變電站自動(dòng)化系統存在問(wèn)題的分析探討

　0引言

　　變電站自動(dòng)化自20世紀90年代以來(lái)一直是我國電力行業(yè)中的熱點(diǎn)之一。它既是電力建設的需要也是市場(chǎng)的需要，我國每年變電站的數量以3%--5%的速度增長(cháng)，每年有千百座新建變電站投入運行；同時(shí)根據電網(wǎng)的要求，每年又有不少變電站進(jìn)行技術(shù)改造，以提高自動(dòng)化水平。近幾年來(lái)我國變電站自動(dòng)化技術(shù)，無(wú)論從國外引進(jìn)的、還是國內自行開(kāi)發(fā)研制的系統，在技術(shù)和數量上都有顯著(zhù)的發(fā)展。

　　但工程實(shí)際當中，部分變電站自動(dòng)化系統功能不能充分發(fā)揮出來(lái)，存在問(wèn)題較多，缺陷率很高，不能實(shí)現真正的無(wú)人值班，無(wú)法正常運行。

　　1什么是變電站自動(dòng)化系統

　　目前，計算機技術(shù)被廣泛應用于各行各業(yè)，軟硬件水平的發(fā)展同樣給變電站二次監視控制系統帶來(lái)了一場(chǎng)革命。從技術(shù)角度講，變電站自動(dòng)化技術(shù)也是計算機技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，結合微機遠動(dòng)技術(shù)的日益完善和功能的不斷發(fā)展和分布式RTU的出現，變電站自動(dòng)化系統已經(jīng)登上了歷史舞臺。

　　對“變電站自動(dòng)化系統”(SubstationAutomationSystem-SAS)這一名詞，國際電工委員會(huì )解釋為“在變電站內提供包括通信基礎設施在內的自動(dòng)化系統(TheSASprovidesAutomationSubstationincludingtheCommunicationinfrastructure)”。在國內，我們所說(shuō)的變電站自動(dòng)化系統，包含傳統的自動(dòng)化監控系統、繼電保護、自動(dòng)裝置等設備，是集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，通過(guò)數字通信及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)實(shí)現信息共享的一套微機化的二次設備及系統。它取消了傳統的控制屏、表計等常規設備，因而節省了控制電纜，縮小了控制室面積。

　　變電站自動(dòng)化的內容包括電氣量的采集和電氣設備(如斷路器)狀態(tài)的監視、控制和調節，實(shí)現變電站正常運行的監視和操作，保證變電站的正常運行和安全；在發(fā)生事故時(shí)，采集瞬態(tài)電氣量、實(shí)施監視和控制，迅速切除故障(由繼電保護、故障錄波等所完成)，完成事故后變電站恢復正常運行的操作；從長(cháng)遠的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，還應包括高壓電氣設備本身的監視信息(如斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣和狀態(tài)監視等)。

　　傳統的變電站二次回路部分是由繼電保護、當地監控、遠動(dòng)裝置、故障錄波和測距、直流系統與絕緣監視及通信等各類(lèi)裝置組成的，以往它們各自采用獨立的裝置來(lái)完成自身的功能且均自成系統，由此不可避免地產(chǎn)生了各類(lèi)裝置之間功能相互覆蓋，部件重復配置，耗用大量的連接線(xiàn)和電纜。

　　隨著(zhù)對計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及通信技術(shù)的應用，根據變電站的實(shí)際情況，各類(lèi)分散分布式變電站自動(dòng)化系統將各現場(chǎng)輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓斷路器柜或高壓一次設備附近，現場(chǎng)單元部件或是保護和監控功能的二合一裝置，用以處理各開(kāi)關(guān)單元的繼電保護和監控功能；或是使現場(chǎng)的微機保護和監控部件分別保持相對獨立。在變電站控制室內設置計算機系統，對各現場(chǎng)單元部件進(jìn)行通信聯(lián)系，通信方式通常采用串行口，如RS-232C，RS-422/485和LonWorks(LocalOperationNetwork)或CAN(ControlAreaNetwork)等現場(chǎng)總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。

　　變電站自動(dòng)化的功能，則是將遙測、遙信進(jìn)行采集，通過(guò)現場(chǎng)單元部件獨立完成遙控執行命令和繼電保護功能等，這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與遠程通信控制單元和后臺計算機系統進(jìn)行通信，從而完成了傳統的RTU和變電站當地綜合系統的功能。因此，在現代的變電站自動(dòng)化系統中，“保護”和“自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)以及設備界限發(fā)生了變化。

　　2變電站綜合自動(dòng)化系統的現狀及其存在的問(wèn)題

　　2.1變電站自動(dòng)化系統的技術(shù)標準問(wèn)題

　　目前變電站自動(dòng)化系統的設計還沒(méi)有統一標準，變電站自動(dòng)化系統的標準問(wèn)題（其中包括技術(shù)標準、自動(dòng)化系統模式、管理標準等問(wèn)題）是當前迫切需要解決的問(wèn)題。

