變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在問(wèn)題的分析探討

　0引言

　　變電站自動(dòng)化自20世紀(jì)90年代以來(lái)一直是我國(guó)電力行業(yè)中的熱點(diǎn)之一。它既是電力建設(shè)的需要也是市場(chǎng)的需要，我國(guó)每年變電站的數(shù)量以3%--5%的速度增長(zhǎng)，每年有千百座新建變電站投入運(yùn)行；同時(shí)根據(jù)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(guó)變電站自動(dòng)化技術(shù)，無(wú)論從國(guó)外引進(jìn)的、還是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)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(shí)際當(dāng)中，部分變電站自動(dòng)化系統(tǒng)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(xiàn)真正的無(wú)人值班，無(wú)法正常運(yùn)行。

　　1什么是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)

　　目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)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(jiān)視控制系統(tǒng)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(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，結(jié)合微機(jī)遠(yuǎn)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(xiàn)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)登上了歷史舞臺(tái)。

　　對(duì)“變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”(SubstationAutomationSystem-SAS)這一名詞，國(guó)際電工委員會(huì)解釋為“在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)(TheSASprovidesAutomationSubstationincludingtheCommunicationinfrastructure)”。在國(guó)內(nèi)，我們所說(shuō)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，包含傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等設(shè)備，是集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，通過(guò)數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息共享的一套微機(jī)化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。它取消了傳統(tǒng)的控制屏、表計(jì)等常規(guī)設(shè)備，因而節(jié)省了控制電纜，縮小了控制室面積。

　　變電站自動(dòng)化的內(nèi)容包括電氣量的采集和電氣設(shè)備(如斷路器)狀態(tài)的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)變電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證變電站的正常運(yùn)行和安全；在發(fā)生事故時(shí)，采集瞬態(tài)電氣量、實(shí)施監(jiān)視和控制，迅速切除故障(由繼電保護(hù)、故障錄波等所完成)，完成事故后變電站恢復(fù)正常運(yùn)行的操作；從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，還應(yīng)包括高壓電氣設(shè)備本身的監(jiān)視信息(如斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣和狀態(tài)監(jiān)視等)。

　　傳統(tǒng)的變電站二次回路部分是由繼電保護(hù)、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波和測(cè)距、直流系統(tǒng)與絕緣監(jiān)視及通信等各類裝置組成的，以往它們各自采用獨(dú)立的裝置來(lái)完成自身的功能且均自成系統(tǒng)，由此不可避免地產(chǎn)生了各類裝置之間功能相互覆蓋，部件重復(fù)配置，耗用大量的連接線和電纜。

　　隨著對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)變電站的實(shí)際情況，各類分散分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將各現(xiàn)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(shè)備附近，現(xiàn)場(chǎng)單元部件或是保護(hù)和監(jiān)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(hù)和監(jiān)控功能；或是使現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控部件分別保持相對(duì)獨(dú)立。在變電站控制室內(nèi)設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)各現(xiàn)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(xiàn)場(chǎng)總線型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　變電站自動(dòng)化的功能，則是將遙測(cè)、遙信進(jìn)行采集，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單元部件獨(dú)立完成遙控執(zhí)行命令和繼電保護(hù)功能等，這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程通信控制單元和后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而完成了傳統(tǒng)的RTU和變電站當(dāng)?shù)鼐C合系統(tǒng)的功能。因此，在現(xiàn)代的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，“保護(hù)”和“自動(dòng)化”專業(yè)以及設(shè)備界限發(fā)生了變化。

　　2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題

　　2.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

　　目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題（其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題）是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

　　2.1.1生產(chǎn)廠家的問(wèn)題

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

　　a、由于我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制不成熟，廠家過(guò)分重視經(jīng)濟(jì)利益，用戶過(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(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品仍能不斷使用。廠家只要有人買就生產(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(gòu)件的生產(chǎn)更是缺乏管理，因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站問(wèn)題百出；
　　b、有些廠家就某產(chǎn)品只組織技術(shù)鑒定，沒(méi)搞產(chǎn)品鑒定；
　　c、另外，生產(chǎn)廠家對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、作用、結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)宣傳和介紹不夠，導(dǎo)致電力企業(yè)內(nèi)部專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不透徹，造成設(shè)計(jì)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(tǒng)中非常重要而又長(zhǎng)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(hù)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(shè)備之間的通訊。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(fèi)軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通訊規(guī)約等問(wèn)題。當(dāng)不同廠家的產(chǎn)品、種類很多時(shí)，問(wèn)題會(huì)很嚴(yán)重。

　　如果所有廠家的自動(dòng)化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵循統(tǒng)一的、開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，則上述問(wèn)題可得到圓滿解決，用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿足自身的使用要求。

　　2.1.3變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題

　　關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)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(tǒng)上的變電站自動(dòng)化設(shè)備出廠時(shí)抗干擾試驗(yàn)手段相當(dāng)原始，僅僅做一些開(kāi)關(guān)電焊機(jī)、風(fēng)扇、手提電話等定性實(shí)驗(yàn)，到現(xiàn)場(chǎng)后往往也只加上開(kāi)合斷路器的試驗(yàn)，一直沒(méi)有一個(gè)定量的指標(biāo)，這是一個(gè)極大的隱患。

　　變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，選擇時(shí)應(yīng)注意，合格的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品，除滿足一般檢驗(yàn)項(xiàng)目外，主要還應(yīng)通過(guò)高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)，而且還要重點(diǎn)通過(guò)四項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)，分別是：1MHz脈沖干擾試驗(yàn)；靜電放電干擾試驗(yàn)；輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)；快速瞬變干擾試驗(yàn)。

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

　　要實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，就要實(shí)現(xiàn)傳輸規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，做到傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的互換性，這一點(diǎn)對(duì)于制造廠商和用戶都是非常有利的，對(duì)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(yīng)這種形勢(shì)的發(fā)展，IEC逐步提出了傳輸規(guī)約技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　a、變電站和調(diào)度中心之間的傳輸規(guī)約

　　目前國(guó)內(nèi)各個(gè)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(dá)到互換的目的，頒布了IEC60870-5-101傳輸規(guī)約，為了使我國(guó)盡快采用運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn)，1997年原電力部頒布了國(guó)際101規(guī)約的國(guó)內(nèi)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(guī)約為調(diào)度端和站端之間的信息傳輸制定了標(biāo)準(zhǔn)，今后站端變電站自動(dòng)化設(shè)備與遠(yuǎn)方調(diào)度傳輸協(xié)議應(yīng)采用101規(guī)約。

　　b、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(hù)的隱患。
1997年IEC頒布了IEC60870－5－103規(guī)約，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委在1999年頒布了國(guó)際103規(guī)約的國(guó)內(nèi)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(guī)約為繼電保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)，今后變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站內(nèi)協(xié)議要求采用103規(guī)約。