变电站综合自动化系统存在的问题

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1、变电站综合自动化系统存在的问题 - 工程设计 摘要：近年来，随着“两网” 改造的深入和电网运行水平的提高，大 量采用远方集中监视、控制等变电站综合自动化系统，既提高了劳 动生产率，又减少了人为误操作的可能。采用变电站综合自动化技 术是计算机和通信技术应用的方向，也是电网发展的趋势，但同样 也不可避免地带来了一些问题，如变电站综合自动化系统的技术标 准问题，以及运行和检修的管理体制等问题。基于运行经验，该文 介绍了变电站综合自动化系统，从技术、管理、人员素质等方面阐 述了当前变电站综合自动化系统实际应用中存在的若干问题，并针 对这些问题提出了一些建议。关键词：变电站综合自动化系统；站内监控功能；

2、通信规约； 设备选型变电站综合自动化系统自 20 世纪 90 年代以来，一直是我国 电力行业中的热点之一。它既是电力建设的需要也是市场的需要， 我国每年变电站的数量以 3%5% 的速度增长，每年有千百座新建 变电站投入运行；同时根据电网的要求，每年又有不少变电站进行 技术改造，以提高自动化水平。近几年来我国变电站综合自动化技 术，无论从国外引进的，还是国内自行开发研制的系统，在技术和 数量上都有显著的发展。但工程实际当中，部分变电站综合自动化系统功能还不能充 分发挥出来，存在问题较多，缺陷率很高，不能实现真正的无人值 班。 1、变电站综合自动化系统的现状及其存在的问题1.1 技术标准问题目前变

3、电站综合自动化系统的设计还没有统一标准，因此标 准问题（其中包括技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题） 是当前迫切需要解决的问题。1.1.1 生产厂家的问题目前在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功 能不够全面，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况， 主要有以下问题：由于变电站综合自动化设备的生产厂家过分重视经济利益， 用户又过分追求技术含量，而不重视产品的性能及实用性，因而一 批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、可靠性很差的所 谓高技术产品不断被使用。厂家只要有人买就生产，改进的积极性 不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量保证措施，有些外 购部件更是缺乏管

4、理，因而导致部分投产的变电站问题较多；有些厂家就某产品只搞技术鉴定，没搞产品鉴定；另外，生产厂家对变电站综合自动化系统的功能、作用、结 构及各项技术性能指标宣传和介绍不够，导致电力企业内部专业人 员对系统认识不透彻，造成设计漏洞较多。1.1.2 不同产品的接口问题接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善 解决的问题之一，包括 RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟 盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通， 需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。当不 同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重

5、。如果所有厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的 数据接口标准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以根据各种产 品的特点进行选择，以满足自身的使用要求。1.1.3 抗干扰问题关于变电站综合自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁 兼容问题，是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变 电站综合自动化设备出厂时抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些 开关、电焊机、风扇、手提电话等定性实验，到现场后往往也只加 上开合断路器的试验，一直没有一个定量的指标，这是一个极大的 隐患。变电站综合自动化系统的抗干扰措施是保证综合自动化系统 可靠和稳定运行的基础，选择时应注意， 合格的自动化产品，除满 足一般

6、检验项目外，主要还应通过高低温试验、耐湿热试验、雷电 冲击电压试验、动模试验，而且还要重点通过四项电磁兼容试验， 分别是：1MHz 脉冲干扰试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干 扰试验、快速瞬变干扰试验。1.1.4 传输规约和传输网络的选择问题变电站和调度中心之间的传输规约。目前国内各个地方情况不统一，变电站和调度中心之间的信息传输采用各种形式的规约， 如部颁 CDT、SC-1801、DNP3.0 等。1995 年 IEC 为了在兼容的设备之间达到互换的目的，颁布了 IEC 60870-5-101 传输规约，为了使我国尽快采用远动传输的国际标 准，1997 年原电力部颁布了国际 101 规约的

7、国内版本 DL/T 634- 1997，并在 1998 年的桂林会议上进行了发布。该规约为调度端和站 端之间的信息传输制定了标准，今后站端变电站综合自动化设备与 远方调度传输协议应采用 101 规约。站内局域网的通信规约。目前许多生产厂家各自为政，造成 不同厂家设备通信连接的困难和以后维护的隐患。1997 年 IEC 颁布了 IEC 60870-5-103 规约，国家经贸委在 1999 年颁布了国际 103 规约的国内版本 DL/T 667-1999，并在 2000 年的南昌会议上进行了发布，103 规约为继电保护和间隔层（IED） 设备与变电站层设备间 的数据通信传输规定了标准，今后变电站综

8、 合自动化系统站内协议要求采用 103 规约。电力系统的电能计量传输规约。对于电能计量采集传输系统， IEC 在 1996 年颁布的 IEC 60870-5-102 标准，即我国电力行业标准 DL/T 719-2000，是我们在实施变电站电能计量系统时需要遵守的。上述的三个标准即常说的 101、102、103 协议，运用于三层 参考模型（EPA）即物理层，是我们在实施变电站电能计量系统时 需要遵守的。上述的三个标准即常说的 101、102、103 协议，运用于三层参考模型（EPA）即物理层、链路层、应用层结构之上，是相当一 段时间里指导变电站综合自动化技术发展的三个重要标准。这些国 际标准是按

9、照非平衡式和平衡式传输远动信息的需要制定的，完全 能满足电力系统中各种网络拓扑结构，将得到广泛应用。IECTC57 即将制定无缝远动通信体系结构，具有应用开放和 网络开放统一的传输协议 IEC 61850.该协议将是变电站（RTU 或者 变电站综合自动化系统）到控制中心的唯一通信协议，也是变电站 综合自动化系统，甚至控制中心的唯一的通信协议。目前各个公司 使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，因此，在变电站综 合自动化系统建设和设备选型上应考虑传输规约问题，即在变电站 和控制中心之间应使用 101 规约，在变电站内部应使用 103 规约， 电能量计量计费系统应使用 102 规约。新的国际标

