安防之家讯：cript>变电站自动化系统设计的体会何云虎摘 要：随着变电站自动化系统技术的发展，按间隔配置设备、分层分布式系统结构体系已成为必然趋势，通过设计过程中的体会和感受，提出一些应注意的问题，供同行们参考和商榷。
关键词：变电站综合自动化；分层分布式系统；可靠性
分类号：TM76 文献标识码：B
文章编号：1006-6047(2000)01-0049-02ExperienceinIntegratedSubstationAutomationSystemDesignHEYun-hu
（YunnanInstituteofHydraulicandElectricEngineeringSurveyDesignandResearch,Kunming650021,China）Abstract：Alongwiththedevelopmentoftheintegratedsubstationautomation,itbecomesanecessarytendencytodisposedevicesaccordingtocompartmentsandtoadopthierarchicalanddistributedsystemstructure.Withtheexperienceinengineeringdesign,theauthorproposedsomeviewpoints,whichcanbeusedasreferenceindesign.
Keywords：integratedsubstationautomation;hierarchicalanddistributedsystemstructure;reliability▲1 变电站自动化系统的设计原则现阶段设计的大部分变电站，自动化系统已取代了常规的仪表盘、柜及一些中央信号装置，集测量、保护、控制、远传等功能于一体，与变电站的生产过程直接联系在一起，它的故障将直接影响被控对象的正常运行。因此，不论我们选择什么样的组网结构和操作系统，都必须围绕着充分保证可靠性和设备安全这一原则。目前，分层分布式组网结构可靠性高，其原因是下层装置可不依赖系统通信，不受系统影响，完全能独立完成被控对象的测控、保护，并且分散安装于各被控设备上，减少了连接电缆等中间环节，大大降低了故障率。2 变电站自动化系统的选择2.1 系统的组网结构
选择合理的系统组网结构型式，是成功设计的前提。由于国内尚未制定出完善的变电站自动化系统的标准和相关的规程，再加上研制、开发厂家的起点不同和基本指导思想的差异，可以说目前市场上这一领域是“百花齐放”。尽管有些产品的系统构成和功能已达到比较理想的程度，但作为工程实用产品，还必须针对当地运行管理部门的实际情况，进行一些适当的调整。目前仍以RS-485网络构造的分层分布式监控保护系统、“一对一”模式为主流，虽然有的观点认为控制保护单元装置分散布置于被控对象上，当监控系统死机或发生故障时，可能会因为走错间隔而造成不必要的误操作或延误操作时间，但这一问题可以通过完善综合操作系统得以解决。分层分布式系统结构模式的优点是：①可靠性高，各个单元模块集测量、保护、控制、远传等功能于一体，既相互独立，又相互联系；②减少了设备的投资，各个单元模块与上位机之间仅需屏蔽双绞线连接即可；③抗干扰能力强。
2.2 后台操作系统(监控系统)的选定
优秀的后台操作系统是变电站自动化系统成功的关键。随着自动控制技术、通信技术、多媒体技术的不断发展，用户对后台操作系统的要求也越来越高、越来越多样化。选择时主要考虑以下几个方面。
a.先进性与继承性。在计算机技术日新月异的今天，选择后台操作系统要有发展的眼光，如DOS操作系统很快被Windows95取代，而现在真正32位的Windows98却成为主流。这并不是说一味地追求升级，而是要把系统的稳定性、可靠性和设备的安全性放在第一位，这一点一定要谨慎。尽量选用一些已有运行经验和发展前景的成熟产品、新技术，如防死锁和交流采样自适应同步等技术。
b.操作与维护。在我国，现有运行、维护人员的经验均基于常规二次设备，因此软件平台设计的界面是否简单、直观、易操作便成了考察的首要条件。开发、生产厂家也必须正视这一现实。在选择综合操作系统时，应多考察已经投产的产品、征询运行维护人员的意见，就其人机界面、功能模块的适应性、自检功能等进行全面的比较，必要时可以请厂家进行软件的演示和讲解。
