安防之家讯：[摘 要]本文以宝鸡供电局变电站综合自动化系统设计、维护、运行、管理为例，对变电站综合自动化系统存在的一些共性缺陷，提出几点建议及改进措施，着重介绍了与变电站综自系统运行紧密相关的几类典型问题的解决方法。
[关键词]变电站综合自动化系统 建设 完善 建议
一、前言
近年来，随着宝鸡供电局电网建设的飞速发展，特别是在城农网改造建设中新技术的不断运用，变电站综合自动化系统发挥着越来越重要的作用，它为实现电力生产的现代化、科学化、信息化和自动化管理及时提供了有效的网络信息和准确数字，为电网的安全经济运行提供了重要依据。我局变电站自动化系统建设历经三个阶段[1]，不论是在设备选型及使用上，还是在变电站综自系统设计上，都存在许多共性的问题有待完善。本文针对变电站综合自动化系统目前的运行维护管理现状以及存在问题加以讨论并提出几点建议。
二、变电站综合自动化系统的电源
变电站综合自动化系统的可靠运行是保证电网发生异常故障时相关人员能及时准确判断处理的关键，变电站综自系统装置本身在软、硬件设计上采取了层层保险、相互闭锁、死机自启动方面的措施，因此由综自装置本身问题影响系统不稳定现象，已经得到了极大的改善，根据几年的运行统计，因装置故障引起的变电站综自系统异常情况已经基本消失，而由电源系统可靠性造成的电网故障时有发生，如造成远传功能中断、自动化信息记录不完整、无人值守变电站无法进行事故遥控抢送等，危害性极大。此外还有以下几种表现:
1、取自站用变低压侧的交流电源供电不可靠，在保护动作导致变电站低压侧母线失压时，电源供电中断，造成自动化远传装置或者当地监控系统失电停机。
2、电源瞬间突然停、送电，对自动化设备硬件（特别是装置电源）造成冲击损坏，导致设备停机。
3、当变电站一次设备发生近距离接地短路故障时，由于变电站接地网各点地电阻不一致，地电流造成主控室接地点电压突变，引起自动化设备电源品质（电压有效值、频率、波形）降低至不可用，甚至烧坏设备的工作电源。
鉴于上述情况，近年来变电站综合自动化系统的远传设备及其当地监控系统均要求配置UPS电源，从而显著提高设备的运行可靠性。但UPS电源也存在以下问题:
1、采用普通的UPS电源，蓄电池容量小，逆变供电时间有限。
2、UPS蓄电池损坏率高。由于变电站站用电源很少发生长时间停电，若不能定期对UPS蓄电池放电，而始终将蓄电池置于“浮充”充电状态会使蓄电池实际使用容量大大低于其额定容量（安时数）。这样，一旦在UPS的运行中真正遇到交流输入电源中断时，就会出现由于电池组失效而造成UPS在极短时间内或者立即进入由于电池组电压过低而自动关机保护状态，造成自动化远传设备或当地系统电源中断；另一方面长期处于“浮充”状态会导致免维护蓄电池过充漏液甚至腐蚀损坏UPS内部电路。而自动化工作人员又无法对UPS电池组进行有效的定期维护。
3、由于变电站所用电源电压普遍偏高（一般为~220-~260之间），且电压波动较大，白天负荷大时，可能UPS输入交流电压属于正常范围（UPS交流输入电压正常时为~220+10%V），入夜后轻负荷时，输入电压可能高达250V以上，UPS电源长期处于这种状态，会导致其逆变稳压电路损坏，使UPS电源失效停止对外供电。
因此，给自动化设备提供可靠的电源是提高自动化设备运行可靠性的一个关键问题。鉴于以上情况，建议变电站综合自动化系统的远传设备（使用交流输入工控机）或当地监控系统计算机及其辅助设备可采用以下供电方式:
首先，所用电输入至第一级交流稳压装置，对不间断稳压交、直流逆变电源的交流输入进行第一级稳压隔离。其次，将第一级稳压输出交流220V与变电站直流系统提供的+220V输出至第二级不间断稳压逆变电源，得到电压质量合格的不间断交流220V输出，当所用电源正常时，由主供稳压交流供给第三级电源，如遇所用交流输入电源失压或电压质量下降则可由备供直流系统+220V电源经第二级逆变输出至第三级。最后，第三级远传设备或当地监控系统辅助电源得到电能质量合格且不间断的交流220V输入，有效地保证了自动化系统的运行可靠性。以上供电系统的主要特点如下:
