浅谈变电站综合自动化改造

摘 要 ： 年 来 ， 变 电站 由 常规 站 改 为 综 自站 渐 渐 成 为 一 种 趋 势 。综 自改 造 后 的 变 电 站 ， 运 行 情 况 越 来 越 近 将 其
依 赖 于 自动 化 装 置 的 实 用性 及 成 熟性 。 本 文 就 综 自改造 中 及 验 收 中 经 常 出现 的 问题 做 出分 析 ， 寻 找 解 决 这 以
ｔｏ ｎ ． Ａｆ ｒｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｕ ｏ ｔ ｎ ｒ ｔｏ ｉ ，ｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆｓ ｂ ｔ ｔｏ ｓ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｌ ｅ ｅ ｄ ｎ ｔ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｔ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｒ ｆ ｅ ｏ ｔ ｈ ｐ ｒ ｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｕ ｓａ ｉ ｎ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｙ ｄ ｐ ｎ ｓ ｏ ｈ ｏ ｉ ｐ ａ ｔｃ ｌｔ ｎ ｔ ｒｔ ｆａ ｔｍａ ｉ ｎ ｄ ｖ ｃ ｓ ｒ ｃ ｉ ａ ｉ ａ ｄ ｍａ ｕ ｉ ｏ ｕ ｏ ｔｏ ｅ ｉ ｅ ．Ｔｈ ｓ ａ ｔｃ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｒ ｂ ｅ ｈ ｔｏ ｔ ｎ ａ ｐ ａ ｅ ｎ ｒ ｔ ｆｔａ ｄ ｅ — ｙ ｙ ｉ ｒｉ ｌ ｎ ｌ ｚ ｄ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｔ ａ ｆ ｐ ｅ ｒ ｄ ｉ ｅ ｒ ｉ ｎ ｘ ｅ ｏ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｕ ｏ ｔ ｎ ｔａ ｓｏ ｍａ ｉ ｎ．ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｅ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｐ ａ ｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｅ ｉ ｎ ｓ ｏ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ａ ｔ ｍａ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｏ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｅ ｋ ａ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｌ ｎ ｔ ｏ ｖ ｈ ｓ ｒ ｂ ｅ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｇ ａｅ ｕ ｏ ｔ ｎ；ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ ｕ ｓ ａ ｉ ｎ；ｒ ｔｏ ｔ ｃ ｅ ｔ ｎ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ａ ｔ ｍａ ｉ ｏ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌｓ ｂ ｔ ｔ ｏ ｅ ｒ ｆ ；ａ ｃ ｐ ａ ｃ ｉ

生 ，众多后台信 引司时显示 时。运行人员能迅速找出其 中重点 ， 出正 作
确 的分析 判 断 。
３２ 安 装 调 试 ．
