浅析变电站综合自动化系统中存在的问题

王占礼

吉林省建筑材料工业设计研究院，吉林长春 130062

近年来，我国变电站自动化系统技术，无论从国外引进的、还是国内自行开发研制的，在技术和数量上都有显着的发展。其中一些220kV变电站、110kV变电站的设备已经具备了无人值守的条件。但部分系统从设计和运行情况来看，功能还不能充分发挥出来，存在问题较多。下面结合笔者运行经验，对变电站综合自动化系统的具体内容作以介绍，对综合自动化变电站存在的问题加以分析。

1 变电站综合自动化系统的基本内容和功能

变电站综合自动化系统的基本内容包括：继电保护、故障记录、“五防”闭锁、测控系统、通信系统五部分组成。

继电保护包括线路保护、变压器保护、电容器保护等。线路保护部分设有启动元件、零序电流元件、零序方向元件、距离元件、振荡闭锁元件、TV断线报警、 TA断线报警、控制回路断线报警及自动重合闸；变压器保护由差动保护、复合电压闭锁过流保护、零序过电流保护、零序过电压保护、过负荷保护及TV断线保护几部分组成；电容器保护由过电流保护、不平衡电流保护、过电压保护、低电压保护及不平衡电压保护几部分组成。故障记录主要是记录故障前后的电压、电流的动态变化过程及开关量的状态。在管理计算机系统中，利用计算机实现操作硬闭锁。测控系统的主要内容是开关控制、变压器调压、补偿电容器调压、低频减载、变电站的参数采集。经过通信联网使变电站实现了与调度系统的信息传递，从而完成“四遥”功能。

变电站自动化系统的主要功能就是实时进行电气量的采集和电气设备（如断路器）状态的监视、控制和调节，实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站的正常运行和安全。

2 变电站综合自动化系统的现状及存在的问题

2.1 系统的技术标准问题

变电站自动化系统的标准问题（如技术标准、系统模式、管理标准等）是当前迫切需要解决的问题。目前系统的设计还没有统一标准，在系统设计选型当中存在着系统功能不够全面，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况。一批产品虽然技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、可靠性很差的产品仍能不断使用。有些厂家就某产品只组织技术鉴定，没搞产品鉴定；另外，由于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。

2.2 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。

2.3 系统的抗干扰问题

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：1MHz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。

2.4 系统的传输规约和传输网络选择问题

要实现变电站自动化系统标准化，就要实现传输的标准化和传输网络的标准化，做到传输和网络的统一，才能实现变电站自动化系统内设备的互换性，这一点对于制造厂商和用户都是非常有利的，对于变电站自动化技术的发展也是非常重要的。

目前国内各个地方情况不统一，变电站和调度中心之间的信息传输采用各种形式的规约，如部颁CDT、SC-1801、DNP3.0等。

1995年IEC为了在兼容的设备之间达到互换的目的，颁布了IEC60870-5-101传输规约，1997年原电力部颁布了国际101规约的国内版本DL/T634-1997。

1997年IEC颁布了IEC60870-5-103规约，国家经贸委在1999年颁布了国际103规约的国内版本DL/T667-1999。

1996年IEC颁布了IEC60870-5-102标准，即我国电力行业标准DL/T719-2000。

上述3个标准即常说的101、102、103协议，是相当一段时间内指导变电站自动化技术发展的3个重要标准。这些国际标准按照非平衡式和平衡式传输运动信息的需要制定，完全能满足电力系统中各种网络拓扑结构。

IECTC57即将制定无缝远动通信体系结构，具有应用开放和网络开放统一的传输协议IEC61850。该协议将是变电站(RTU或者变电站自动化系统)到控制中心的唯一通信协议，也是变电站自动化系统甚至控制中心的唯一的通信协议。

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目前，各个厂家使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，因此，在变电站自动化系统建设和设备选型上应考虑传输规约问题，即在变电站和控制中心之间应使用101规约，在变电站内部应使用103规约，电能量计量计费系统应使用102规约。新的国际标准IEC61850颁布之后，变电站自动化系统从过程层到控制中心将使用统一的通信协议。

2.5 系统的开放性问题

变电站自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性（互换性）；变电站自动化系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求；变电站自动化系统必须考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站自动化系统却不能满足这样的要求，各厂家的设备之间接口困难，甚至不能连接，从而造成各厂家各自为政，重复开发，浪费了大量的财力物力。

另外，各种屏体及设备的组织方式不尽相同，为维护和管理带来许多问题。同时，在现有的综合自动化设备中，厂家数量较多,各厂不同系列的产品造成产品型号复杂，备品备件难以实现，设备运行率低。

2.6 变电站自动化系统组织模式选择的问题

变电站自动化系统实现的方案随着变电站的规模、复杂性、变电站在电力系统的重要地位、所要求的可靠性以及变电层和过程层总线的数据流率的不同而变化。如果一个变电站自动化系统模式选择合适的话，不仅可以节省投资、节约材料，而且由于系统功能全、质量高，其可靠性高、可信度大，更便于运行操作。因此，把好变电站自动化系统的选择关意义十分重大。

目前应用较广泛的变电站自动化系统的结构形式主要有集中式、分散与集中相结合和全分散式3种类型。

变电站结构形式的选择应根据各种系统特点和变电站的实际情况，予以选配。由于微处理器和通信技术的迅猛发展，变电站自动化系统的技术水平有了很大的提高，结构体系不断完善，全分散式自动化系统的出现为变电站自动化系统的选型提供了一个更广阔的选择余地。伴随着变电站自动化系统应用的增多，无论是新建、扩建或技改工程，变电站自动化系统的选型都应该严格执行有关选型规定，力求做到选型规范化。经选用的变电站自动化系统不仅要技术先进、功能齐全、性能价格比高，系统的可扩展性和适用性好，而且要求生产厂家具有相当技术实力，有一定运行业绩和完整的质量保证体系、完善的售后服务体系。

2.7 维护和使用寿命问题

到目前为止，几乎所有的变电站综合自动化系统，没有一家产品是免维护的，在现场对设备异常的处理也只有针对情况更换插件或更换元件，更进一步的分析及更深入的检查处理往往是请厂家帮助解决。同时设备的操作与事故处理比较烦琐，有些地区对于无人值守变电站的一般操作仍然由“操作队”到就地进行。变电站综合自动化设备的寿命一般只有15年左右，运行寿命到期以后只能更换新的产品。

目前，变电站综合自动化主要在处理速度、容量、精度以及事件记录的分辨率等方面得到了提高，但是远动终端、变电站综合自动化本身的自检及输入输出板的运行状态监视却没有得到发展，例如UPS电源的检测，远动终端自检信息的检测等功能并没有完善。

3 结论

鉴于变电站自动化系统当前还缺乏一个统一的国家标准，这就需要与之相关的电力工作者在实际操作过程中不断总结经验，找到其规律性，不能因循守旧，而应根据具体情况，遵循科学、严谨的工作原则，用发展的眼光来进行变电站自动化系统的建设，以保证电网安全、经济、优质地运行。

[1]龚强，王津.地区电网调度自动化技术与应用[M].中国电力出版.