變電站綜合自動控制技術(shù)的應(yīng)用

楊通茂　嚴(yán)元興

摘 要：文章通過對當(dāng)下我國變電站綜合自動控制技術(shù)所存在的問題以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對我國工業(yè)以太網(wǎng)綜合自動控制系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計，將以太網(wǎng)綜合自動控制系統(tǒng)的具體實施方案以及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出來，希望可以給我國變電站綜合自動控制水平的提升，以及對變電站無人值守發(fā)展目標(biāo)地實現(xiàn)提供到一定參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動控制系統(tǒng)；無人值守

引言

隨著當(dāng)下社會科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，促使我國社會現(xiàn)代化生產(chǎn)腳步也越來越快，人們不管是在對電力能源數(shù)量需求上，還是在對其質(zhì)量需求上，所提要求也愈來愈高。而越來越普及的計算機(jī)和通信技術(shù)，也促使變電站中也開始廣泛的運(yùn)用起綜合自動化系統(tǒng)。當(dāng)下我國電力系統(tǒng)相關(guān)部門已逐漸將變電站綜合自動控制技術(shù)當(dāng)成一項全新技術(shù)應(yīng)用到電力電網(wǎng)中，諸多專業(yè)廠家也開始將重點(diǎn)研究項目定位到開發(fā)變電站自動控制系統(tǒng)上，并對其進(jìn)行不斷地完善，并將一系列不同特色的變電站綜合自動控制系統(tǒng)給一一推行出來，從而使得我國電力系統(tǒng)發(fā)展要求得到有效滿足。

1 變電站綜合自動控制技術(shù)的價值

諧波、三相不平衡、閃變、電壓偏差、頻率以及波動這六項指標(biāo)是我國電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。而這六項指標(biāo)在很大程度上嚴(yán)格要求了電力系統(tǒng)中變電站的運(yùn)行水平。電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所具有的可靠性和經(jīng)濟(jì)性都會直接受到變電站運(yùn)行狀況的影響。而想要對變電站運(yùn)行過程中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行提升，最為基本且簡單的方法就是對變電站運(yùn)行管理的自動化水平進(jìn)行有效提升，讓變電站綜合自動化目標(biāo)得以實現(xiàn)[1]。

2 目前我國變電站綜合自動控制應(yīng)用所存在的問題和現(xiàn)狀

2.1 我國變電站綜合自動控制應(yīng)用的現(xiàn)狀

在我國，由于工業(yè)以太網(wǎng)的組網(wǎng)成本非常的低廉，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議也比較的通用，致使其受到了非常廣泛地運(yùn)用，逐漸被運(yùn)用到電網(wǎng)自動控制領(lǐng)略中自動化控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上。而隨著不斷發(fā)展和進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)，在工業(yè)自動化系統(tǒng)中工業(yè)以太網(wǎng)以及無縫連接技術(shù)都得到了很好地使用。在綜合變電站發(fā)展上我國企業(yè)也是非常的迅速，在我國占據(jù)主流的都是從原來電力系統(tǒng)綜合自動化而逐漸轉(zhuǎn)化過來的企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)，這些企業(yè)在市場份額上已經(jīng)多達(dá)百分之八十[2]。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是這些企業(yè)變電站綜合自動化系統(tǒng)采用最為廣泛的，傳統(tǒng)四合一微機(jī)測控保護(hù)單元運(yùn)用于間隔層，在通訊管理器或者管理機(jī)上進(jìn)行間隔層設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后在對多串口通信方式進(jìn)行運(yùn)用，通過各自通訊接口將原先已經(jīng)被處理過的數(shù)據(jù)分別傳輸?shù)竭h(yuǎn)端生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和后臺管理機(jī)上，而在通訊違約上，所采用的依舊是電力系統(tǒng)的部頒CDT違約。此外，傳統(tǒng)現(xiàn)場總線，如CanBus、ProfiBus、ModBus以及Lon-Works現(xiàn)場總線，也仍然是這種結(jié)構(gòu)模式間隔層設(shè)備所采用的。

2.2 我國變電站綜合自動控制應(yīng)用的問題

人們在對這種由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所組成的企業(yè)變電站綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行實際應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)，雖然它所采用的現(xiàn)場總線技術(shù)較為的先進(jìn)，具有非常快的傳輸速度、數(shù)據(jù)也具有非常高的安全性以及非常穩(wěn)定和可靠的網(wǎng)絡(luò)等一系列特點(diǎn)，但是對于具有一定特殊性的企業(yè)變電站來說，對企業(yè)變電站綜合自動化的需求還無法做到很好的滿足[3]。特別是在工業(yè)自動化系統(tǒng)中對工業(yè)以太網(wǎng)地廣泛運(yùn)用，以及無縫連接這種和其相適應(yīng)的技術(shù)，促使我國企業(yè)變電站綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展和創(chuàng)新上還需要進(jìn)行不斷的完善和改進(jìn)。

