牵引变电所综合自动化的初探

赵 研

北京西供电车间

牵引变电所综合自动化的初探

赵 研

北京西供电车间

经过火车的六次大提速后，我北京供电段管辖的牵引变电所采用的集成电路型继电保护装置，愈来愈成为制约牵引供电安全运行的瓶颈。为了适应运输形势的需要，目前我北京供电段管内所有变电所亭基本上都在原有设备的基础上进行了综合自动化设备改造。通过设备综合自动化改造，对我们北京供电段的牵引供电设备供电质量和设备科技含量有了质的飞跃。通过改造施工及日常学习我段变电职工对于牵引供电综合自动化系统的认识有了进一步的加深。

变电所；综合自动化；内容；特点

对110kv及以上电压等级变电所，以服务于供电系统安全、 经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术采用提供技术支持，解决过去能解决的变电所监视、控制问题 ，促进各专业在技术上、管理上配合协调，为铁路电网自动化进一步发展提供基础，提高变电所安全、可靠和稳定。下面主要从牵引变电所综合自动化系统研究的主要内容、综合自动化的主要特点等方面进行论述。

1、牵引变电所综合自动化研究的主要内容

对110kv及以上电压等级变电所，以服务于牵引供电系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术采用提供技术支持，解决过去能解决的变电所监视、控制问题，促进各专业在技术上、管理上配合协调，为牵引供电自动化进一步发展提供基础，提高变电所自身安全、可靠和稳定运行水平。如，采集高压电器设备本身的监视信息，断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态等；采集继电保护和故障录波器等装置完成的各种故障前后瞬态电气量和状态量的记录数据，将这些信息传送给调度中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划、事故分析，提供原始数据。对新建变电所取消常规的保护、测量监视、控制屏，全面实现变电所综合自动化，实现少人值班逐步过渡到无人值班；对老变电所在控制、测量监视等进行技术改造，以达到少人和无人值班的目的（目前我段的牵引变电所值班人数基本为7人）。

对35KV及以下电压等级变电所（或分区亭、开闭所），以提高供电安全与供电质量，改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电所综合自动化系统，对变电所的二次设备进行全面的改造，取消的保护、测量、监视和控制屏，全面实现变电站综合自动化，以提高变电所的监视和控制技术水平，改进管理，加强用户服务，实现变电所无人值班。

1.1 变电所综合自动化要实现的目标：

1.1.1 随时在线监视电网运行参数、设备运行状态；自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电所设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并闭锁相应的出口，以防止事态扩大。

1.1.2 变电所或接触网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。

1.1.3 完成变电所运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传，保证自动和遥控调整电能质量。

1.1.4 变电所综合自动化应包括两个方面：

1.1.4.1 横向综合：利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备。

1.1.4.2 纵向综合：在变电所层这一级，提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增加变电所内部和各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心实现对变电所控制和保护系统进行在线诊断和事件分析，或在变电所当地自动化功能协调之下，完成电网故障后自动恢复。

变电所综合自动化与一般自动化区别在于：自动化系统是否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。

2、变电所综合自动化系统的特点

牵引变电所综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电所二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，（如继电保护装置不依赖于通信或其他设备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障），又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和设备配置，增加了新的功能，提高了变电所整体运行控制的安全性和可靠性。

2.1 功能综合化

变电所综合自动化系统是各技术密集，多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了变电所内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置；微机保护子系统和监控系统相结合，综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。

2.2 分级分布式微机化的系统结构

综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来，构成一个分级分布式的系统。一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作，实现各种功能。

2.3 测量显示数字化

用LED显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表，直观、明了；而打印机打印报表代替了原来的人工抄表，这不仅减轻了值班员的劳动强度，而且提高了测量精度和管理的科学性（现阶段我段改造后的变电所仍为手工抄表）。

2.4 操作监视屏幕化

变电所实现综合自动化，使原来常规庞大的模拟屏被LED屏幕上的实时主接线画面取代；常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作，被屏幕上的鼠标操作或键盘操作所取代；常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代；常规的光字牌报警信号，被屏幕画面闪烁和文字提示或语音报警所取代，即通过计算机上的显示器，可以监视全变电所的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。

2.5 运行管理智能化

智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能，例如：电压、无功自动调节，不完全接地系统单相接地自动选线，自动事故判别与事故记录，事件顺序记录，制表打印，自动报警等，更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化，实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能，这对于提高变电所的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常规的二次系统所无法实现的。变电所综合自动化的出现为变电所的小型化、智能化、扩大设备的监控范围、提高变电所安全可靠、优质和经济运行提供了现代化的手段和基础保证。

变电所综合自动化是实现无人值班（或少人值班）的重要手段，不同电压等级、不同重要性的变电所其实现无人值班的要求和手段不尽相同。但无人值班的关键是通过采取种种技术措施，提高变电所整体自动化水平，减少事故发生的机会，缩短事故处理和恢复时间，使变电所运行更加稳定、可靠。

2.6 变电所综合自动化运用的优点有：

2.6.1 控制和调节由计算机完成，减少了劳动强度，避免了误操作。

2.6.2 简化了二次接线，整体布局紧凑，降低变电所建设投资。

2.6.3 通过设备监视和自诊断，延长了设备检修周期，提高了运行可靠性。

2.6.4 变电所综合自动化以计算机技术为核心，具有发展、扩充的余地。

2.6.5 减少了人的干预，使人为事故大大减少。

2.6.6 解决变电所亭对于值班人员日益短缺的供需矛盾，减少人员工资等各项支出成本，提高供电段的经济效益。

2.6.7 减少占地面积，降低了二次建设投资和变电所运行维护成本；设备可靠性增加，维护方便；减轻和替代了值班人员的大量劳动；延长了供电时间，减少了供电故障。

2.7 目前我段对于运用变电所综合自动化的不足

2.7.1 老设备在综自改造后仍遗留下一下不足之处，如老变电所改造后部分二次设备电缆还未得到及时理顺清理。

2.7.2 目前实现设备综合自动化的程度还未达到设备的相关要求，如目前像京广线所亭是设备改造后仍使用人工手动倒闸作业及人工手动进行接挂地线，而不是用电脑操作。

2.7.3 目前京广线各变电所亭仍为有人化值班，无人化值守的相应监控设备及远动装置未能得到有效落实。

2.7.4 目前京广线各变电所亭的日常报表工作任由所亭的值班人员手工来完成。

2.7.5 我段应用的综合自动化系统来自多个厂家，系统执行的标准不一样，这对综合自动化系统的日常维护造成一定的困难。

2.7.6 我段对于综合自动化系统对微机严重的依赖缺乏有效的防范措施，现有改造后的所亭后台机缺乏必要的硬件备份系统。

结束语：

通过对牵引变电所亭综合自动化系统优缺点的初步探讨研究，我们认为实现我段管内各变电所亭设备的综合自动化改造是铁路高速发展的一个必经之路，目前我段也正在进行着这一工作，而鉴于现阶段我北京供电段管内的设备管理现状即“点多、线长”，各牵引变电所仍实行有人值班，没有将安全监视系统与综合自动化系统进行有效关联的这一现实情况，对于实行变电所亭无人化值班，这是一个必要的前提，也是下一阶段我们应该努力实现的一个方向。

[1]刘赓然,罗映红.基于IEC61850的高速铁路客运专线AT所综合自动化系统配置研究[J].铁道标准设计. 2013(09).