2009-11-20 14:19 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
摘要:近年來,隨著“兩網(wǎng)”改造的深入和電網(wǎng)運行水平的提高,大量采用遠方集中監(jiān)視、控制等變電站綜合自動化系統(tǒng),既提高了勞動生產(chǎn)率,又減少了人為誤操作的可能。采用變電站綜合自動化技術(shù)是計算機和通信技術(shù)應(yīng)用的方向,也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢,但同樣也不可避免地帶來了一些問題,如變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)標準問題,以及運行和檢修的管理體制等問題;谶\行經(jīng)驗,該文介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng),從技術(shù)、管理、人員素質(zhì)等方面闡述了當前變電站綜合自動化系統(tǒng)實際應(yīng)用中存在的若干問題,并針對這些問題提出了一些建議。
關(guān)鍵詞:變電站綜合自動化系統(tǒng);站內(nèi)監(jiān)控功能;通信規(guī)約;設(shè)備選型
變電站綜合自動化系統(tǒng)自20世紀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綜合自動化技術(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。
但工程實際當中,部分變電站綜合自動化系統(tǒng)功能還不能充分發(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。
1、變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問題
1.1 技術(shù)標準問題
目前變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計還沒有統(tǒng)一標準,因此標準問題(其中包括技術(shù)標準、自動化系統(tǒng)模式、管理標準等問題)是當前迫切需要解決的問題。
1.1.1 生產(chǎn)廠家的問題
目前在變電站綜合自動化系統(tǒng)選型當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)性能指標達不到要求等情況,主要有以下問題:
由于變電站綜合自動化設(shè)備的生產(chǎn)廠家過分重視經(jīng)濟利益,用戶又過分追求技術(shù)含量,而不重視產(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)品不斷被使用。廠家只要有人買就生產(chǎn),改進的積極性不高,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,有些外購部件更是缺乏管理,因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問題較多;
有些廠家就某產(chǎn)品只搞技術(shù)鑒定,沒搞產(chǎn)品鑒定;
另外,生產(chǎn)廠家對變電站綜合自動化系統(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。
1.1.2 不同產(chǎn)品的接口問題
接口是綜合自動化系統(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、保護、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。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、通信規(guī)約等問題。當不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時,問題會很嚴重。
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)接口標準,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。
1.1.3 抗干擾問題
關(guān)于變電站綜合自動化系統(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)上的變電站綜合自動化設(shè)備出廠時抗干擾試驗手段相當原始,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,這是一個極大的隱患。
變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動化系統(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。
1.1.4 傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問題
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IEC 60870-5-101傳輸規(guī)約,為了使我國盡快采用遠動傳輸?shù)膰H標準,1997年原電力部頒布了國際101規(guī)約的國內(nèi)版本DL/T 634-1997,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準,今后站端變電站綜合自動化設(shè)備與遠方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。
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IEC 60870-5-103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/T 667-1999,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)定了標準,今后變電站綜合自動化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。