當(dāng)下我國很多轉(zhuǎn)化成為企業(yè)變電站綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，除了對企業(yè)實際需求很難做到滿足，一些缺陷和問題也依然存在于實際應(yīng)用中。出現(xiàn)故障的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者出現(xiàn)問題的間隔層設(shè)備，都是讓系統(tǒng)和系統(tǒng)之間所存在的通信故障誘導(dǎo)出來的，從而使整個系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，嚴(yán)重時，甚至還會讓整個系統(tǒng)遭受癱瘓，這個致命缺陷在所有的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中都存在著。而很多廠家為了將這個問題解決掉，都開始采用一系列的措施來防范，如雙機(jī)切換、雙機(jī)冗余等，但是所取得的效果卻并不是很理想。很多處理方式都只能做到將前置機(jī)和通訊管理器故障出現(xiàn)頻率進(jìn)行降低，而不能讓這類問題在根本上被解決掉。

3 變電站綜合自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和研究

3.1 變電站綜合自動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計

通過站內(nèi)、占中以及電站所構(gòu)成的一種異構(gòu)系統(tǒng)，并通過對前置機(jī)進(jìn)行傳輸各種不同規(guī)約數(shù)據(jù)，在有前置機(jī)解析和打包這些傳輸過來的數(shù)據(jù)，在以太網(wǎng)中運(yùn)用XML格式進(jìn)行傳輸?shù)恼麄€過程就是變電站綜合自動化系統(tǒng)。

在對綜合自動化控制系統(tǒng)組網(wǎng)進(jìn)行實際設(shè)計的過程中，工業(yè)以太網(wǎng)這種在當(dāng)下被廣泛運(yùn)用的技術(shù)是最為普遍的選擇，在一些大型樞紐變電站中更是如此，在節(jié)點(diǎn)數(shù)目上由于220kV以上電壓等級的變電站具有很多，成千上萬個CPU分布在站內(nèi)，擁有很大的數(shù)據(jù)信息流，且在速率上也具有非常高的要求，在實時性、時間以及寬帶等指標(biāo)同步上LonWorks網(wǎng)絡(luò)已逐漸顯得力不從心，而能夠滿足上述要求的只有工業(yè)以太網(wǎng)。因此，在大型樞紐變電站內(nèi)部中工業(yè)以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，是最好的選擇。

在設(shè)計的具體過程中，可以依據(jù)電氣設(shè)備中變電站進(jìn)行監(jiān)測控制的接口類型來設(shè)計：首先，將嵌入式以太網(wǎng)接口配送到每個需要檢測控制的電氣設(shè)備上，將以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)直接設(shè)置在該設(shè)備上，從而使其可以直接的連接到工業(yè)以太網(wǎng)上[4]。其次，通過RS232/485或現(xiàn)場總線等方式將不具備以太網(wǎng)接口的幾個測控裝置連接在一起，然后利用通信控制器上的嵌入式以太網(wǎng)接口，將以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)直接設(shè)置在這些測控裝置上，從而使其可以有效地連接到以太網(wǎng)。這兩種應(yīng)用模式都需要對嵌入式以太網(wǎng)接口進(jìn)行設(shè)計，兩者本質(zhì)上幾乎相同，但是如果考慮到變電站自動化系統(tǒng)的電壓等級、成本以及配置，這兩種模式的適用范圍就存在很大差異；而如果考慮到可靠性，作為數(shù)據(jù)流在站內(nèi)的核心，變電站內(nèi)通信系統(tǒng)使用雙以太網(wǎng)冗余配置是最好的選擇。

3.2 實現(xiàn)綜合自動控制系統(tǒng)

在進(jìn)行實際的實施過程中，在變電站綜合自動控制系統(tǒng)上，應(yīng)該對面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計進(jìn)行采用，對配置進(jìn)行分層分布，將全站綜合自動控制設(shè)備分成兩種，一種為站控層設(shè)備，一種為間隔層設(shè)備。首先，監(jiān)視、控制、測量以及管理全站設(shè)備的中心所在設(shè)置成站控層，并對各間隔層設(shè)備所接收到的數(shù)字量、電度量以及模擬量等信息進(jìn)行收集，同時對現(xiàn)場的控制命令進(jìn)行發(fā)布，在遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)上運(yùn)用遠(yuǎn)動工作站中專用的遠(yuǎn)動通道和調(diào)度端來進(jìn)行通信。其次，間隔層主要是對實時信息進(jìn)行收集，并對間隔層中一切設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測和控制，在于站控層的操作要求上進(jìn)行自主協(xié)調(diào)的就地進(jìn)行操作，從而使設(shè)備地安全運(yùn)行得到保障[5]。而且在設(shè)備開關(guān)上具有就地和遠(yuǎn)方切換的功能，在站控層出現(xiàn)問題沒有效果的時候，間隔層的監(jiān)控和保護(hù)功能依舊可以獨(dú)立完成。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科學(xué)水平的迅速發(fā)展，變電站綜合自動控制技術(shù)的應(yīng)用也愈加顯得重要起來，只有對其進(jìn)行不斷的完善，才能使我國電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性能得到加強(qiáng)，從而使我國電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的提升得到有效促進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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[3]程時杰，李興源，張之哲.智能電網(wǎng)統(tǒng)一信息系統(tǒng)的電網(wǎng)信息全域共享和綜合應(yīng)用[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2011，1：8-14.

[4]魯東海，孫純軍，秦華.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能變電站輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].華東電力，2011，4：567-571.

[5]李都紅，李雪剛，王勁松.淺談變電站綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2011，10：22-25.

作者簡介：楊通茂，男，貴州省興義市人，工作單位：貴州萬峰電力股份有限公司。