研究综合自动化系统在煤矿变电站中的应用

王涛

摘 要：随着近年来电力系统的不断发展，煤矿变电站综合自动化系统得到广泛普及应用，煤矿变电站综合自动化系统运行质量直接影响煤矿的安全供电，所以本文主要针对综合自动化系统在煤矿变电站中的应用出现的问题进行探讨分析。

关键词：变电站；综合自动化系统；防误功能；保护信息

变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监控屏幕化、运行管理智能化等特点，它的发展应用提高了变电站安全、可靠、稳定的运行水平，减轻了操作人员的工作量，使变电站的技术水平和管理水平得到全面的提高。矿井电网实现调度自动化；进一步发展实现无人值守的变电站也不是不可能的。变电站的调度是一个终端，综合自动化系统的水平会直接影响到变电站调度自动化的水平。

1变电站综合系统自动化的构成

变电站综合自动化系统主要分为，各种分布式保护测控装置，现场总线，主控通信管理机，后台计算机等组成。

2变电站综合自动化系统发展历程

我国对于变电站综合自动化系统的研究开始于20 世纪80 年代中后期，到目前为止，其发展大致经历了三代。第一代变电站综合自动化系统以RTU 为基础，基于变送器及继电保护与自动装置等设备。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU，以实现“四遥”功能。有关重要信息（如保护信息等）通过硬接点送给RTU 装置，RTU 的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。该类系统的特点：系统功能不强、硬件设备重复、整体性能指标低、系统连接复杂、可靠性低，但其結构简单、成本低，特别适合于老变电站的改造。第二代变电站综合自动化系统是以单片机为基础、按功能划分硬件结构的综合自动化系统。20 世纪80 年代后期，随着以8051、8098 为代表的单片机技术的成熟，出现了大量的站内微机化功能装置，将这些微机化单元组合在一起，即形成了按功能分布的综合自动化系统：包括数据采集单元（模拟量、开关量、脉冲量）、监控主机（总控单元）、综合监控单元、微机保护单元，各单元大都由16 位或32 位单片机组成，各功能模块间采用串行通信方式实现数据通信，可以采用双绞线以RS485 接口连接。该类系统的特点：选用单片机负责数据采集，使工控机从大量单调的数据采集工作中解脱出来，去完成较复杂的任务调度、网络通信和数学计算等工作。该类系统具有较强的在线功能，各种功能比较完善，且人机界面较好，但系统仍然比较复杂，连接电缆较多，系统可靠性不高。

第三代变电站综合自动化系统是以现场总线、局域网技术为基础的分散式综合自动化系统。现场总线是20 世纪90 年代新兴起的一种先进工业控制技术，是应用于自动化系统现场设备和现场仪表互连的通信网络，随后局域网技术的发展为变电站综合自动化系统的结构向分散式发展创造了有利的条件。第三代变电站综合自动化系统结构可划分为二个层次：第一层是分散控制层，包括保护设备、数据采集与控制设备、智能设备、指示仪表等（该层由独立的保护及I/O 组成）；第二层通常为站级计算机，实现变电站级的协调、优化控制，并实现与远方调度中心的联通。

该类系统具有以下特点：简化了变电站二次设备的配置，大大缩小了控制室的面积；减少了施工和设备安装工作量；简化了二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆；可靠性高、组态灵活、检修方便。由于技术的发展，上述各类变电站综合自动化系统的推出虽有时间先后但不存在前后替代的情况，各类系统可以根据变电站的实际情况予以选配。如以RTU 为基础的变电站综合自动化系统可用于已建变电站的系统改造，而分散式系统更适用于新建变电站。

3综合自动化变电站设计的技术问题

3.1 信息误报

目前，赵各庄矿变电站使用的通信结构全部为分层分布式，即分散加集中控制方式。保护单装置分散安装时，一般都是安装于单个设备间隔内，距离主控室较远，最长在200 m 以上。通信方式采用现场总线式，通信线常用平衡双绞线，采用三线制接法，即接地、接收数据和发送数据三脚相连。平衡双绞线长度与传输速率成反比，在100 kb /s 速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度，只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100 m 长双绞线最大传输速率仅为1 Mb /s，通信线过长造成整个网络速度慢。同时，现场总线式一般采用RS-485 通信，通信线过长、所带装置过多时，通信管理机通信口其接入电阻相应增大，电阻过大使信号传速不稳定。因此，通信速度慢加上接入电阻过大造成信号不稳定，最终导致误报信息。赵各庄矿变电站当前的通信方式绝大部分采用现场总线式，通信线采用平衡双绞线。煤矿变电站值班人员均不同程度地反映后台监控速度慢或误报信息。通信线过长无法改变，可以通过改变接入电阻值，避免后台监控误报信息。

3.2 测量数据不准

保护装置在运行期间后台监控工作站出现测量数据不准的现象，检查后台数据库间隔设置、单个点名配置、后台机监控画面定义、后台单装置地址配置、通信状况均正常。经判断认为后台无异常。最后，检查保护装置，保护装置本身测量数据正常，而数据在从保护装置到后台监控传输、显示的过程中出现问题。通过分析，对装置逐台检查，发现有保护装置地址与测量数据不准装置地址相同，怀疑因地址冲突造成，重新设置装置地址，后台数据恢复正常。需要注意的是，这种情况的发生不是偶然，因为装置投入运行后一直正常，当某个装置CPU 板损坏更换后才出现异常。维修调试人员利用其他装置插件暂时替代，同时进行地址修改。而损坏插件返厂修好后直接安装回原CPU 板损坏的装置，原地址保持不变。所以，装置同时运行时造成地址冲突，使后台测量数据出现异常，严重时可能造成误操作，需要特别注意类似问题。

3.3网络速度慢

当前赵各庄矿变电站部分综合自动化系统采用单网单后台通信模式，即计算机监控系统采用1 个后台，通信形式采用1 个通信网络，全站保护装置通过一个通信管理机实现通信； 通信管理机有2 个通信口，CANA 和CAN B，每个口最多连接32 台装置。若装置过多使通信网络冗余度不够，会造成通信网络速度慢，计算机监控各种需要量反应时间长，给值班人员正常操作及运行状况判断造成不便。

4结语

在煤矿变电站综自系统运行一段时间后，会出现不同类型的问题，有些是维护人员不了解设备特点导致的，有些是设备固有设计问题。无论是何种原因，要求操作人员认真分析，进一步熟悉综合自动化系统，掌握更多综合自动化技术，以确保煤矿安全供电。

参考文献：

[1]徐伟丽徐亚军.煤矿变电站综合自动化系统常见问题及分析[J]中州煤碳.2014（8）：99-100

[2]卢伟洪.探讨220kV 变电站综合自动化系统的应用[J]广东科技.2008（12）：145-147

（作者单位：河北省唐山市开滦赵各庄矿业有限公司）