－ １）在综合 自动化 变电站建设中 ，继电保 护涉及测量表计 、后 台监 控 、直流系统、五防 、远动等设备 。因此 ，我们必须在调试阶段内明确 继 电保护与这些设备间的责任界限与分工，相互配合协调 ，做好基础数 据的录入；系统数据库的建立以及对各设备进行联合调试等工作。 ２）对于继电保护装置的新安装校验 ，必须对装置加入８ ％额定电 ０ 压 ，模拟系统可能发生的各种故障 ，做装置 的整组模拟 、传动试验 ，确 保装置各条逻辑回路的正确性得到一一验证。 ３）与电磁 型保护相比 ，微机保 护功能先进 ，但抗干扰能力与 防潮 性能都比较差 、易遭雷击；对工作环境 、电源电压等客观条件的要求很 高 。因此必须采取 ： “ 电缆屏蔽层两端接地 ”抗干扰规范 ；二次回路及 网络线配置避雷器 ，变电站控制室装空调调节室温 ；装置的直流电源加 装滤波 、 稳压设备 ；装置的交流 电源加装雷 电浪涌吸收器等措施 ， 确保 微机装置可靠 、安全 Ｔ作。 ４） 证继 电保护 及 自动化 装置 的背板 、端子排 、压板 、插头 的接 保 线牢固性 ，做好光缆 、网络线的防外力破坏 的措施 。 ５ 应做好工程关键质量点 的控制 ，因为整个 系统最终运行好坏将 ） 通过其反映。￣Ｇ Ｓ ３ １ Ｐ 系统对时精度 ， 电保护整组传动试验 的远方后台 继
关 键词 电力 自动化 ；继 电保护 ；运用分析
中 图分 类号 Ｔ Ｍ 文献 标识 码 Ａ 文 章编 号 １ ７ — ６ １ （ １ ） １０ ６ — １ ６ ３ ９ ７ 一２ １ ２ — １８ ０ ０ ０
１ 变 电站 综合 自动化 的概 述 变 电站 综合 自动化是将 变电站的二次设 备利用现代微机 和通 信技 术 ，将各种功能重新组合 ，共享信 息 ， 实现对变电站 自动监视、测量 、 控制和协调 的一种综合性 的自动化装 置。其主要特 征是将控制 、 保护 、 通信等功能综合起来 ， 分功能模块进行结构化设计组装 ，通过各种显示 设备实现信息可视化，利用相关软件使运行管理智能化。其 优点在于能 共享设备 、信息资源，使全站数据统一 ，避免设备重复投资 ， 大量减少 占地面积和二次电缆 ，使变电站设计简捷 、布局紧凑 ；同时 ，具有抗干 扰性能强 ，可靠性高 ，便于施工、调试 、维护、运行和管理等优点 。目 前 ，变 电站综合 自动化正进入普及应用阶段。 ２ 提 出问题 １ 与传统的 电磁型继保装置相 比，实现综合 自动化的微机型继保 ） 装置具有如下特点：①装置维护调试＿‘ ，易于操作 ；保 护性能得到较 力便 大改善。②装置功能多 、先进 、 可灵活选择 ，逻辑 回路动作正确率 、可 靠性 高。③装置实现 了遥控 、遥测 、遥信 、遥调功能 ，取代 了传统变电 所的预告信号 、事故音 响、仪表监测 的作用 ；实现远方监控 ， 可取代传 统的有人值守模式 。④实现Ｇ Ｓ Ｐ 卫星对时及故障录波功能 ，极大地方便 了对 电力系统故障的分析处理 。 ２ 但 是在 目前阶段 ，继 电保 护的运行 环境基本 末变 ，现代化 电 ） 网、综合 自动化变电站对继电保护全方位的功能要求越来越 高。与电磁 型保护相 比，微机装置对对抗干扰 、防雷击 、 工作环境、电源 电压等客 观条件 的要求更高。在变电站的远方后台监控上 ，还有不尽完善之处 。 这就需要改进继电保护 的管理 、 改善继电保护设备运行环境 、完善继保 设备 的设计维护方法 ，以补充和完善综合 自动化变 电站的功能 ，确保电 网安 全 、稳定 运 行 。 ３ 分 析探 讨

浅谈老 旧变 电站综合 自动化 系统 的升级 改造
王 智 芳
（ 阳 江 供 电局 系统 运 行 部 ） 摘 要： 随 着 电力 系 统 的 发 展 扩 大 ， 对 电 网动 态 过 程 的 分 析 越 来 越 复 杂 ， 对 系 统 控 制 的要 求 越 来 越 高 。 变 电站 综 合 自动 化 系 统 通 过各种 设备 间相 互交换信 息、 数据 共享 ， 实现对变 电运 行的 自动监视 、 管理、 协调 和控制 ， 提高变 电保 护和控制 性能 ， 从而 改善和提 高 电 网 的控 制 水 平 。 在 变 电 站 综 合 自动 化 系 统 得 到 广 泛 应 用 的 今 天 ， 旧变 电 站 升 级 改 造 工 程 迫 在 眉 睫 。 本 文 分 析 了阳 江 地 区部 分 旧 变 电 站 综 合 自动 化 二 次 系 统 应 用 现 状 以及 存 在 的 问题 等 基 本 概 况 ， 进 而 从 不 同 方 面 对 这 部 分 旧变 电 站 综 合 自动 化 系 统 的优 化 设 计 提 出 改 进建议和 升级技改 的设 计理念和方案 。 关键词 ： 综合 自动化系统 ： 接 口； 保护拒 动； 升级改造 ； 改造方案
