变电站自动化系统应用中的工程设计管理

焦恩喜　王晓静

摘要：介绍了变电站自动化系统应用中的工程设计管理，对工作中应注意的若干问题进行了探讨，并提出了解决办法。

关键词：变电站自动化系统 工程设计 应用

1 方案设计

方案设计是变电站自动化系统设计的第一步，其内容是确定系统技术规范，包括系统的功能范围、功能概述、现场(I/O)测控单元的数量、系统配置规模等；根据各地区的运行管理经验和习惯，制定系统设计及应用管理方案、投资概算等。方案设计在系统设计中起着关键的作用，其完成的好坏直接关系到整个工程的进程。主要内容包括：

1.1 确定SAS的功能范围 SAS系统按其实现的基本功能可以分为5个子系统：①监控子系统；②微机保护子系统；③电压、无功综合控制子系统；④电力系统的低频减负荷控制子系统；⑤备用电源自投控制子系统。由于种种原因，目前国内在实际应用当中，主要侧重于监控和微机保护两个子系统的综合应用，其他几个子系统功能的实现，还有待进一步完善。目前国内变电站SAS的设计，以及功能范围的确定也主要是针对监控和微机保护两个子系统而言。现在国内使用SAS 的变电站中，SAS的功能范围的实现主要有以下两种方式。一种是SAS中的监控、微机保护两大部分分别由不同的专业生产厂家配套，通过通信网络实现信息传输、数据共享和分布式处理，优点是SAS系统中的设备之间性能互补，缺点是各厂家设备之间的接口协调配合工作量大。另一种是SAS中的三大部分均由一个厂家供货，实现“统一硬件平台、统一软件平台、统一操作界面、统一信息处理”，优点是便于安装调试及运行人员的掌握，相互通信接口方便，缺点是要求制造厂家具有很强的开发设计、器件选择、生产加工和配套供货能力。从国内采用这两种方式的变电站应用情况看，采用第一种方式的很多，主要用于500kV变电站及220 kV枢纽变电站，采用第二种方式的主要为110kV及以下电压等级的变电站，河北南网的220 kV及以上电压等级变电站均采用第一种方式。笔者认为，具体采用何种方式，除考虑设备之间性能互补外，还应根据具体厂家的供货业绩、运行情况，进行技术经济比较，再行确定。

1.2 编制SAS技术规范书SAS技术规范书是SAS技术及有关方面的具体要求，一般由各个相关专业按照分工，分别编写。继电保护系统的技术规范书，与常规变电站变化不大。主要是监控系统的技术规范书，应当根据变电站运行管理的要求，提出对监控系统硬件、软件、人机接口、控制功能的具体内容及实现、工程服务等方面的具体要求。在编制过程中，设计人员应进行充分的调研，对有关监控系统的性能、技术要求做到心中有数，并与基建、调试及运行管理等各方面人员共同讨论确定。最近，规划院已正式颁发了220-500kV变电所计算机监控系统技术规范书，具体某一工程，应根据建设规模、控制对象及运行方式，编制出详细的切合实际的规范书。

1.3配置系统根据监控系统的功能范围及技术规范书的要求，选择几种厂家的监控系统并有针对性地进行系统配置，例如：操作员站台数及性能、工程师站的配置和软件、数据处理单元的配置、现场(I/O)测控单元的数量、与其它智能设备的接口以及与多个控制中心的连接方式等，从而拟订出几种配置方案。继电保护系统的技术规范书，应提出通信协议和数据接口的要求，作好数据格式和通讯规约等方面的沟通。

2 监控系统的评估

2.1技术性能硬件系统应选用成熟的，先进可靠的和以微处理器为基础的工业产品设备，系统内所有的模件应是固态电路、标准化、模件化和插入式结构，并带有LED自诊断显示。监控系统应采用开放、分层分布式网络结构，采用开放式多任务实时操作系统，多窗口人机界面。系统应具有良好的电磁兼容特性，在任何情况下均不应发生拒动、误动、扰动，影响监控系统的正常运行。系统应采取有效措施，以防止由于各类计算机病毒侵害造成系统内存数据丢失或系统损坏。

2.2应用性能包括监控系统的使用性、开放性、易维护性和企业信誉。所谓使用性指监控系统的市场占有率和适用领域，技术的先进性与成熟性如何，先进控制策略的采用等；开放性指监控系统能否与其它系统相连，与其它智能设备的互相连接和可互操作性，软件的可移植性等；易维护性指不片面追求脱离实际需要的高指标，而是对降低设备运行维护工作量、减轻现场人员工作压力与强度等方面给予充分考虑等。企业信誉包括厂家的售后服务、技术支持等。

