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变电站的无人值班改造 |
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| 变电站的无人值班改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:11:04  |
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作者：张会平 王津 赵志辰
0 引言
变电站自动化和无人值班是当今电网调度自动化领域的必然趋势，其发展势头正方兴未艾。无人值班是电力工业随着科学技术的发展而产生的新型的变电站运行方式，在这种运行方式里，先进技术成分含量大，它集中包含了工业自动化，人工智能分析，通讯等多学科先进技术的结晶，这是科学发展一般规律所直接导致的必然结果。对原有变电站有步骤地实施无人值守改造势在必行，其原因有两点：第一，它能更好地适应工业对电能质量的要求。现代工业，尤其是高新技术产业，对电能的电压水平、频率、纹波系数、供电连续性等指标都有较高的要求,我们电力企业就要适应这种要求，工业自动化以及与之相应的变电站自动化有着信息加工量大、信息反馈快等人力不能超越的优点。因此，在变电站中引入工业自动化，实现无人值班是科学的选择；第二，它是电力企业安全运行的要求，统计表明电力行业的事故中，由人为因素造成的占有一定的比重，实践证明人容易受环境、情绪、疾病等诸多因素影响，因此本身就是一个不可靠因素。确实有不少事故是由人为误操作引起的，无人值班却可以提高运行可靠性。例如郑州地调早在1959年就开始采用遥控技术，40多年从未发生过误操作，深圳供电局实现变电站无人值班后，误操作事故率降低了60%。因此，我们现在不应该再讨论无人值班该不该上，而应该讨论无人值班该怎样上；第三，从经济效益的角度看，当无人值班变电站达到一定数量时，就可以实现减人增效。
变电站自动化是在自动化技术、计算机技术、网络通讯技术的基础上发展起来的，我国大约在20世纪90年代才大规模推广变电站自动化和无人值班这项工作，经过10多年的发展基本形成了新建变电站全部采用综合自动化技术，常规站逐步向变电站自动化和无人值班过渡的局面。而本文重点考虑的是常规变电站改造的问题。
1 改造原则
我们开展各项工作都要考虑投资的经济效益和社会效益，即投资的“产出”是否高于“投入”。由于各地情况不尽相同，因此，每个供电单位在实施常规站无人值班改造工程时，必须进行全面论证。
(1) 自动化系统是电网调度自动化的一个子系统，因此常规变电站的无人值班改造也应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能、设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行的需要。
(2) 充分利用原有设备。
(3) 改造后应满足变电站实际的需要，按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全无人值守，即使是无人值守，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此改造时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。但必须保证在同一时间只允许一种控制方式有效。
(4) 改造时应从技术上保证站内自动化系统的硬件接口满足国际标准，系统的支撑软件符合ISO开放系统的规定，系统的各类数据、通讯规约应与相应的电网调度自动化系统保持一致，以适应电力工业信息化发展的要求。
2 改造模式
由于各变电站现有设备、变电站在系统中的重要性、改造投资等情况均不一样，其改造方案没有统一模式，应根据具体情况而定。国内常规站的基本模式是采用RTU和当地监控系统的两遥站，从笔者掌握的情况，要改造成无人值班站，可以有以下两种方案。
2.1 可以直接改为综自站，但要注意解决以下几个问题
2.1.1生产厂家的问题
目前在变电站自动化系统选型当中存在着所选系统功能不够全面，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况。主要有以下问题：由于我国市场经济体制不成熟，厂家过分重视经济利益，用户过分追求技术含量，不重视产品的性能，因而一批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、可靠性很差的所谓高技术产品仍在不断使用。厂家只要有人买就生产，改进的积极性也就不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量保证措施，有些外购件的生产更是缺乏管理，因而导致部分投产的变电站问题百出。还有一种情况，有些厂家就某产品只组织技术鉴定，没搞产品鉴定。另外，生产厂家对变电站自动化系统的功能、作用、结构及各项技术性能指标宣传和介绍不够，导致电力企业内部专业人员对系统认识不透彻，造成设计漏洞较多。
2.1.2 不同产品的接口问题
