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摘要：闡述變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點，對變電運行人員的要求及變電站綜合自動化系統(tǒng)故障處理辦法，并探討變電站綜合自動化系的改進。
關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化 計算機監(jiān)控 故障 處理
目前，變電站綜合自動化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各級變電站，充分發(fā)揮其技術(shù)**、運行可靠的優(yōu)點。綜合自動化變電站與常規(guī)變電站相比，引入了許多領(lǐng)域的新技術(shù)，對變電運行人員提出了新的要求。
1變電站綜合自動化系統(tǒng)特點
變電站綜合自動化系統(tǒng)具有如下特點：
(1)功能綜合化。按變電站自動化系統(tǒng)的運行要求，綜合考慮二次系統(tǒng)的功能，進行優(yōu)化組合設(shè)計，
以簡化變電站二次設(shè)備的硬件配置，避免重復設(shè)計(如計量、遠動和當?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)功能的重復設(shè)計)，以達到信息共享。
(2)系統(tǒng)數(shù)字化及模塊化。保護、控制、測量裝置的數(shù)字化，有利于通過通信網(wǎng)絡(luò)將各功能模塊連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息共享。
(3)操作監(jiān)視屏幕化。當變電站有人值班時，人機聯(lián)系在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機(或主機)上進行；當變電站無人值班時，人機聯(lián)系在遠方的調(diào)度*心或操作控制*心的主機(工作站)上進行。但不管哪種方式，操作維護人員面對的都是電腦屏幕。
(4)運行管理智能化。它主要體現(xiàn)在無人值班、人機對話、操作屏幕化以及實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的建立等。
2運行人員要求
運行人員應(yīng)積極適應(yīng)和學習綜合自動化新技術(shù)并在日常運行和故障處理中熟練運用。
2.1技能要求
目前，綜合自動化變電站通常包含計算機監(jiān)控、保護和故障錄波信息管理、微機“五防"和圖像監(jiān)控等子系統(tǒng)，所以運行人員*須具備足夠的計算機、網(wǎng)絡(luò)知識，能夠熟練應(yīng)用操作系統(tǒng)和相應(yīng)軟件，并能進行簡單的配置。特別是對監(jiān)控系統(tǒng)，運行人員應(yīng)充分了解監(jiān)控裝置的原理，能正確監(jiān)視運行狀況；熟練掌握監(jiān)屏技巧、操作方法和各種查詢功能；能熟練調(diào)看保護定值、曲線、報表、棒圖等；熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的常用術(shù)語、信號分類、遙控／遙調(diào)過程和信息處理流程。
2.2設(shè)備巡視要求
綜合自動化變電站的設(shè)備巡視應(yīng)包含“實設(shè)備"和“虛設(shè)備"的巡視，即巡視中不僅要巡視查看每個具體的裝置，還要對監(jiān)控后臺系統(tǒng)中的全部信號(光字牌或遙信表)、遙測量、通信工況、歷史報警信息、畫面刷新等進行定期巡視檢查。綜合自動化變電站監(jiān)視信號多，一旦漏掉某一個報警信號，該報警很可能長期存在，直至釀成事故，因此應(yīng)定期進行*面報警信號巡視檢查。另外，如果短時間段內(nèi)操作過多或發(fā)生事故，信息就會增多，而實時報警窗儲存的報警信息量有限，超過儲存容量后，系統(tǒng)會自動將先發(fā)生的信號自動轉(zhuǎn)存到歷史報警庫中，因此*須每天按時檢查歷史報警庫中的報警信息。
3簡單故障判斷
監(jiān)控系統(tǒng)通信中斷：由于通信鏈路等多方面的原因，往往會導致在連續(xù)詢問某裝置后仍沒有應(yīng)答報文，監(jiān)控系統(tǒng)會認為該裝置通信中斷，從而產(chǎn)生報警信息，但再次詢問該裝置時又有應(yīng)答。這種通信不暢一般不影響運行，信號也不會丟失，但若較長時間不能恢復，則應(yīng)及時通知維護人員處理。
遙控不成功常有的情況：(1)不讓選位，是由于用戶未登錄或未授權(quán)、系統(tǒng)組態(tài)錯誤、“五防"系統(tǒng)出錯等導致；(2)返校正確但不執(zhí)行，可能是由遙控壓板未投入、遙控回路電源和遙控出口繼電器不正常引起；(3)無返校，可能是因監(jiān)控系統(tǒng)出錯、通信異常等引起；(4)返校正確但執(zhí)行后報開關(guān)拒動，但過一會兒開關(guān)位置信號又傳過來，出現(xiàn)這種情況的原因是遙控命令下去后，遙信上傳比較慢(超過遙控執(zhí)行時限)，系統(tǒng)會判拒動。
4常見問題及系統(tǒng)設(shè)計改進
4.1告警信息不直觀
系統(tǒng)運行人員不能直觀地從告警信息中看出動作原因，往往需要從一連串信息中查找，而告警信息窗口不斷滾動，運行人員不能迅速判斷，延誤了事故原因查找和處理時間。對此，解決措施是將所有模擬量和狀態(tài)量變位進行分類，并用顏色加以區(qū)分，當變電站運行出現(xiàn)異常時，監(jiān)控系統(tǒng)將各量分類提供給運行人員，便于其直觀地查看各類告警信息。
4.2抗干擾能力差
變電站電氣設(shè)備的操作、雷電引起的浪涌電壓、電磁波輻射以及輸電線路故障所產(chǎn)生的瞬間過程等會對變電站綜合自動化系統(tǒng)或其它電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，從而引起自動化系統(tǒng)工作異常。因此應(yīng)合理設(shè)計線路布局和制造工藝，隔離模擬量和開關(guān)量的輸入、輸出；二次布線時，采用隔離減少互感耦合，避免由互感耦合侵入的干擾造成誤發(fā)信號或微機工作出錯。
4.3信息傳遞不暢通
后臺監(jiān)控及界面接線圖設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場實際不符，不能及時隨一次設(shè)備作狀態(tài)變化，從而阻礙運行人員正常操作。對此應(yīng)完善系統(tǒng)定時自檢、自診斷、自恢復處理功能，保持通信暢通，必要時設(shè)置并啟動備用通道，刷新遙信變位。
Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。
針對工程具體情況，設(shè)計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機熱備配置。
5.2應(yīng)用場所
適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。
Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。
監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發(fā)生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nèi)容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預(yù)告報警和事故報警。
3）開關(guān)事故跳閘到*定次數(shù)或開關(guān)拉閘到*定次數(shù)，推出報警信息，提示用戶檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報警信息。
操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。
操作控制分為四級：
*控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先的控制權(quán)。當操作人員將就地設(shè)備的遠方/就地切換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現(xiàn)場操作。
級控制，間隔層后備控制。其與*三級控制的切換在間隔層完成。
*三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
*四級控制，遠方控制，優(yōu)先。
原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。
納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間，完成定時控制。
4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。
系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。
6系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | |
35kV變電站綜合自動化系統(tǒng) | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網(wǎng)絡(luò)運行，實現(xiàn)無人值班模式；根據(jù)順序事件記錄、歷史曲線、故障錄波，協(xié)助運維人員實現(xiàn)快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設(shè)備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數(shù)，對配電系統(tǒng)和用電設(shè)備進行用能分析和能效管理 | |
網(wǎng)關(guān) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT等協(xié)議上傳，支持斷點續(xù)傳、XML、JSON進行數(shù)據(jù)傳輸、支持標準8GBSD卡（32GB）、支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；每個設(shè)備的多個報警設(shè)置。輸入電源：AC/DC220V，導軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、11個跳閘出口； | |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號： | |||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域； | ||
35kV/10kV/6kV 進線柜電能質(zhì)量 在線監(jiān)測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節(jié)點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； | |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； | |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預(yù)埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； | |
變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | ||
柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） | |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報警出口。 | ||
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網(wǎng)口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量 |
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動速斷保護、比例制動差動保護； | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護測控、三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調(diào)升檔、遙調(diào)降檔、遙調(diào)急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉(zhuǎn)等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉(zhuǎn)保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監(jiān)測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監(jiān)測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯(lián) | AM6-B | 兩進線備投/母聯(lián)備投/自適應(yīng)備投、聯(lián)切備投、三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護； |
[1]唐詩，諸偉楠，楊儀松，等．發(fā)電廠與變電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：中國電力出版社，2005.
[2]謝斌.變電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版．