中图分类号 ： Ｔ Ｍ７ ６
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ３ ４ ４ （ ２ ０ １ ３） ２ ０ — ０ ０ ９ ３ — ０ ２ Fra bibliotek引 言
变 电站作为 电网 的重要节 点， 其 自动 化技术水平直接影响着 电网的 安全稳定水平 。由此 ， 需要对此类 旧变电站进行 升级改造 ， 以保障 电网安 全 运 行 。阳江 电 网亦 特 别 关 注 变 电站 的 自动 化 水平 并致 力 于 提 高 变 电站 的技术水平 。 自动化技术在 电网中得 到， 泛 应用， 并产生 了良好的社会 效益合经济效益 ， 节省 了人力物力 ， 满足绿色电网发展的需求 。

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｛ 器｛ 路由
随 着 电网 容量 和 电压 等 级 的不 断 提 高 ， 电网 结 构 也 变 得越 来 越 复杂 ， 统的变 电站继 电保护交流采样 系统在安全 可靠性、 确性 、 传 精 实时 动 态 响 应 性 等 方面 已不 能 满 足 现 代 智 能 数 字 化 变 电站 运 行 发 展 的需 求 。 此 ， 用 先进 的计 算 机 技 术 、 代 电 力 电子 技 术 、 因 利 现 数据 通信
技 术 相 结 合 形成 集 自动 监 测 、 制 、 护 以及 远 程 调 度 通 信 为 一体 的 控 保 数 字 化 综 合 自 动 化 系 统 是 变 电站 自动 化 系统 建 设 和 改 造 的 必 然 方 向 ， 是 电 力 系统 研 究 的一 个 重 要 课题 。 也 １ 传 统 变 电 站 自动 化 系统 的不 足 基 于 Ｗ ｉｄ ｗｓ ８或 Ｗ ｉ ｏ Ｎ ｎｏ ９ ｎ ｗｓ Ｔ运 行 平 台研 发 出 的早 期 变 电 ｄ
｝站 控 层
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网络
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站 综 合 自动 化 系统 ，在 当时 的历 史 条 件 下 大 大 提 高 了 变 电站继 电 保 图 １ 数 字 化 变 电 站 综 合 自动 化 系统 逻辑 拓 扑 网络 护 的综 合 自动 化水 平 。 随 着 电网 自动化 技术 的快 速 发 展 ， 统 的 变 但 传 电站 自动 化 系 统在 实 际运 营管 理 中 已不 能 适 应 智 能 远 程调 度 管 理 的 确 性和 传 输 速度 ，在 数 字 化 变 电站 自动 化 系统 构 筑 中应 采 用 光 缆 进 行 数据 信 息通 信 。 隔层 内 各测 控 保 护 设 备 问 均 采 用 Ｒ ４ ５通 讯模 间 Ｓ８ 需求 ， 体 表 现 在 以下 多 个 方 面 的 内 容 。 具 １１ 系统 运 行 可靠 性 低 早 期 变 电站 综 合 自动 化 系统 普 遍 采 用 工 式 进行 数据 信 息 的 实时 通 信 共 享 ，同 时在 间 隔层 设 计 时 应 根据 系统 ． 控 机作 为 系统 的 数据 处理 核 心部 分 ， 由于 受 当时技 术 条件 的 限制 ， 上 实 际 工 况特 性充 分考 虑 后 期 扩 容 扩 建 需 求 ，预 留足 够 多的 备 用 数据 加 工 控 机 在 系统 中 不仅 要 向下 与间 隔 层 单 元 进 行 所 有 检 测 数 据信 息 和 测 控 保 护端 子接 口 。 ２３ 变 电站 层 变 电站 层 也 称 为 站 控 层 ，０１ ０ 以 太 网 络 是 ． １ ／０ Ｍ 控 制命 令 的 交换 ， 向上 与 远程 调度 管 理 中 心进行 调 度数 据 信 息通 信 ， 同 时还要 承担 整 个 变 电站各 设 备 的监 视 、 制 和人 机 互通 等 任务 ， 控 系统 在 变 电站 层 与 间 隔层 进 行 数 据 通 信 的 主 要 通道 。在 变 电站 层 中主 要包 括 操 作 员 工 作 站 （ 控 主 机 ）工 程 师工 作 站 （ 控 主 机 ）远 动 主 机 、 监 、 监 、 运 行过 程 中容 易 出现瘫 痪 现 象 ， 大大 降低 了系统 的运行 可 靠 性。 １２ 系统 扩 容 扩 展 性 差 电 能需 求量 的 不 断加 大 ， 切 要 求 变 电 远 方调 度 数 据 通 道 （ 由器 ） 。 站 控层 通 过 相 应 数 据 通 道 按 预 先设 ． 迫 路 等 站 进 行 增 容 改造 以满 足 供 电负 荷 需 求 。 但 由于 早 期 的 变 电 站综 合 自 定 好 的数 据 通 信 规 约 将 检 测 保 护 装 置所 采 集 到 的动 态 数 据 信 息送 往 动 化 系 统 在设 计 过 程 中没 有 充 分 考 虑 扩 容 扩 建 的 需 求 ， 没 有预 留 足 远 方调 度 或 控 制 中心 ，同 时 接 收远 方调 度 或 控 制 中心 实 时 回传 的相 够 多 的 外 部扩 展 端 子 ， 能 满 足后 期 扩 容 扩 建 的需 求。 期 的 自动 化 关调度控制命令 ，并通过站控层 网络和过程层网络传输给间隔层和 不 早 系统 在 硬 件 配 置和 软 件 兼 容 性 等 方 面 的 性 能 较 差 ，扩 容 所 需增 加 的 过 程 层 内 的保 护 控 制 单 元 完成 相应 命 令 的执 行 。 监 控 主 机 和远 动 主 检 测 、 保 护控 制设 备 不 能 与 原 系 统 完 全 兼 容 ，导 致 系统 运 行 很 不稳 机 通 过 相 应 的仿 真 软 件 实 现 对 系统 运行 的 实 时动 态 仿 真 监控 ，运 行 定 ， 时 加 上 有 些 自动 化 系 统 元 件 已经 停 产 ， 系 统 出 现 故 障后 ， 同 当 不 人 员可 以通 过 操 作 员 站 根 据 变 电站 实 际运 行 工 况 特 性 数 据 完成 对 全 运 同时 可 以通 过 人机 互 通 能 找 到 有效 的替 换 元件 ，要 想 保 证 变 电站 安 全 稳 定运 行 就 必须 更换 站 各设 备 的命 令 控 制 、 行 参 数 修 改 等 操 作 ， 全 套 综合 自动 化 系统 ， 大 降低 了 变 电站 运 行 调 度 的灵 活 性 。 大 而且 早 界 面 实 时查 看 或 调 取 站 内 各 危 险 点 的监 控 图像 和 声 音 、 系统 运 行 参 期 自动 化 系统 在 研 发 过 程 中 ， 由于 没 有 相 关 机 构 建 立 规 范 的技 术标 数 、 障 等 数据 信 息。 故 ３ 数 字化 变 电站 综 合 自动 化 系 统 改 造 技 术要 点 ； 各厂 家按 照 各 自的 技 术优 点 设计 通 讯 协 约 和 通 信 模 式 ， 变 电 站 隹， 给 ３１ 一 次 系 统 改 造技 术 要点 电压 、 ． 电流 信 号 是 变 电站 自动 化 系 实际 运行 管理 带来 巨大 的麻 烦 。 １３ 运 营成 本 高 为 了提 高 变 电站 运 行 可 靠 性 和 综 合 经 济 效 益 ， 统 进 行 监 测 保 护 的主 要 电参 量 ，为 了保 证 数 据 的； 性 和 动 态 响应 ． 隹确 在 母 “ 无人 （ 少人 ） 守 ” 变 电站 运 行 管理 模 式 将 是 变 电 站智 能运 营管 性 ， 进 行 数 字 化 自动 化 系统 建 设 改 造 时 ， 线 及 主 变 各 侧 上 的所 有 或 值 的 理 发 展 的 必然 趋 势 。 但 早 期 变 电站 综 合 自动 化 系 统 所 需 的 运行 管理 电流 电压 互 感 器 均 应 采 用 电子 式 互 感器 ， 以 小 电压 模 拟 信 号 输 出 ， 并 人 员 较 多 ， 多检 测 、 护 功 能 需 要 人 为 加 于 干 涉 ， 难 实 现 集 远 程 并 通 过 光 缆 信 号 通 道 传 输 给 合 并 单 元 ，并 经 过 程 层 交 换 机传 输 给测 很 保 很 对 而是 采 用 调 度 控 制和 现 地 检 测 保 护 等 功 能 为 一体 的 远 程 、 自动 科 学 的调 度 运 控 保 护装 置 。 于 室 外 断路 器 本 体 开 关 信 号 不做 任何 更 改 ， 营 管理 ，无论 在 供 电可 靠 性 还 是 在 智 能 调 度 管理 方 面均 不 能 满 足 现 相 应 的 开 关 智 能 单 元 作 为 断 路 器 的控 制 信 息 采 集 和 命 令 转 发 机 构 ， 代 电力 发展 的 需求 ， 大增 加 了 变 电站 的综 合 运 营 成 本 。 