110kV变电站综自改造现状及存在问题研究

杜 伟

（珠海电力建设工程有限公司，广东 珠海519000）

1110kV综自变电站的功能

通过综合自动化系统来实现对变电站的实时监控与调节，并能够与调度中心以及集控中心等部门进行信息交换的110kV变电站就被称为110kV综自变电站。之所以要将常规110kV变电站改造为综自变电站，是因为综自变电站能够实现以下功能［1］：

（1）正常运行功能。该功能主要包括变电站各种运行数据的采集与处理、运行日志并生成报表、数据显示、远动通信以及电力电量的采集、统计与分析等功能。

（2）安全监视及保护功能。对变电站内一次回路的电压、电流及功率等参数，断路器和隔离开关的开合状态，以及电气设备的运行状态等各项内容进行实时监测，一旦越限就进行报警。而一旦发生短路事故，站内的保护装置能够快速且有选择性地切除故障，并将故障信息、断路器动作情况以及故障数据记录下来，用作之后的故障分析。

（3）就地遥控和远方遥控功能。变电站内的全部可投切电气设备，如断路器、电容器和电抗器等都可以按照调度部门的指令进行遥控操作，同时能够自动对每项操作是否具备安全条件和外部条件进行检测，并进行无功电压的优化调整。调度部门可以根据站端上传的信息进行遥信和遥调，直接对无人值班变电站进行断路器的开合操作，以及对变压器分接头进行调整。

（4）自诊断和自恢复功能。该功能能够对变电站内硬件及软件进行自动诊断，特别是数据采集系统，可以实现故障的自动诊断、自动恢复或将故障设备切除，保证系统无故障运行。

2110kV变电站的综自改造方案分析

2.1 监控系统的测量及控制模块由RTU兼任的方案

这种改造方案只是对原有远动装置进行扩容和升级，采用站级层和间隔层的双层结构和双机冗余模式。系统的核心为微机监控系统，其与站级层一起构成了双主机冗余备份系统；而间隔层则综合了“四遥”及通讯功能于一体，并按功能单元进行划分。

2.2 全监控的方案

该改造方案通过RCS－9000型分层布置方式，使得变电站的测控与保护相互融合又能相互独立，即保护装置不会受到外部通信以及测控的影响，从而保证了其安全性和可靠性。与此同时，两者之间又能实现信息的共享，是110kV变电站综自改造的完整解决方案。该方案可以分为3层结构［2］：

（1）变电站层。该层由监控、远动以及五防主站组成，结构为分布式系统。其中，监控和远动都采用了双机备用以增加可靠性。变电站层主要实现向调度部门和变电运行部门提供站内的监视、控制以及管理功能。

（2）通信层。该层采用均衡流量管理的全以太网双网结构，对于网络传输的实时性和可靠性有很大的保障。而通信层的网络协议则采用电力行业的标准规约，能够实现不同厂家设备之间的互连。此外，该层还支持以不同的规约向不同的调度中心及集控中心发送不同的信息报文，并支持GPS对时。

（3）间隔层。主控室中布置了保护单元及测控单元的组屏，其中保护单元通过485接口接入保护信息管理系统，而测控单元的组网则通过WorldFIP高速现场总线来实现。

3110kV变电站综自改造中存在的问题及解决措施

3.1 通信规约问题

由于电网中变电站的建设时期各不相同，即使是同一时期建设的变电站，其站内所使用电气设备的厂家及型号也都各不相同，这些设备所采用的通信规约多种多样，不尽相同。而在110kV变电站的综自改造过程中，无论是进行站内不同厂家设备之间的调试互联，还是站内设备与远方调度中心及集控中心的通信调试，都会因为不同通信规约之间的转换问题而带来软件编程及调试方面的巨大工作量，这同样也给运行维护带来了很大不便。因此，不同厂家在生产通信设备时，应采取相同的通信规约或统一于某一通信标准之下，这样能够很好地解决不同厂家设备之间的通信规约不兼容所带来的问题［3］。