1、该供电系统能为自动化设备提供电能质量合格的不间断交流电源。
2、该供电系统由于采用两级稳压隔离，能有效的防止由于变电站事故异常或雷电导致的交流浪涌损坏远动设备的辅助电源。
3、该供电系统能妥善的解决自动化人员无法对UPS电池组进行有效的定期维护这一实际问题（综合自动化变电站有一套行之有效的变电站直流系统监控巡检制度）。
4、该供电系统能实现交、直流输入电源0秒自动切换功能。
三、提高遥信动作的可靠性
在综自变电站实际运行中，普遍存在遥信误动、误报现象，主要是由于遥信采集用的开关辅助接点或继电器接点拒动、误动、抖动及电磁干扰、遥信电源波动、遥信电源回路窜入交流电、远动通道误码及遥信接入设计方式等原因造成对自动化系统的干扰。根据几年来的实际经验，我觉得采用以下措施可大大提高遥信动作的正确率:
1、使用质量可靠的开关辅助接点以及信号采集继电器，使其能够真正反映相关一次设备的实际工作状态，作到一、二次设备动作同步。
2、在自动化设备上根据遥信量动作类型设置合适的遥信防抖时间，将遥信瞬间抖动现象滤除。
3、利用综合自动化设备分布式设计及网络通讯原则，消除老式RTU电缆引入主控室造成的电磁干扰，有效的避免了因此而造成的遥信误动。
4、综合自动化设备之间的网络通讯线采用屏蔽电缆，并将屏蔽层可靠接地（通讯电缆屏蔽层及自动化装置机壳可靠的与变电站接地网连接）。
5、遥信采集信号经光控继电器隔离后，引入自动化设备的遥信接入端子有效地隔离了强电干扰，提高了自动化设备遥信动作可靠性。
6、在远动载波通道设备上加装隔离器及防雷设备，远动设备机壳直接接地（接地电阻小于0.5Ω）。
7、给自动化设备电源加装滤波电容，防止由于电源波动造成的遥信误动作。
8、在有条件的情况下，自动化设备的遥信电源应当采用独立供电的隔离电源。
四、中央信号仿真
在传统的远动系统中，通常采集中央信号屏上的全站事故总信号（音响信号），这样在厂站事故跳闸时，事故总信号与开关分、合信号同时传送至主站系统，调度人员通常是以厂站事故总推图及两个信号相“与”处理得到相关厂站具体事故动作情况。随着电网改造的深入，变电站综合自动化系统得到了长足的发展，取消中央信号屏后，站内事故音响和告警功能仍需保留，并由监控系统实现，而自动化远传部分也要求该信号上传。因此，如何妥善处理该信号成为燃眉之急，在总结多家综自系统情况后，提出以下建议:
1、对于四方CSC2000系统及武汉国测等能够在远动主机屏上提供事故音响开出的综自系统，可采用与传统远动系统相近的方法，通过扩展事故总开出接点来采集全站发生的事故信号。
2、对于南瑞综自保护装置，由于其内部能够提供单个装置的事故信号，因此可通过在厂站远动主机上合并单装置事故信号的办法来组成一个 “或遥信”， 虚拟事故总信号上传主站。
3、对于无法提供以上两种方式的综自系统可采用以下方法解决: 在不考虑“开关偷跳”情况下，事故跳闸是由于相关保护装置动作引起的，因此其必然导致保护动作信号与开关变位，这样我们可采用将综自设备的保护总动作信号（综自保护装置中央信号输出接点引出，具有磁保持特性），与相应开关辅助常闭接点或TWJ接点相串联或以上两者软件相“与”的方法，输出该装置事故信号，然后将事故信号（硬件或软件）逐一合并，形成厂站事故总信号上传，但考虑到如果变电站馈路保护装置较多，后者软件处理次数巨增，会直接影响到厂站事故总信号的产生，延缓事故总信号上传主站，故此我个人推荐以下硬件合并
方案:
4、对于使用多家保护设备的综合自动化系统，可采用以上三种方式相结合的方式处理。
5、对于厂站当地监控系统，由于其与保护装置的连接采用网络通讯方式，一般情况下当地系统报警库中对保护动作报警及事故信号均有具体描述，能够驱动相关音响设备可靠动作。
五、综合自动化变电站的通讯网络