10、准 IEC 61850 颁 布之后，变电站综合自动化系统从过程层到控制中心将使用统一的 通信协议。1.1.5 开放性问题变电站综合自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操 作性（互换性） ；系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求；还 必须考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站综合自动 化系统却不能满足这样的要求，各厂家的设备之间接口困难，甚至 不能连接，从而造成各厂家各自为政，重复开发，浪费了大量的财 力物力。另外，各种屏体及设备的组织方式不尽相同，给维护和管理带来许多问题。在我们现有的综合自动化设备中，厂家数量较多，各厂不同 系列的产品造成产品型号复杂，备品备件难以实现，设备运行

11、率低 的问题。1.2 组织模式选择的问题变电站综合自动化系统实现的方案随着变电站的规模、复杂 性、变电站在电力系统的重要地位、所要求的可靠性以及变电层和 过程层总线的数据流率的不同而变化。如果一个变电站综合自动化 系统模式选择合适的话，不仅可以节省投资、节约材料，而且由于 系统功能全、质量高、其可靠性高、可信度大，更便于运行操作。 因此，把好变电站综合自动化系统的选择关，意义十分重大。目前应用较广泛的变电站综合自动化系统的结构形式主要有 集中式、分散与集中相结合和全分散式三种类型。现将三种结构形 式的特点简述如下。集中式：集中式结构的变电站综合自动化系统是指采用不同 档次的计算机，扩展其外围接

12、口电路，集中采集变电站的模拟量、 开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机控制、 微机保护和一些自动控制等功能。这种系统结构紧凑、体积小、可 减少占地面积、造价低，适用于对 35 kV 或规模较小的变电站，但 运行可靠性较差，组态不灵活。分散与集中相结合：分散与集中相结合的变电站综合自动化 系统是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构。此结构形式 较常用，它有如下特点：1035 kV 馈线保护采用分散式结构，就地安装，可节约控 制电缆，通过现场总线与保护管理机交换信息。高压线路保护和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装

13、 在控制室或保护室中，同样通过现场总线与保护管理机通信，使这 些重要的保护装置处于比较好的工作环境，对可靠性较为有利。其他自动装置中，如备用电源自投控制装置和电压、无功综 合控制装置采用集中组屏结构，安装于控制室或保护室中。全分散式：全分散式的变电站综合自动化系统是以一次主设 备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、I/O、闭锁、保护 等单元分散，就地安装在一次主设备屏（柜）上。站控单元通过串 行口与各一次设备相连，并与管理机和远方调度中心通信。它有如 下特点：简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。减少了施工和设备安装工程量。由于安装在开关柜的保护和 测控单元在开关柜出厂前已

14、由厂家安装和调试完毕，再加上铺设电 缆的数量大大减少，因此现场施工、安装和调试的工期随之缩短。简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。全分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便，且抗干扰能 力强，可靠性高。 上述三种变电站综合自动化系统的推出，虽有时间先后，但 并不存在前后替代的情况，变电站结构形式的选择应根据各种系统 特点和变电站的实际情况，予以选配。如以 RTU 为基础的变电站综 合自动化系统可用于已建变电站的自动化改造，而分散式变电站综 合自动化系统，更适用于新建变电站。由于微处理器和通信技术的迅猛发展，变电站综合自动化系 统的技术水平有了很大的提高，结构体系不断完善，全分散

15、式自动 化系统的出现为变电站综合自动化系统的选型提供了一个更广阔的 选择余地。伴随着变电站综合自动化系统应用的增多，无论是新建、 扩建或技改工程，其综合自动化系统的选型都应该严格执行有关选 型规定，力求做到选型规范化。经选用的变电站自动化系统不仅要 技术先进、功能齐全、性能价格比高，系统的可扩展性和适用性好， 而且要求生产厂家具有相当技术实力，有一定运行业绩和完整的质 量保证体系、完善的售后服务体系。1.3 电力管理体制与变电站综合自动化系统关系问题变电站综合自动化系统的建设，使得继电保护、远动、计量、 变电运行等各专业相互渗透，传统的技术分工、专业管理已经不能 适应变电站综合自动化技术的发展

16、，变电站远动与保护专业虽然有 明确的专业设备划分，但其内部联系已经成为不可分割的整体，一 旦有设备缺陷均需要两个专业同时到达现场检查分析，有时会发生 推诿责任的情况，造成极大的人力资源浪费，而且两专业衔接部分 的许多缺陷问题成为“两不管地带” ，不利于开展工作。 在专业管理上，变电站综合自动化设备的运行、检修、检测， 尤其是远动系统的实时性、遥测精度、遥信变位响应速度、信号复 归和事故总信号等问题仍需要规范和加强；对传动实验及通道联测 的实现、软件资料备份等问题提出了新的课题内容。1.4 运行维护人员水平不高的问题解决好现行的变电站综合自动化系统管理体制和技术标准等 问题的同时，还要培养出一批高素质的专业队伍。目前，变电站综合自动化系统绝大部分设备的维护依靠厂家， 在专业管理上几乎没有专业队伍，出了设备缺陷即通知相应的厂家 来处理，从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。要想维护、管理好变电站综合自动化系统，首先要成立一只 专业化的队伍，培养出一批能跨学科的复合型人才，加宽相关专业 之间的了解和学习。其次，变电站综合自动化专业的划分应尽快明确，杜绝各基 层单位“谁都管但谁都