数字化变电站综合自动化系统的问题分析及处理建议

于京燕，乔国帅，刘 腾

(1.河北省电力公司石家庄培训中心，石家庄 050021；2.衡水供电公司，河北 衡水 053000；3.济源供电公司,河南 济源 454650 )

综合自动化技术不仅增强了电网调度和输电配电的可靠性，而且大大降低了变电站建设的总投资。随着无人值班改造方案的进一步实施，电网建设的现代化水平不断提高，使220 kV及以上电压等级的超高压变电站实现无人值班成为现实。尤其是近年来，智能化开关，光电式电流、电压互感器，计算机高速网络，变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，数字化变电站已逐步得到普及和应用。

1 系统的主要功能

数字化变电站采用信息化手段，应用智能化开关、光电互感器等智能化电气设备对变电站进行监控、事故诊断等，可有效减少员工劳动强度，避免误操作。数字化变电站综合自动化系统的主要功能包括：微机保护，数据采集，故障录波测距和事件记录，控制和操作闭锁，电压和无功就地控制，数据处理和记录，同期检测和同期合闸，系统自诊断，GPS对时，遥视。

2 系统的特点

2.1 一次设备智能化

一次设备的信号回路和控制回路采用微处理器和光电技术，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。也就是说，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

2.2 二次设备网络化

变电站内二次设备全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速网络通信，通过网络真正实现数据、资源共享。

2.3 站内通信网络采用光纤通信

通信网络采用光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰能力强、抗腐蚀、可靠性高、敷设方便等优点。

2.4 自动化更趋完善

控制和调节由计算机完成，减少劳动强度，避免误操作；通过设备监视和自诊断功能，延长了设备检修周期，提高运行可靠性；变电站综合自动化以计算机技术为核心，具有可发展、扩充的余地；二次接线简单，整体布局紧凑，减少占地面积，降低变电站建设投资；设备可靠性高，维护方便，减少人为干预，大大减少人为误操作事故。

3 系统存在的问题及处理建议

3.1 设计方面

3.1.1 对时接口不兼容

由于变电站内存在不同厂家的自动化装置，其接口类型繁多，因此在实际应用中经常会遇到GPS对时接口与接收对时设备接口不兼容的问题，从而导致保护测控装置不能接收GPS对时。

这一问题，可以由GPS厂家更换通信插件解决。但这种方法会造成工作的被动与延误，并增大工程成本支出。因此，要彻底解决此问题，企业需在招标、谈判采购时，充分考虑各种设备的接口问题，并在招标文件中明确接口格式。

通常情况下，变电站内设计2套GPS对时系统，1套用于综合自动化系统，1套用于录波系统。由于现在的GPS对时系统都有较多的输出接口，使用1套GPS对时系统完全可以满足全站所有系统的对时需求，因此建议在工程设计阶段，仅设计1套GPS对时系统，这样既可以满足实际需要，又可以节约成本。

3.1.2 微机测控、备自投装置利用率不高

微机测控装置数量众多，一方面导致设备利用率不高，另一方面也增加了设备运行维护的工作量。由于微机测控装置都可以接入较多的开关量和模拟量，因此建议在工程设计阶段，尽量压缩微机测控装置的数量，能合并的尽可能合并，避免把测控单元分得过细造成浪费和增加运行维护量。

现在大多数变电站高压侧采用内桥接线，并配有备自投保护装置，备自投保护装置都带有一路操作箱，此操作箱可以用于内桥开关，无需再为内桥开关设置专门的操作箱，因此在设计时应以予考虑。

3.1.3 遥视系统无法充分发挥作用

遥视系统作为远端监控人员的“眼睛”，能够实现现场图像的实时远传，方便监控人员对现场情况的了解。在很多情况下，远端监控人员只需通过遥视系统，就可以实现对远方现场问题的处理，既提高了工作效率，又节约了成本，体现了数字化变电站的优势。但在实际工作中还存在一些问题：摄像头数量不足，不能满足实际需要；摄像头安装位置不合理，无法充分发挥其功能。因此建议在遥视系统设计时，以满足功能为前提，合理确定摄像头的数量和位置。工程设计部门在工程设计时，深入实地勘察，充分考虑现场情况，以现场勘察结果指导工程设计，保证遥视系统功能的充分发挥。

3.1.4 人性化设计欠缺

现在许多电网建设设计资料缺乏人性化，突出表现在项目施工完成了必要的功能，却给现场工作带来许多不便。如：变电站所有设备都在室内，而设计中为了美观，大量采用各种弯管、直管，并将其直接埋于水泥地面下，给施工中二次电缆敷设带来许多麻烦。因此建议设计人员多去现场，多与现场施工人员沟通交流，及时了解设计中的不足之处并加以纠正。

3.1.5 后台监控系统设计不合理

后台监控系统采用单机、单网结构,这种设计将会导致后台监控系统运行可靠性降低，影响变电站的安全、稳定运行。同时，变电站实现综合自动化后，很多的运行维护工作都需要通过微机装置来完成，但综合自动化装置的硬件更新换代非常快，所选用的设备可能很快就变成落后产品且监控软件有时会存在难以发现的缺陷，从而导致监控维护工作不能正常进行。

从多年工程实践中得出，站内后台监控系统应采用双机、双网结构，当其中1台后台监控机网络中断或有异常时，另1台备用机将自动切换成主机运行。此外，在选择数字化综合自动化产品和后台监控系统软件时，要考虑多方面因素，选择一种运行稳定、功能齐全、硬件配置相对超前的综合自动化产品。