2.3可靠性监控系统的可靠性是评价一个系统的重要内容，一般包括系统平均无故障时间(MTBF)、平均维修时间(MTTR)、系统可用率以及系统的容错能力等。

3 监控系统的询价

所谓询价，就是根据监控系统的评价结果及方案论证，以询价书的形式发至3-4个制造厂家。询价书的内容一般包括变电站的一次设备水平、控制方案、测量控制设备的技术要求、系统配置、技术说明、主要控制及调节方案的原则组态图，技术服务事项，要求报价书的深度等内容。

4技术谈判和合同签订

技术谈判是买卖双方就询价和报价中的各种问题进行讨论，以确定监控系统的技术规范、供货范围、交货日期、技术服务等内容。在技术谈判时，买方应详细了解买方的产品，对其报价的内容透彻理解。技术谈判后，买方根据卖方的最终报价以及对各监控系统厂家的评价，从几种监控系统中优选一个性能价格比最优的产品，最终进行商务谈判并签订合同。

5 设计联络会

5.1 第一次设计联络会 ①冻结监控系统的硬件配置方案②修正补充技术协议有关条款③确认双方交接资料④讨论确定第二次设计联络会主要议程。

5.2第二次设计联络会①确认监控系统的具体功能规范和数据库信息表；②确认监控系统的数据库容量、结构及生成定义;③确认控制功能的技术条件;④确认各种测量、接口的要求;⑤讨论和确定画面格式;⑥讨论和确定培训和联合开发计划;⑦讨论和确定工厂检验(FAT)计划;⑧讨论和确定现场检验(SAT)计划;⑨确认第一次设计联络会纪要的执行情况。

6安装调试

在安装调试阶段，有几个问题需要注意：首先，保护装置和监控系统的生产厂家可能不同，受条件限制，无法在产品运抵现场前进行联调，所有的工作都在现场完成，出现问题后，一种可能是相互推诿，无人负责；另一种可能是由于没有专用设备，只好根据经验检查。都可能影响工期。其次，变电站自动化系统的传输规约众多，负责监控系统的厂家需要同时开发不同的传输规约，在工期紧张的情况下，可能会出现一些问题。第三，现场试验应做到：开关量动作到每一个点，模拟量校对到每一个值，控制量操作到每一个设备。对正确的操作及可能出现的误操作应一一验证，使操作控制的正确率为100％。现场试验一般在正常运行条件下进行，但不排除对异常状态的模拟试验。

7 培训

培训内容主要包括微机监控系统的系统结构，设计原理，设备接口，数据库接口，网络接口，现场安装，调试，维护，故障诊断等，并参加微机监控系统生成工作，主要包括监控系统数据库定义、参数设置、画面及报表制作、系统应用软件的使用等。还应能进行故障诊断、更换备品备件等实际操作。

8文件整理与工程验收

8.1 文件整理SAS设计文件较多，主要包括各种设计图表、各种使用手册和操作手册，各种设计变更、组态内容、信号接线图。另外，还应拷贝系统软件和应用软件，以防意外。特别是在现场试验结束后，卖方的现场技术人员应负责完整备份系统软件，并提供给买方。

8.2 工程验收 工程验收应在所有设备安装调试完毕，且设备准备投入试运行时进行，验收应在卖方工程师参加并指导下由买方完成。在验收开始前由卖方应提出现场检验大纲供买方认可。 工程验收要求所有硬件设备同时投入，进行在线168小时连续运行后，测试技术规范书中要求的功能和技术性能指标。工程验收报告需有买方、卖方技术人员签字才能生效。

9 几点建议

9.1 严格微机监控系统的出厂和现场的检验和试验(要把电气性能放在重要位置)，要求制造厂家应有完善的质量保证体系和售后服务质量。

9.2 微机监控系统与继电保护系统的配合和接口十分重要，特别是连接电缆和端子应会同各专业(如设计单位、各制造厂家)进行磋商和协商，以免造成遗漏、误差和冲突的现象，影响整个系统的质量和拖延工期。

9.3 在变电站自动化系统的选型上，建议在一个工程中，监控系统和继电保护系统监控采用同一厂家的设备，实现真正意义上的“四统一”。

参考文献：

[1]汪小明，聂进培.变电站自动化系统中微机保护的改进调试方法.电力系统自动化.1998(5).

[2]王中元.变电站综合自动化系统中有关继电保护问题.电力自动化设备.1995(3).

[3]郭占武，林榕.浅谈变电站自动化系统的现场调试.河北电力技术.2003(5).

[4]黄益庄.变电站综合自动化技术.中国电力出版社.