站建設(shè)過程中，仍存在許多問題，因此必須從變電站設(shè)計、招標(biāo)、施工、驗收、監(jiān)理等環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理，積極協(xié)調(diào)各部門關(guān)系，總結(jié)經(jīng)驗，加強(qiáng)培訓(xùn)，積極推廣典型設(shè)計，大力開展標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，以標(biāo)準(zhǔn)化固化管理要求，努力提高變電站建設(shè)施工質(zhì)量，確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。