通讯网络是综合自动化站区别与常规RTU站的明显标志之一，只有采用通讯网络，才能节省大量二次电缆，实现真正意义上的双向全双工信息通道，但通讯网络必须满足变电站综合自动化系统的要求，因此每个厂家都有一定的变电站内部网络组建方式，比如CANBUS总线结构、LONWORK总线结构等等，但都必须保证通信网络的安全、可靠，传输速度必须满足变电站综合自动化系统的要求。在综合自动化变电站长期的运行之中，我发现LONWORK总线结构具有以下特点，非常适合于变电站综合自动化系统。
1、采用LONGTALK通讯协议，网络协议开放，可以轻松的实现互操作。
2、可在任何介质下通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆等以及多种传输介质并存混合使用。
3、网络操作系统结构可以是主从式、对等式、客户/服务式结构。
4、网络拓扑结构可以是总线型、星型、环型、以及多种混合型。
5、改善了CSMA、采用一种新的称之为PREDICTIVE P-PERSISTENT CSMA，可以在负载较轻时使介质访问延迟最小化，而在负载较重时使冲突的可能性最小化。
北京四方的CSC2000综合自动化系统采用LONWORK现场总线方式，在宝鸡供电局得到了广泛的应用，是理想的变电站综合自动化系统的测控网络。对于110kV及以上电压等级变电站，采用LON网络系统，间隔层配置两个独立的双重化LON监控网络，以及一个专用的故障录波网，站级工作站间配合以太网的使用，可充分发挥综合自动化系统的监控功能。
六、变电站综合自动化系统的运行维护管理
近年来，变电站自动化建设得到了飞速发展，其最大特点是将站内当地监控系统功能、信号采集、控制等远动功能以及微机保护信息、站用交、直流信息、厂站设备工况、变电站中央信号系统等多方面功能整合为一体，完全取消了传统的集中控制屏，二次回路极为简洁，减少了大量控制电缆，既可少人值班，亦能无人值守远方监控运行。
变电站综合自动化系统的建设，使得继电保护、远动、计量专业、变电运行等相互渗透，传统的技术分工、专业管理已经不能适应变电站综合自动化技术的发展。变电站远动与保护专业虽然有明确的专业设备划分，但其内部联系已经成为不可分割的整体，一但有设备缺陷均需要两个专业同时到达现场检查分析、有时会发生扯皮推诿责任的情况，造成极大的人力资源浪费，而且两专业衔接部分的许多缺陷问题成为“两不管地带”，不利于开展工作。
为适应变电站综合自动化系统的发展，急需对现有技术管理及专业分工体制进行改革，迫切要求进一步提高技术管理和运行维护人员的综合素质，更新知识结构，拓宽知识面，建立起一支高素质、具有综合判断处理综自问题能力的队伍。相关的一些旧的规程、规范也应该随着自动化技术的发展重新修订。应对少人值班变电站的值班员以及集控中心的运行维护人员，进行定期技术培训，使其能够对所辖变电站的综合自动化系统有一个全面的认识，能够分析处理一些简单的故障，有效地进行变电站日常监控。
七、结束语
在少人值班或无人值守的变电站，综合自动化系统运行的好坏，不仅取决于该系统本身的可靠性、先进性，而且与各种一、二次设备运行情况、智能设备的接口、现场实际情况密切相关。只有不断地发展完善综自系统，充分发挥其作用，才能保证电网安全、经济运行，才能更好为电网运行服务。
[1]附: 我局变电站自动化系统建设历经三个阶段:
1、市区老站改造，使用老式LS-RTU进行遥信、遥测的采集，遥控、遥调的输出，站内设备信号的收集采用接点方式，遥测采用变送器直流采样，有集中的遥控屏进行遥控、遥调操作。
2、第一代综合自动化系统，取代了老式RTU，功能分布式设计，站内通讯采用网络方式，所有监控设备通过报文来传达信息，由于综自产品未成型，故此系统问题较多。
3、城农网改造过程中，由于变电站综合自动化技术已经比较成熟，且新建、改建变电站多为一次性全站完工，因此系统功能一般能满足要求，但也不乏不合格综自产品影响系统总体性能。
参考文献
北京四方公司，CSC2000综合自动化系统说明书。
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