試論變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

歐陽明甫 楊怡

（中國平煤神馬集團(tuán)電務(wù)廠 河南省平頂山市 467000）

試論變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

歐陽明甫 楊怡

（中國平煤神馬集團(tuán)電務(wù)廠 河南省平頂山市 467000）

經(jīng)過了20多年的發(fā)展，我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一定的發(fā)展水平?；谶@種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)其發(fā)展趨勢展開了探討，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

變電站綜合自動(dòng)化；信號(hào)采集；數(shù)字化；發(fā)展

引言

在電力系統(tǒng)中，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要的作用。而隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電站的二次設(shè)備和自動(dòng)化水平也開始出現(xiàn)新的變化。因此，有必要對(duì)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展問題展開探討，從而更好的在變電站領(lǐng)域進(jìn)行該技術(shù)的應(yīng)用。

1 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)階段的信號(hào)采集技術(shù)

就現(xiàn)階段而言，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在信號(hào)采集方面采取的是下方和完全分散分布的方式。采取該種信號(hào)采集方式，能夠使二次控制電纜得到最大限度的減少，并且使二次回路的簡化。例如，西門子公司的LSA678系統(tǒng)、ABB公司的SCS200系統(tǒng)和國內(nèi)南瑞電網(wǎng)控制公司的DISA-3系統(tǒng)，采取的都是分散分布式交流采集系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，可以使綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)或串口與后臺(tái)監(jiān)控主站連接起來。

1.2 現(xiàn)階段的低壓保護(hù)技術(shù)

在低壓保護(hù)方面，變電站現(xiàn)階段的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)使用的10kV等級(jí)低壓保護(hù)裝置，可以在金屬封閉開關(guān)設(shè)備上安裝，能夠滿足使用場合對(duì)保護(hù)裝置的溫度、震動(dòng)、濕度和電磁干擾等要求。就目前來看，國內(nèi)電力自動(dòng)化研究院、四方公司和國外的西門子公司、ABB公司均進(jìn)行10kV保護(hù)裝置的生產(chǎn)，并能使變電站保護(hù)系統(tǒng)的就地安裝要求得到滿足。

1.3 現(xiàn)階段的指令執(zhí)行方式

在變電站運(yùn)行過程中，指令執(zhí)行方式分為兩種。在分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，可以利用計(jì)算機(jī)數(shù)字通信將控制指令直接下達(dá)至分散安裝的測控單元，并且利用這些單元出口進(jìn)行控制操作的執(zhí)行。而使用集中控制方式，則能夠利用集中RTU遙控信號(hào)輸出板進(jìn)行遙控和遙調(diào)信號(hào)的傳輸，然后利用遙控執(zhí)行屏重動(dòng)輸出接點(diǎn)[1]。在此基礎(chǔ)上，則可以利用二次控制電纜進(jìn)行受控單元的控制回路連接。但采取集中控制方式需要使用更多的控制電纜，并且系統(tǒng)不具有同期檢測、無功-電壓檢測等功能，所以目前完全分布式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

1.4 現(xiàn)階段的數(shù)字通信技術(shù)

在分散分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，所有控制指令和信息傳輸都需要利用數(shù)字通信實(shí)現(xiàn)。所以，系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)字通信的物理介質(zhì)需要滿足較高的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。在進(jìn)行信息傳送的過程中，可以使用局域網(wǎng)和串口通信方式進(jìn)行數(shù)字傳送，進(jìn)行數(shù)字通信的物理介質(zhì)可以劃分成光纖、串行通信電纜和屏蔽雙絞線。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來看，系統(tǒng)有總線式雙絞線網(wǎng)、光纖環(huán)網(wǎng)和光纖星形網(wǎng)。

