變電站綜自檢測系統(tǒng)概念設(shè)計

一、變電站綜合自動化的歷史及現(xiàn)狀

上世紀(jì)八十年代初，中國電網(wǎng)的自動化監(jiān)控還剛剛開始。自那以后，變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)備和系統(tǒng)構(gòu)成模式，大體經(jīng)歷了如下三個階段：

1. RTU + 當(dāng)?shù)匮矙z + 保護(hù)裝置;

2. 測控單元 + 當(dāng)?shù)睾笈_ + 遠(yuǎn)程主站;

3. 保護(hù)遠(yuǎn)動一體化 + 遠(yuǎn)程主站。

在上面的第三種模式的早期，因為大型的110kV和220kV以上的變電站，還是有人值班的，所以還都配備當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控機。后來逐步改造轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人值班站后，當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控機成為一個每月定期去人例行檢查時才開機的擺設(shè)，已經(jīng)發(fā)揮不了多大作用，顯得不很重要，直至到近幾年，110KV 及以下等級變電站干脆不再配置當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺機，從而當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺機完全或部分退出歷史舞臺。

因為在保護(hù)和遠(yuǎn)動構(gòu)成的綜合自動化系統(tǒng)變電站中，設(shè)備組成已經(jīng)統(tǒng)一考慮，在專業(yè)人員分管和組織機構(gòu)方面，也發(fā)生了相應(yīng)的變動，有不少單位保護(hù)和遠(yuǎn)動成為一個班組，從組織管理上逐步適應(yīng)了綜自系統(tǒng)的這一科技進(jìn)步。

二、技術(shù)進(jìn)步對現(xiàn)場測試提出了新課題

在綜自系統(tǒng)設(shè)備一體化、組織機構(gòu)相應(yīng)變化之后，工程實施中的檢測和驗收卻一直不能一體化，明顯地，它的技術(shù)支撐手段，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于系統(tǒng)設(shè)備本身的技術(shù)發(fā)展水平。

1、什么原因呢?首先，實現(xiàn)變電站綜合自動化以后，系統(tǒng)功能不但沒有減少，反而大大增強。功能要求和技術(shù)指標(biāo)都比以前有了很大的提高。由于需要專門的試驗、檢驗設(shè)備，這種功能和技術(shù)指標(biāo)的檢測和驗證，都只能在設(shè)備制造廠家的試驗室里完成。

2、當(dāng)設(shè)備在現(xiàn)場安裝完成并實施統(tǒng)調(diào)以后，建設(shè)單位不能以廠家單臺設(shè)備的例行測試數(shù)據(jù)作為驗收依據(jù)，道理很簡單：對一款菜式的合格標(biāo)準(zhǔn)不能以市場上采購來的原料性能為判斷根據(jù)。綜合自動化是作為一個完整系統(tǒng)向客戶提供規(guī)定功能和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)的，它必須給出系統(tǒng)實際運行的技術(shù)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，才能通過項目驗收。這給調(diào)度自動化部門很大的壓力，原因是：他們的技術(shù)檢測手段沒能跟上綜自系統(tǒng)的發(fā)展。

3、目前進(jìn)行綜自系統(tǒng)檢驗通常需要配置諸多儀器，例如，標(biāo)準(zhǔn)功率源、繼電保護(hù)試驗裝置、毫秒表等，有些指標(biāo)還沒有合適的儀器測試，工作起來十分不便，且造成儀器資源浪費。現(xiàn)在我們看一看在沒有綜合自動化檢測系統(tǒng)之前，遠(yuǎn)動專業(yè)技術(shù)人員是怎樣完成系統(tǒng)的基本功能測試的：

⑴遙測精度：用一臺變送器檢驗儀上及標(biāo)準(zhǔn)源，手動輸入模擬的電壓、電流、相角等，取幾個試驗點，逐點完成測量后，手動繪制數(shù)據(jù)報表;

⑵遙測數(shù)據(jù)響應(yīng)速度：用上面的同一種源，用秒表來卡測控單元輸出的響應(yīng)速度(也有用時鐘來估個大概時間的);

⑶遙信可靠性：手動輸入變位信息(一般是在遙信輸入端子上用短接的辦法)，做若干次后作統(tǒng)計;

⑷遙信響應(yīng)速度：同上，用秒表來卡輸出延時時間;

⑸遙信風(fēng)暴：事實上沒法做;

⑹SOE分辨率：事實上沒法做，因為手動無法控制毫秒級的時間差;

⑺遙控可靠性：同遙信;

⑻遙控響應(yīng)速度：同遙信;

⑼同期功能：只能在廠家的試驗室做，把數(shù)據(jù)拿過來充作現(xiàn)場數(shù)據(jù)。因為遠(yuǎn)動班手頭的普通標(biāo)準(zhǔn)源無法操控穩(wěn)定的頻率和相位，否則就要化大價錢專門購買這種儀器，但實際使用率又不高;

⑽直流可控源：要用另一臺直流可控電源;

⑾GPS校時：一般要另帶一套GPS到需要檢測時標(biāo)的現(xiàn)場。

還有其它等等多種功能，都無法在統(tǒng)一的測試平臺下來完成。在沒有綜合檢測系統(tǒng)之前，實際的現(xiàn)場測試比上述更糟。因為控制和輸出往往不在同一地點，解決的辦法是用對講機，盡管喊破嗓子，精度是絕對上不去的。所以許多定量性的指標(biāo)實際上只具有定性的意義。你只是看到它動了，至于幾秒幾毫，對不起，天曉得，也只能是估個大概了。

4.問題的癥結(jié)：從以上我們看到，根本原因是：對指標(biāo)的要求是數(shù)字化、程序化的，但測試的手段卻還是人工的、手動的。這樣測試的數(shù)據(jù)，怎么可信?

三、概念設(shè)計要點

解決上述問題的根本之策，是設(shè)計一套集多種功能于一體的程序化的數(shù)字化發(fā)令系統(tǒng)，用虛擬儀器的設(shè)計概念，以可編程的方式，自動地完成各種功能的性能檢測。它的核心，就是將發(fā)令系統(tǒng)和輸出檢查，全面建立在計算機編程控制的平臺上，計算機能夠達(dá)到的分辨率，就是這個系統(tǒng)所能達(dá)到的最高分辨率。

下面逐一舉例說明。

1. 遙測精度：程控源可以手動、也可以編程控制輸出，以實現(xiàn)單點測量和全負(fù)荷區(qū)間的自動測量。計量精度0.5級已能滿足要求，因為數(shù)據(jù)目標(biāo)不是針對電能計費，而是提供生產(chǎn)調(diào)度部門的電網(wǎng)負(fù)荷統(tǒng)計、計算、以及調(diào)度中心對電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的要求;

2. 遙測響應(yīng)速度：使標(biāo)準(zhǔn)源的輸出數(shù)據(jù)帶時標(biāo)，經(jīng)測控單元輸出的數(shù)據(jù)也帶上時標(biāo)，那么同一數(shù)據(jù)的時間差就是設(shè)備的響應(yīng)速度;

3. 遙信可靠性及響應(yīng)速度：編程輸出指定次數(shù)的變位信息進(jìn)入測控單元，將測控單元的輸出返回到測試儀，比較輸出信息和返回信息的時間差，就可以得到響應(yīng)速度;對多個信息進(jìn)行響應(yīng)統(tǒng)計，就可以得到可靠性指標(biāo);