電力系統(tǒng)的電能計量傳輸規(guī)約。對于電能計量采集傳輸系統(tǒng),IEC在1996年頒布的IEC 60870-5-102標準,即我國電力行業(yè)標準DL/T 719-2000,是我們在實施變電站電能計量系統(tǒng)時需要遵守的。
上述的三個標準即常說的101、102、103協(xié)議,運用于三層參考模型(EPA)即物理層,是我們在實施變電站電能計量系統(tǒng)時需要遵守的。
上述的三個標準即常說的101、102、103協(xié)議,運用于三層參考模型(EPA)即物理層、鏈路層、應(yīng)用層結(jié)構(gòu)之上,是相當一段時間里指導(dǎo)變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展的三個重要標準。這些國際標準是按照非平衡式和平衡式傳輸遠動信息的需要制定的,完全能滿足電力系統(tǒng)中各種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),將得到廣泛應(yīng)用。
IECTC57即將制定無縫遠動通信體系結(jié)構(gòu),具有應(yīng)用開放和網(wǎng)絡(luò)開放統(tǒng)一的傳輸協(xié)議 IEC 61850.該協(xié)議將是變電站(RTU或者變電站綜合自動化系統(tǒng))到控制中心的唯一通信協(xié)議,也是變電站綜合自動化系統(tǒng),甚至控制中心的唯一的通信協(xié)議。目前各個公司使用的標準尚不統(tǒng)一,系統(tǒng)互聯(lián)和互操作性差,因此,在變電站綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)備選型上應(yīng)考慮傳輸規(guī)約問題,即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約,在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約,電能量計量計費系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國際標準IEC 61850頒布之后,變電站綜合自動化系統(tǒng)從過程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。
1.1.5 開放性問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備的互操作性(互換性);系統(tǒng)應(yīng)能包容變電站自動化技術(shù)新的發(fā)展要求;還必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現(xiàn)有的變電站綜合自動化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的要求,各廠家的設(shè)備之間接口困難,甚至不能連接,從而造成各廠家各自為政,重復(fù)開發(fā),浪費了大量的財力物力。
另外,各種屏體及設(shè)備的組織方式不盡相同,給維護和管理帶來許多問題。
在我們現(xiàn)有的綜合自動化設(shè)備中,廠家數(shù)量較多,各廠不同系列的產(chǎn)品造成產(chǎn)品型號復(fù)雜,備品備件難以實現(xiàn),設(shè)備運行率低的問題。
1.2 組織模式選擇的問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案隨著變電站的規(guī)模、復(fù)雜性、變電站在電力系統(tǒng)的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數(shù)據(jù)流率的不同而變化。如果一個變電站綜合自動化系統(tǒng)模式選擇合適的話,不僅可以節(jié)省投資、節(jié)約材料,而且由于系統(tǒng)功能全、質(zhì)量高、其可靠性高、可信度大,更便于運行操作。因此,把好變電站綜合自動化系統(tǒng)的選擇關(guān),意義十分重大。
目前應(yīng)用較廣泛的變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式三種類型,F(xiàn)將三種結(jié)構(gòu)形式的特點簡述如下。
集中式:集中式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計算機,擴展其外圍接口電路,集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息,集中進行計算與處理,分別完成微機控制、微機保護和一些自動控制等功能。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可減少占地面積、造價低,適用于對35 kV或規(guī)模較小的變電站,但運行可靠性較差,組態(tài)不靈活。
分散與集中相結(jié)合:分散與集中相結(jié)合的變電站綜合自動化系統(tǒng)是將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi),而高壓線路和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)形式較常用,它有如下特點:
10~35 kV 饋線保護采用分散式結(jié)構(gòu),就地安裝,可節(jié)約控制電纜,通過現(xiàn)場總線與保護管理機交換信息。
高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏結(jié)構(gòu),保護屏安裝在控制室或保護室中,同樣通過現(xiàn)場總線與保護管理機通信,使這些重要的保護裝置處于比較好的工作環(huán)境,對可靠性較為有利。
其他自動裝置中,如備用電源自投控制裝置和電壓、無功綜合控制裝置采用集中組屏結(jié)構(gòu),安裝于控制室或保護室中。