2 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展探討

2.1 數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化發(fā)展

隨著變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，變電站數(shù)據(jù)采集將向著數(shù)字化的方向發(fā)展。具體來講，就是變電站將使用數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)進(jìn)行電壓和電流等電氣量參數(shù)的采集，并且在電氣上實(shí)現(xiàn)一、二次系統(tǒng)的有效隔離[2]。而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化發(fā)展，不僅能夠使電氣量的動(dòng)態(tài)測量范圍得到擴(kuò)大，同時(shí)也能夠進(jìn)行電氣量測量精度的提升，從而為變電站從裝置冗余向信息冗余轉(zhuǎn)變和實(shí)現(xiàn)信息集成化應(yīng)用提供支持。

2.2 系統(tǒng)分層的分布式發(fā)展

隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將逐步完成從集中式到分布式的轉(zhuǎn)變。就目前來看，第二代分層分布式變電站采用的是開放式互連規(guī)約和成熟網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可以進(jìn)行系統(tǒng)響應(yīng)速度的提升，并且完成設(shè)備信息的完整記錄。而從物理結(jié)構(gòu)劃分上來看，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備組成。所以，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)遵循的是IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，可以劃分成過程層、間隔層和站控層三個(gè)邏輯層次，能夠?qū)崿F(xiàn)層次間的高速網(wǎng)絡(luò)通信。

2.3 信息應(yīng)用的集成化發(fā)展

隨著信息應(yīng)用的集成化發(fā)展，數(shù)字化變電站將使用數(shù)字化互感器進(jìn)行常規(guī)互感器的替代，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源共享。通過對(duì)分散的二次系統(tǒng)裝置進(jìn)行功能優(yōu)化處理和信息集成處理，就可以使變電站原本存在的硬件配置重復(fù)、信息不共享和投資成本大的問題得到解決[3]。利用設(shè)備之間的高速網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)信息交互，從而避免二次設(shè)備出現(xiàn)功能重復(fù)接口。而利用邏輯功能模塊進(jìn)行常規(guī)功能模塊的替代，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。

2.4 設(shè)備操作的智能化發(fā)展

隨著設(shè)備操作的智能化發(fā)展，變電站將使用微機(jī)、電力電子技術(shù)和新型傳感器進(jìn)行高壓斷路器二次系統(tǒng)的建立。而該系統(tǒng)可以利用微機(jī)進(jìn)行IED、智能軟件和二次系統(tǒng)的控制，所以能夠提升系統(tǒng)的智能性。利用光纖網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)也能夠向變電站二次回路系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和控制命令的傳輸，并且實(shí)現(xiàn)與斷路器操作機(jī)構(gòu)的數(shù)字化接口。

2.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

隨著電力系統(tǒng)的建模標(biāo)準(zhǔn)的確立，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也將向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。在智能開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中，體積小、重量輕的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)將得到集成，從而實(shí)現(xiàn)變電站功能的優(yōu)化組合和設(shè)備一體化布置。而利用測控裝置、保護(hù)裝置和其他自動(dòng)裝置進(jìn)行高壓和超高壓變電站的設(shè)計(jì)，則能夠?qū)崿F(xiàn)IED的近過程化設(shè)計(jì)[4]。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展意義上來看，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的統(tǒng)一建模，將能夠有效提升智能設(shè)備的互操作性和實(shí)現(xiàn)變電站信息共享，繼而為變電站系統(tǒng)維護(hù)、配置和工程實(shí)施等工作的開展提供便利。

3 結(jié)論

總而言之，在變電站運(yùn)行的過程中，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能齊全、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。而隨著信號(hào)采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等多種技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也將向著數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的方向發(fā)展，從而使變電站的電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能和受控程度得到提高。

[1]劉世欣，樓書氫，梁毅.對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試現(xiàn)狀及發(fā)展方向的思考[J].東北電力技術(shù)，2012，07：32～35.

[2]孔祥倫.簡述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].通訊世界，2014，08：77～78.

[3]李莉，胡興龍.變電站綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J].硅谷，2010，21：32+10.

[4]王春燕.變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀及其改造問題探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010，07：266～267.

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1004-7344（2016）14-0051-01

2016-4-25