浅析变电站交流采样测量

宋朝飞 湖南省超高压管理局技术监督分局仪表室

浅析变电站交流采样测量

宋朝飞 湖南省超高压管理局技术监督分局仪表室

本文简要介绍了变电站综合自动化的重要性和发展趋势，对变电站交流采样基本概念、测量方法、误差调整做了简要说明并对系统结构、通讯方式进行了分析。

变电站；综合自动化；交流采样

1.概述

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。

2.系统结构

目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：

2.1 分布式系统结构

按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

2.2 集中式系统结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：

（1） 前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能。

（2） 软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。

（3） 组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。

2.3 分层分布式结构

按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。

这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：

（1）可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。

（2） 可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。

（3） 站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。

3.常见通讯方式

目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了变电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：

1） 双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网。

2） 单以太网，双/单监控机模式。

3） 双LON网，双监控机模式。

4） 单LON网，双/单监控机模式。

4.交流采样测量装置的检验规定

4.1 ．周期检验：

1）已经投入运行的交流采样测量装置，按投运日期制订周期检验计划，确定检验时间；

2）检验宜结合一次设备检验进行；

3）测量点检验率应为100%，对不合格测量点的装置应进行调整，调整后检验仍不合格的装置应及时更换。

4）周期检验使用标准检验装置，依照检验规程规定进行，采用虚负荷检验方法，检验结果不满足规程要求的不能投入运行。检验完成后必须出具试验报告并保存原始检验记录。

4.2 临时检验：系统运行中，如发现或怀疑交流采样测量装置的数据不准确或有明显的偏差时，应依照周期检验的规定进行检验。

4.3 现场比较：交流采样测量装置的测量值出现异常时，采用现场比较方法进行测试，测试期间不允许对交流采样测量装置的误差进行调整。

4.4 检验周期:检验周期最长不得超过三年。我们现执行的检验周期为：

1）500 KV设备：检验周期为3年

2）220 KV设备：检验周期为3年

3）110 KV及以下设备：检验周期为3年

5.交流采样测量装置的检验项目

5.1 周期检验项目

1）外观检查：有无明显损坏，设备配置是否齐全。

2）基本误差检验：采用虚负荷方法进行。

3）超越定值传送：在装置运行状态下，改变一个大于超越定值的数据，观察其传送是否正确。改变一个小于超越定值的数据，观察其传送是否正确。

4）通道监视：在运行状态下，装置能监视通道（接口）的收发指示灯是否正确。

5）信息交换：对交流采样测量装置施加标准信号，在装置显示屏上或当地主站、维护终端屏幕上校对遥测数据。

6）响应时间：在交流工频电量输入回路施加一个信号，其值为标称值的10%到100%或100%到10%，观察到对应的数值变化，并记录下从施加信号到数值变化的时间。此时间，在交流采样测量装置的显示屏显示时应不大于1s，在交流采样测量装置维护接口显示时应不大于2s，在当地主站、模拟主站显示时应不大于3s。

5.2 投运前检验项目：除周期检验所做项目外，还需加做下列项目

1）频率影响：在参比条件下测定交流工频输入量的输出值，改变输入量的频率值为参比频率的±10%（45Hz和55Hz）两个值，依次测定相同点上的输出值，输入量频率引起的改变量应不超过等级指数的100%。

2）功率因素影响：在参比条件下测定有功功率、无功功率的输出值，改变功率因数为cosΦ=0.5，超前或滞后各选取一点，调节电流使被测量达到与参比条件下相同点的输入值，测定输出值，功率因数引起的改变量应不超过等级指数的100%。

3）被测量超量限影响：在输入标称值的100%时测出基本误差；在输入标称值的120%时测出误差；两个误差之差不应超过等级指数的50%。

4）被测量的不平衡影响：在参比条件下电流应平衡，并调整输入电流使其为较高标称值的一半，测定有功功率、无功功率的输出值，任何一相电流断开，电压保持平衡和对称，调整其它相电流，并保持有功功率或无功功率输入的初始值条件相等，记录新的有功功率、无功功率的输出值，不平衡电流引起的改变量应不超过等级指数的100%。

5）程序自恢复：在装置运行状态下，按复位键观察其复位后装置是否正确运行；当一个程序进入自循环时装置是否自动恢复并正确运行；当一个程序访问无回答超时装置是否自动恢复并正确运行等。

6）设备自诊断：在装置运行状态下，装置应能记录装置的状态 和事件，以及配置的完整性。当一个装置或某一部件不能完成其功能时，应能记录下来并启动恢复措施；当一个程序访问无回答超时，装置应能记录下来并启动恢复措施等。

6.交流采样测量装置的误差调整

1）.软件调整：需厂家用软件进行调整。

2）.电阻调整：需打开装置盖板，手动调整插件上的可调电阻。

3）.自动调整：根据一些规定的步骤和条件装置自动进行误差调整。

综上所叙：随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调节的自动化显得尤为重要。而在实现自动化的过程中，最关键的环节是数据采集。采用交流采样方式的远动设备在全国电力调度系统已普遍采用，为加强对地区电网调度自动化系统交流采样测量装置的精度检验、设备运行维护、设备投运前验收等工作的科学化、规范化管理，确保远动采集数据准确、可靠，为地区经济服务，因此有必要对交流采样装置进行定期检定及维护。

6.结束语

通过以上分析，可以看到变电所综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。通过对交流采样测量同时随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。

[1]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化.1995，19(10)

[2]王海猷，贺仁睦.变电站综合自动化监控主站的系统资源平衡.电网技术.1999，23(3)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.009

宋朝飞，1969年生，湖南省超高压管理局技术监督分局仪表室工程师。