大 智 能单 元通 过 光 纤 实 现 控 制 信 号 数 据 的输 入 输 出 ，从 而 实 现 变 电站 内所 有 电气 一 次 设 备 的数 字 化 建 设 改造 。 ２ 数 字化 变 电站 综 合 自动 化 系统 ３２ 二 次 系 统 改 造 技 术 要 点 在 进 行 数 字 化 变 电 站 自动 化 系统 ． 在 ＩＣ １ ５ Ｅ ６ ８ ０规 范 中 明确 规 定 了 数 字 化 变 电站 综 合 自动 化 系统 应 该 由过 程 层 、 隔层 、 电站 层 三 层 组成 ， 与 层 之 间 由 过 程 层 网 改 造 建 设 时 ， 该 将 站 内 间 隔层 中 保 护 测 控 装 置 、 间 变 层 应 电能 计 量 装 置 、 消 络和 站 控 层 网络 相 互 联 系 进 行 实 时； 的 数据 通 信 ，其 具 体 的逻 辑 弧 线 圈控 制 装置 、直 流 监 测控 制 装 置 等 更 改 为 支 持 ＩＣ １ ５ 隹确 Ｅ ６ ８ ０通 信 协 约 的兼 容 设 备 ， 于 数 据 信 息 间 的 相 互 共 享 。 便 拓扑 网络 如 图 １ 示 ： 所 ２１ 过 程层 过 程 层 由 智 能 单 元 和 合 并 单 元 组 成 ， 要 完成 对 现 ． 主 ３３ 站 端 数 据 的 完 整 性 由 于 大 型 变 电 站 在 系 统 中 的 地 位 较 为 ． 因 这就 要 求在 改 地 变配 电设 备 单 元 开 关量 和 电参 量 模 拟 量 等 信 号 的采 集 ，并 收 发 由 重 要 ， 此很 多变 电站 在 自动 化 系 统 改 造 时 不 能停 电 ， 过 程 层 交 换 机传 输 过 来 的远 程 调 度 控 制 命 令 ，并 通 过 过 程 层 设 备 控 造 过 程 中 ， 须 保 证 遥 测 、 信 及 各 类保 护 控 制 信 号 的 完 整 性 。对 于 必 遥 制对应的执行机构完成命令操作 。过程层交换机主要完成现地单元 未 进 行 改 造 的 测 控及 保 护 装置 所 采 集 到 的实 时 数 据 信 息 仍 需 由原 前 与间 隔 层 设 备 间 的 数据 信 息 实 时通 信 。 在 一 次设 备 ��

一
一
般在继 电保护系统中作 为单独 的模件来 实现 ， 或让其 它系统
去考 虑 。
４ 变 电站 综 合 自动化 微 机 继 电保 护
直流电洌 Ｉ 数据采剿 Ｉ电气 Ｉ 自动 ｌ 继电 ｌ 辅助设 Ｉ Ｉ Ｊ 系统 Ｉ 和控制 ＩＩ计 量 Ｉ Ｉ ｌ装置 ｌ 保护 Ｉ 施 系统 Ｉ ｌ
用的联接导线 以光纤 电缆或屏敝电缆 为宜 ， 同时一定要通过光
变 电站综合 自动化就是利用先进 的计算机技术 、 信号处理 技术 、 通信技术和现代 电子技术将变 电站的各种设备 ， 包括 自
动装置 、 系统 、 信号 远动装置 、 电保 护 、 继 测量仪 表和 自动装置 等进行优化 设计和功能组合 ， 对全变 电站的各种输 、 配电线路
电量和非ｌ开关量 ｌ Ｊ Ｉ操作 Ｉ Ｉ 线路 ｌ ｌ 主变压器和ｌ 母线 Ｉ 电量检测ｌ ｌ 信号采剩 Ｉ控 制 Ｉ Ｉ 保护 Ｉ电容器保护ｌ 保护 Ｉ Ｉ
图１ 变 电 站 综 合 自 动化 系统 结 构 ３ 变 电站 综 合 自动 化 系 统 对 继 电保 护 的要 求
２ 变 电站 综 合 自动 化 系 统 的 结构
电藕合器 、 计算 机通讯接 口及继电器空接 点 ， ｓ ２ 或Ｒ 如Ｒ 一４ ２ Ｓ
一
２２ ３ 等进行信息交流 ， 以增强继 电保护抗干扰性能 ， 保证继 电
保护系统 可靠性 。 ） ２ 为了保持继 电保护装置能够单独使用的要 求， 就需要在保 护装置面板上有必要 的告警 信号 、 动作 信号等 显示 ， 同时保护装置要有 自己独立的跳合闸回路及相应的保护 出 口压板 。 ） ３ 继电保 护装置逻辑判断回路所需要 的各种开关 量 不要和其 它系统 的设备合用 ， 自成系统 ， 要 直接接到装置 内部 。 保护装置所需要的电流 、 电压量从Ｃ Ｐ 二次线圈直接 引入 到 Ｔ、 ｒ 装置内部 ， 以保持继 电保护数据采集不与其它 系统共享 。４ 保 ） 护系统应按标准化模件设计 ，以便于批量生产和用户维护 ， 同 时为了提高保护装置质量 ， 应采用搭 积木方式构成一个变电站 的保 护设备 ， 以最大 限度地满足用户需要 。