3.2 安装调试方面

3.2.1 通信故障

通信是数字化变电站的神经部分，因其都是由细小的通信网组成，通常不被重视，一旦出现问题可能造成严重后果。通信部分在实际工作中主要存在以下问题：通信网线的防护措施不够，例如有的通信网线没有钢铠保护，很容易造成网线的损坏；变电站内的保护、测控、通信等设备采用多个厂家的产品，为了实现通信还需加装规约转换器，造成通信困难、通信中断或不能通信等故障。

针对上述问题，建议加强通信网线的保护，例如加装铝塑管保护；变电站内的保护、测控、通信设备最好采用同一厂家的设备。如果受到厂家生产产品单一的限制，建议在设备采购时，统筹考虑招标采购方式，并在设备招标文件中明确通信接口规则等内容，这样可以避免众多产品间因接口不兼容出现的通信问题。

3.2.2 误遥控运行设备造成事故

由于变电站增容、大修技改等工作，需在变电站对新增或改造单元的开关进行遥控(遥调)试验，因此远动数据库关联错误，就有可能造成误遥控(遥调)运行开关而造成事故。所以建议在遥控(遥调)试验前，先核对站端、远端数据库是否正确无误再办理工作票，并将运行开关的就地/远方把手全部打到就地位置，仅把试验开关的就地/远方把手打到远方位置。此外调度部门需派专门人员到现场参与遥控(遥调)试验，所派人员对现场开关遥控(遥调)试验的正确性予以确认，遥控(遥调)试验成功后和现场配合试验人员共同在远动定值单上签名并存档。

3.3 验收方面

3.3.1 忽视遥视系统细节验收

遥视系统实现了现场图像的实时远传，因此在系统验收时，通常仅注重图像质量、远传等主要参数的验收，而忽略了其他细节。遥视系统一般由提供设备的厂家负责安装，且安装人员水平参差不齐。有时为了节省成本，经常出现随意选用材料的现象：如室外摄像头的固定杆，由于防腐不好，经常会出现验收后不久就生锈的现象；室外摄像头固定杆的基础制作不牢固，雨季后经常出现倾斜；室外摄像头固定杆的接地线连接不规范，不能和主接地网可靠连接，甚至根本没有连接。上述问题，只要加强遥视系统安装过程的管理，在验收时把握好细节就很容易解决。

3.3.2 非标准微机保护功能错误或缺陷

由于各地实际运行情况的需要，经常出现不同特点、不同版本的非标准微机保护。非标准微机保护版本是厂家在标准微机保护版本平台上做的修改调整，由于时间紧迫,经常出现逻辑修改错误和漏洞等问题，造成非标准微机保护功能错误或功能有缺陷，并且有的问题很难发现，极有可能给非标准微机保护的正常运行带来重大隐患。

针对上述问题建议：非标准微机保护技术指标的制定部门加强与厂家技术部门的沟通，在技术协议书中做详细具体的说明；厂家在产品出厂前对非标准微机保护的逻辑、功能做详细的检查试验，确保正确无误后方可出厂；要加强设备出厂前的跟踪验收，提前发现问题、解决问题；加强到货的验收，将验收合格做为设备付款的必备条件。

3.4 运行维护方面

3.4.1 备用电源不稳定

在最初的工程实践中，曾以站内直流，辅以逆变的方式作为备用电源。但后来发现，在故障情况或事故状态下，站内直流极不稳定，容易造成网络设备和通信设备的不正常工作，严重时甚至会造成事故状态信息的丢失。为此，采用专用UPS对站内监控后台、网络设备、光纤通信等进行供电，因为UPS可提供高精度、高稳定性的电压波形与频率，具有承受电网波动或扰动(浪涌、跌落、谐波)、间断甚至短时停电的能力，无论是线性负载或是非线性负载，UPS都具有低阻抗输出的特性，因而极大地提高了运行的可靠性和稳定性。

但不正确使用UPS，会影响其功能，甚至导致其损坏。因此，要禁止在UPS的输出端乱接试验设备。为防止过载、短路等情况损坏UPS电源，可以考虑采用在UPS输出端插座备用插口上面加贴封条的措施。

3.4.2 后台机运行维护管理缺位

目前，变电站后台机的运行维护管理办法还不完善，存在管理缺位的现象，主要表现为只重视后台机防病毒的管理，在USB、串口、光驱等数据交换位置加上了封条，而忽视了后台机的散热和清理工作；忽视设备运行环境的管理，由于后台机属于常年运行设备，加上现场没有通风除尘设备，时间久了后台机内就会堆满尘土，极可能造成后台机蓝屏、死机等故障，严重影响后台机的正常运行。由于后台机的故障多数与此有关，因此建议建立数据备份恢复制度，尤其是建立健全数据容灾预案；远动及后台数据库修改后及时做好数据备份，远动或后台系统出现故障、瘫痪时，可以准确、快速恢复系统运行；加强制度落实，管理人员督导设备维护人员每季度对后台机进行一次清理，并在后台机工作位置加通风和防尘设备。

4 结束语

数字化变电站在电能质量、可靠运行水平等方面具有传统变电站无法比拟的优势，随着各地变电站的无人值班改造，不久的将来综合自动化数字化变电站将会全面普及。由于数字化变电站建设涉及部门多，技术含量高，工程资金量大，在数字化变电站建设过程中，仍将会存在许多问题，因此必须从变电站设计、招标、施工、验收、监理等环节加强管理，积极协调各部门关系，总结经验，加强培训，积极推广典型设计，大力开展标准化建设，以标准化固化管理要求，努力提高变电站建设施工质量，确保电网的安全、稳定运行。