全分散式:全分散式的變電站綜合自動化系統(tǒng)是以一次主設(shè)備如開關(guān)、變壓器、母線等為安裝單位,將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散,就地安裝在一次主設(shè)備屏(柜)上。站控單元通過串行口與各一次設(shè)備相連,并與管理機和遠方調(diào)度中心通信。它有如下特點:
簡化了變電站二次部分的配置,大大縮小了控制室的面積。
減少了施工和設(shè)備安裝工程量。由于安裝在開關(guān)柜的保護和測控單元在開關(guān)柜出廠前已由廠家安裝和調(diào)試完畢,再加上鋪設(shè)電纜的數(shù)量大大減少,因此現(xiàn)場施工、安裝和調(diào)試的工期隨之縮短。
簡化了變電站二次設(shè)備之間的互連線,節(jié)省了大量連接電纜。
全分散式結(jié)構(gòu)可靠性高,組態(tài)靈活,檢修方便,且抗干擾能力強,可靠性高。
上述三種變電站綜合自動化系統(tǒng)的推出,雖有時間先后,但并不存在前后替代的情況,變電站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)各種系統(tǒng)特點和變電站的實際情況,予以選配。如以RTU為基礎(chǔ)的變電站綜合自動化系統(tǒng)可用于已建變電站的自動化改造,而分散式變電站綜合自動化系統(tǒng),更適用于新建變電站。
由于微處理器和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平有了很大的提高,結(jié)構(gòu)體系不斷完善,全分散式自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)為變電站綜合自動化系統(tǒng)的選型提供了一個更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用的增多,無論是新建、擴建或技改工程,其綜合自動化系統(tǒng)的選型都應(yīng)該嚴格執(zhí)行有關(guān)選型規(guī)定,力求做到選型規(guī)范化。經(jīng)選用的變電站自動化系統(tǒng)不僅要技術(shù)先進、功能齊全、性能價格比高,系統(tǒng)的可擴展性和適用性好,而且要求生產(chǎn)廠家具有相當技術(shù)實力,有一定運行業(yè)績和完整的質(zhì)量保證體系、完善的售后服務(wù)體系。
1.3 電力管理體制與變電站綜合自動化系統(tǒng)關(guān)系問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè),使得繼電保護、遠動、計量、變電運行等各專業(yè)相互滲透,傳統(tǒng)的技術(shù)分工、專業(yè)管理已經(jīng)不能適應(yīng)變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,變電站遠動與保護專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設(shè)備劃分,但其內(nèi)部聯(lián)系已經(jīng)成為不可分割的整體,一旦有設(shè)備缺陷均需要兩個專業(yè)同時到達現(xiàn)場檢查分析,有時會發(fā)生推諉責(zé)任的情況,造成極大的人力資源浪費,而且兩專業(yè)銜接部分的許多缺陷問題成為“兩不管地帶”,不利于開展工作。
在專業(yè)管理上,變電站綜合自動化設(shè)備的運行、檢修、檢測,尤其是遠動系統(tǒng)的實時性、遙測精度、遙信變位響應(yīng)速度、信號復(fù)歸和事故總信號等問題仍需要規(guī)范和加強;對傳動實驗及通道聯(lián)測的實現(xiàn)、軟件資料備份等問題提出了新的課題內(nèi)容。
1.4 運行維護人員水平不高的問題
解決好現(xiàn)行的變電站綜合自動化系統(tǒng)管理體制和技術(shù)標準等問題的同時,還要培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的專業(yè)隊伍。
目前,變電站綜合自動化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備的維護依靠廠家,在專業(yè)管理上幾乎沒有專業(yè)隊伍,出了設(shè)備缺陷即通知相應(yīng)的廠家來處理,從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。
要想維護、管理好變電站綜合自動化系統(tǒng),首先要成立一只專業(yè)化的隊伍,培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才,加寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和學(xué)習(xí)。
其次,變電站綜合自動化專業(yè)的劃分應(yīng)盡快明確,杜絕各基層單位“誰都管但誰都不管”的現(xiàn)象。變電站綜合自動化專業(yè)的明確,對于加強電網(wǎng)管理水平,防止電網(wǎng)事故具有重大意義。
2、結(jié)束語
近年來,通信技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展,給變電站綜合自動化技術(shù)水平的提高注入了新的活力,變電站綜合自動化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。
鑒于變電站綜合自動化系統(tǒng)當前還缺乏一個統(tǒng)一的國家標準,這就需要與之相關(guān)的各崗位的電力工作者 在實際操作過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗,找到其規(guī)律性,不能因循守舊,而應(yīng)根據(jù)具體情況,遵循科學(xué)、嚴謹?shù)墓ぷ髟瓌t,用發(fā)展的眼光來進行變電站綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè),以保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)地運行。
參考文獻:
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