　　2.1.1生產(chǎn)廠(chǎng)家的問(wèn)題

　　目前在變電站自動(dòng)化系統選型當中存在著(zhù)如所選系統功能不夠全面，產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，系統性能指標達不到要求等情況，主要有以下問(wèn)題：

　　a、由于我國市場(chǎng)經(jīng)濟體制不成熟，廠(chǎng)家過(guò)分重視經(jīng)濟利益，用戶(hù)過(guò)分追求技術(shù)含量，不重視產(chǎn)品的性能及實(shí)用性，因而一批技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品并不過(guò)關(guān)，甚至結構、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品仍能不斷使用。廠(chǎng)家只要有人買(mǎi)就生產(chǎn)，改進(jìn)的積極性也就不高，甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施，有些外購件的生產(chǎn)更是缺乏管理，因而導致部分投產(chǎn)的變電站問(wèn)題百出；
　　b、有些廠(chǎng)家就某產(chǎn)品只組織技術(shù)鑒定，沒(méi)搞產(chǎn)品鑒定；
　　c、另外，生產(chǎn)廠(chǎng)家對變電站自動(dòng)化系統的功能、作用、結構及各項技術(shù)性能指標宣傳和介紹不夠，導致電力企業(yè)內部專(zhuān)業(yè)人員對系統認識不透徹，造成設計漏洞較多。

　　2.1.2不同產(chǎn)品的接口問(wèn)題


　　接口是自動(dòng)化系統中非常重要而又長(cháng)期以來(lái)未得到妥善解決的問(wèn)題之一，包括RTU與通信控制器、保護與通訊控制器、小電流接地裝置與通訊控制器、故障錄波與通訊控制器、無(wú)功裝置與通訊控制器、通訊控制器與主站、通訊控制器與模擬盤(pán)等設備之間的通訊。這些不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品要在數據接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協(xié)調數據格式、通訊規約等問(wèn)題。當不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品、種類(lèi)很多時(shí)，問(wèn)題會(huì )很?chē)乐亍?

　　如果所有廠(chǎng)家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數據接口遵循統一的、開(kāi)放的數據接口標準，則上述問(wèn)題可得到圓滿(mǎn)解決，用戶(hù)可以根據各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿(mǎn)足自身的使用要求。

　　2.1.3變電站自動(dòng)化系統的抗干擾問(wèn)題

　　關(guān)于變電站自動(dòng)化系統的抗干擾問(wèn)題，亦即所謂的電磁兼容問(wèn)題，是一個(gè)非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統上的變電站自動(dòng)化設備出廠(chǎng)時(shí)抗干擾試驗手段相當原始，僅僅做一些開(kāi)關(guān)電焊機、風(fēng)扇、手提電話(huà)等定性實(shí)驗，到現場(chǎng)后往往也只加上開(kāi)合斷路器的試驗，一直沒(méi)有一個(gè)定量的指標，這是一個(gè)極大的隱患。

　　變電站自動(dòng)化系統的抗干擾措施是保證變電站自動(dòng)化系統可靠和穩定運行的基礎，選擇時(shí)應注意，合格的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品，除滿(mǎn)足一般檢驗項目外，主要還應通過(guò)高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動(dòng)模試驗，而且還要重點(diǎn)通過(guò)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(chǎng)干擾試驗；快速瞬變干擾試驗。

　　2.1.4變電站自動(dòng)化系統的傳輸規約和傳輸網(wǎng)絡(luò )選擇的問(wèn)題

　　要實(shí)現變電站自動(dòng)化系統標準化，就要實(shí)現傳輸規約的標準化和傳輸網(wǎng)絡(luò )的標準化，做到傳輸規約和網(wǎng)絡(luò )的統一，才能實(shí)現變電站自動(dòng)化系統內設備的互換性，這一點(diǎn)對于制造廠(chǎng)商和用戶(hù)都是非常有利的，對于變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。因此，為適應這種形勢的發(fā)展，IEC逐步提出了傳輸規約技術(shù)標準。

　　a、變電站和調度中心之間的傳輸規約

　　目前國內各個(gè)地方情況不統一，變電站和調度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規約，如部頒CDT、SC－1801、DNP3.0等。

　　1995年IEC為了在兼容的設備之間達到互換的目的，頒布了IEC60870-5-101傳輸規約，為了使我國盡快采用運動(dòng)傳輸的國際標準，1997年原電力部頒布了國際101規約的國內版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林會(huì )議上進(jìn)行了發(fā)布。該規約為調度端和站端之間的信息傳輸制定了標準，今后站端變電站自動(dòng)化設備與遠方調度傳輸協(xié)議應采用101規約。

　　b、站內局域網(wǎng)的通信規約

　　目前許多生產(chǎn)廠(chǎng)家各自為政，造成不同廠(chǎng)家設備通信連接的困難和以后維護的隱患。
1997年IEC頒布了IEC60870－5－103規約，國家經(jīng)貿委在1999年頒布了國際103規約的國內版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌會(huì )議上進(jìn)行了發(fā)布，103規約為繼電保護和間隔層（IED）設備與變電站層設備間的數據通信傳輸規定了標準，今后變電站自動(dòng)化系統站內協(xié)議要求采用103規約。