3.2 保护信息管理系统的兼容性问题

由于110kV综自变电站中所有的继保装置、安全自动装置、故障录波装置以及其他智能设备都要与保护信息管理系统进行信息交换，因此保护信息管理系统必须兼容上述所有装置的通信规约。当任一继保装置发出异常或动作报文，保护信息管理系统都能对其进行接收并处理，转换为供值班员监视的硬触点形式，使其能够更加直观易懂地对保护信息进行监视。同时，还要将继保装置发出的信息上传至调度自动化系统，以便于调度人员及时根据故障信息来判别并处理事故，有效缩短事故的处理时间。目前，继保装置及保护信息管理系统是采用RS232／RS485串口或以太网接口等方式进行通信的。

3.3 五防操作问题

在某些已经实现了自动化功能的110kV变电站中，计算机监控系统与微机防误装置是2个相互独立的系统。这种独立配置的方式具有分工明确、责任清晰的优点，各部分系统功能都已经较为成熟，性能比较可靠和稳定，但也存在一定的弊端。例如，某110kV变电站的计算机监控系统与常规五防模拟屏在运行过程中就经常出现死机情况，当模拟屏重新启动后会报错，错误显示为与监控机通信失败，而此时又无法对监控机进行操作；在监控机上连续对2个及以上断路器进行操作，操作第2个断路器时监控机也会报错，错误显示为操作超时。解决上述问题，可将常规的五防模拟屏更换为计算机五防装置，将其与监控系统的通信设置为以监控系统作为主站、以五防装置作为客户端的方式。随着计算机技术的不断进步和综合自动化技术的不断推广应用，实现计算机监控系统与微机五防装置的合二为一已经成为可能，通过将五防功能直接融合到计算机监控系统中去，可以在自动化系统中进行同步运行，能够更好地实现防误操作和防误遥控［4］。

3.4 抗干扰问题

在抗干扰方面主要需要解决电磁兼容问题。变电站综自设备在出厂时一般仅仅进行一些开关、风扇、电焊机和手提电话等定性的抗干扰试验，但在实际运行过程中，110kV变电站的综自设备需要面对一个综合了各种电磁干扰源的运行环境，其是否能够满足安全性和稳定性方面的要求，必须要进行更为严格和复杂的试验。因此，综自设备还需要重点进行静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验、1MHz脉冲干扰试验以及快速瞬变干扰试验等4项电磁兼容试验，以保证设备的抗干扰能力。

3.5 GPS对时问题

作为对110kV综自变电站内各系统进行运行监控和故障分析的关键，变电站统一时钟必须以GPS时间作为基准，这对电力系统的安全运行起着重要的作用。但由于生产厂家不同，其所生产的自动化装置的接口类型不同，这导致实际运行中往往出现GPS对时的接口与所需要对时的设备接口之间无法通信的问题。因此，要充分考虑保护测控装置、其他智能装置以及后台监控设备之间的接口配合问题，有效避免不能进行GPS对时的现象。

4 结语

110kV变电站进行综自改造的实质是以计算机技术为基础，将变电站原有的保护、仪表、信号以及远动等各种二次设备的系统功能进行重新结合和互联，最终形成集保护、测量、监视以及远方控制为一体的计算机自动化系统，以完全替代变电站中常规的二次设备，简化二次系统接线。这对于加强电网一次和二次系统的安全性和可靠性极为有利，对保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。

［1］顾维邦.浅谈110kV常规变电站综合自动化改造［J］.内蒙古电力技术，2007（6）：46～47

［2］秦三营，刘成伟.变电站自动化改造存在问题的分析［J］.电气应用，2009（21）：54～55

［3］廖万斌.变电站综合自动化改造的问题分析［J］.广西电业，2011（2）：89～90

［4］阙云飞.变电站综合自动化改造应注意的问题探讨［J］.科技传播，2011（2）：57