c.系统的完整性和开放性。选择后台综合操作系统时，系统功能的完善性是重要的抉择条件之一，如是否采用了先进的防死锁技术、是否留有与五防闭锁装置的接口、是否包含必要的通信软件、“四遥”软件等。随着变电站运行管理水平的不断提高，在不影响监控系统可靠性的前提下，还要求系统的管理功能比较完善，如增加设备资料情况、运行日志管理，继电保护定值及动作情况统计分析管理，电能计量管理等管理模块。另外，后台操作系统的开放性也是考察的重要条件之一，因为任何一个变电站在建成之后并不是一成不变的。例如，一些用户在运行一段时期之后会有增加一台变压器、母线变色、修改运行数据、报表修改等需要，这就要求后台操作系统有很好的开放性。
2.3 系统的抗干扰能力和自诊断功能
变电站内一次设备很集中，而开关、隔离刀闸的操作，雷电波侵入等都是不可避免的干扰源。我们在总体设计时，为了节约电缆、减少弱电信号的衰减、提高抗干扰能力，尽量使控制、保护单元靠近被控设备。但从另一方面看，同时也就把现地控制单元推向恶劣的工作环境。这就要求系统和设备本身对大电流、强磁场、振动等强干扰源有很好的抑制措施。虽然光纤网具有较好的抗干扰和隔离效果，但其投资的昂贵和安装维护的复杂性，又使用户难以接受，目前仅在较为重要的变电站采用。后台操作系统本身还应具有较完善的自诊断功能，对计算机、人机接口、通信接口、过程接口等设备的状况进行在线或离线诊断，当出现故障时要及时登录报警，对于冗余的设备还要能完成自动切换。3 变电站电气一次设计的配合3.1 主接线型式和电气设备的选择
由于以先进的电气一次设备和计算机为主体的二次监控、保护系统构成的变电站可靠性越来越高，功能越来越完善，我们在确定主接线型式时，应以可靠、简化、明了为原则。对室内中压侧(35kV，10kV侧)，宜采用单母线分段接线型式，特别是铠装式手车柜，其母线故障概率极低，因此采用双母线接线型式来提高可靠性，其实已无多大实际意义。对110kV(及以上)电压等级的设备，如条件允许，也应优先考虑选用免维护或少维护产品(如GIS，SF6系列)，以提高整个变电站的安全可靠性。
3.2 总体布置观念的变化
变电站自动化系统综合考虑了变电站对数据采集、处理的要求，以计算机技术实现测量、保护、监视、控制、信号等功能。一般通过两种方式，即集中组屏方式和分散配置方式来实现。传统的设计模式是通过传感器、变送器等把所有被控设备的状态、电量、非电量等信号集中到中央控制室，然后由计算机按照规定的数学模型进行计算、判断，进而对被控设备进行控制。可这样给我们带来了很多问题：大量的变送设备；经常发生在由被控设备引至中央控制室的控制电缆故障；繁琐的安装调试工作；同时也使用户对系统的可靠性产生了疑问，而设计方却只能通过增加投资设置冗余备份来提高其可靠性。用分层分布式系统结构将测量、保护、控制功能尽量分散安装到各开关柜上，采用单一的光纤(或屏蔽双绞线)代替了连接开关柜与中央控制室的控制电缆，大大减小了中央控制室的面积，节约了电缆，提高了可靠性。特别是对一些“无人值班、少人值守”的变电站，有观点认为甚至可以不设置中央控制室。所以，我们在进行变电站总体布置设计时，应转变传统的观念，合理考虑布置方案。
变电站自动化技术发展到现在，已经比较完善、成熟和可靠。有关的管理部门也正在实施其标准化工作，希望能实现产品的“四统一”，即统一设计思想、统一设计模式、统一功能要求、统一通信规约。■作者简介：何云虎(1972-)，男，工程师，从事电力系统工程设计及其自动化的研究与应用。
作者单位：何云虎（云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650021）参考文献：［1］王明俊.发展中的配电自动化系统［J］.电力自动化设备，1999，19(3)：1～4
［2］熊锐，卞荣.实现变电站综合自动化及无人值班的体会［J］.电力自动化设备，1998，18(2)：38～40(责任编辑：余芳)收稿日期：1999-07-14改回日期：1999-09-14