接口是自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括RTU与通信控制器、保护与通讯控制器、小电流接地装置与通讯控制器、故障录波与通讯控制器、无功装置与通讯控制器、通讯控制器与主站、通讯控制器与模拟盘等设备之间的通讯。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通讯规约等问题。当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。如果所有厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的数据接口标准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以根据各种产品的特点进行选择，以满足自身的使用要求。
2.1.3 变电站自动化系统的抗干扰问题和采取的措施
关于变电站自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站自动化设备出厂抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关电焊机、风扇、手提电话等定性实验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，一直没有一个定量的指标，这是一个极大的隐患。变电站自动化系统的抗干扰措施是保证变电站自动化系统可靠和稳定地运行的基础，选择时应注意，合格的变电站自动化产品，除满足一般检验项目外，主要还应通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，而且还要重点通过四项电磁兼容试验，分别是：1 MHz脉冲干扰试验；静电放电干扰试验；辐射电磁场干扰试验；快速瞬变干扰试验。
鉴于以上等诸多原因，笔者认为如果直接改为综自站应坚持按照“运行可靠、功能实用、技术先进、价格合理、维护方便、易于推广”的选型原则去实施，偏离了这个原则，就收不到应有的效果。
运行可靠体现在：
·本身各模块能稳定协调地工作；
·关键部分一定要有冗余、备份等措施，不因单个模块的故障而影响整个系统的正常运行；
·抗干扰能力强。
功能实用体现在：
·基本功能、日常操作所需的功能必须完备、简明；
·信息分流，哪一层需要的信息才送往哪一层。
技术先进体现在：
·采用当前的主流技术；
·符合开放、分布分散分层的标准；
·如果能够把握好设计开发、生产制造、安装投运的各个环节，是可以做到先进性与可靠性相统一的。
价格合理、维护方便、推广容易也都是非常重要的因素，与以上几个方面是相辅相成的。
另外，各电力公司所拥有的综自站型号数量不宜过多，不宜超过3种，否则不利于运行人员掌握和维护。
2.2 保留站内RTU设备，扩展其功能以实现无人值班
国际电工委员会(IEC)在IEC 61850-2(术语)中对远方终端装置(RTU)的定义如下：远方终端装置(RTU)是典型的SCADA系统中的外部子站，它通常作为通信网络和变电站设备间的接口。此定义说明，国际电工委员会(IEC)赋予RTU在变电站自动化系统中以重要作用。
过去，人们认为，RTU为四遥(遥测、遥信、遥控和遥调)功能，并用规约与主站进行通信。今天，按国际电工委员会（IEC）在IEC 61850中的定义，RTU已经成为实现变电站自动化必不可少的装置。它不仅要实现变电站与调度中心主站间的通信，而且还要作为变电站内智能电子设备（IED）与通信网络间进行通信的接口。
目前，有一种观点认为，RTU已被淘汰，实现110 kV和 220 kV新建变电站的变电站自动化系统（SAS）时只需要采用保护和监控一体化的装置即可。这种观点是不正确的，因为它忽视了变电站自动化系统（SAS）的真正目的和功能含义。在35 kV及以下电压等级的配电变电站采用保护和监控一体化装置，仅在目前价格比较低廉、监视精度要求不高的情况下还是可行的。在IEC 60870-5-103（我国行标DL/T 667-1999）的前言和第1节“范围和目的”中也对测控一体化问题明确表示：“本配套标准未必一定适用于将继电保护和测量、控制功能组合在一个装置内并共用一个通信口设备的信息接口。”保护和监控一体化装置难以用IEC 60870-5-103协议进行通信，因此将其用于变电站自动化系统，通信就成问题。
20世纪80年代和90年代中期所使用的RTU，是不能实现国际电工委员会IEC对RTU新定义的要求的，有必要发展成为满足IDE 60870-5-103和IEC 61850国际标准的远方终端装置。
具体改造过程中的难点就是各种信号的采集。主要用表1所示几种方法。
3 结论
如资金允许可直接改为综自站，同时笔者认为第三、四种改造方案也未尝不可，尤其是第三种方案：即扩充原有RTU，增加遥控、遥调功能，保护及中央等信号的采集用直接更换端子排扩展接点法已在很多地方改造成功。其优点如下：
(1)节约投资，以一个110 kV站为例，改造成综自站约需120万左右，而采用第三种改造方案费用最低仅需20万左右。
(2)便于管理和施工，因为从我国目前的运行体制、人员配备、专业分工来看，自动化、保护、计量等专业都是相互独立的，另据最新消息“综自”这一词在很多国际会议上已经取消，将来的发展模式有待进一步观望，因此没有必要将所有常规站都改成目前模式的综自站。
(3)改造期间不停电，如果直接改为综自站则需要将站内所有二次设备全部更换，也以一个110 kV站为例，改造工期大约需要一个月左右，这样会增加很多不安全因素。
(4)新技术的支持，随着计算机技术和网络技术的发展，新一代网络光纤化RTU已经问世，通过高速网，将以前常规RTU无法传送的遥视报警信息（防火、防盗、防渍等）直接上传调度端，彻底消除了通讯“瓶颈”。
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