综合自动化系统中通信技术在埃塞俄比亚400KV 变电站的应用

2020-01-02郭慧芳

数字通信世界 2020年6期

郭慧芳

（中铁十七局集团电气化工程有限公司海外事业部，太原 030002）

1 变电站综合自动化系统运行技术分析

1.1 变电站综合自动化系统概念的分析

变电站的综合自动化系统，其主要功能就是把变电站运行过程中所使用到的各种信号系统、测量仪表以及继电保护装置等这些主要的二次设备利用计算机信息系统进行科学地优化，并实现变电站各个二次设备之间的高效配置，从而实现变电站能够对变电的机组进行自动的监测、电压和电流值等的测量、变电站的协调管理等目的。综合自动化系统中的通信系统就是在电力系统的运行中，监视、控制变电站的正常运行，并且把收集到的信息及时发回调度中心，调度中心经过信息处理和分析，对变电站进行调度和控制。变电站是连接在发电厂和用户之间一个非常重要的中间站，作为发电厂的输出接收端，它对从发电厂传输过来电力的功率和电源的变化起到着非常重要的作用，作为用户的输入端，它将转变好的电力控制在安全范围内，稳定地输送给用户，起到很好的保障作用。因此，变电站的综合化系统通信技术的应用，给电力系统带来更加可靠和稳定的运行环境。

1.2 综合自动化系统的优势

变电站中若没有使用自动化系统的通信技术，在电能输送时，就不能很好地对电能的参数进行管理。比如，电力系统中若输入电流过大，将会造成电站设备的负荷加大，甚至会造成用电的危害。通过变电站的综合自动化系统通信技术应用，可以实现变电站的自动化和智能化发展。通过综合自动化通信技术系统，变电站实现电力系统中数据的收集和整理，并进行适当分析，并进一步利用通信技术的传输，实现计算机对变电站中二次设备的智能控制。它最大的优势在于能够在第一时间发现电力系统和设备在运行时存在的故障或异常现象，并能够采取有效措施避免故障进一步的恶化。

1.3 综合自动化系统通信系统的构成

第一是监控系统，它通常由测量元件和控制元件组成，具有对变电站中关联设备的工作参数进行监控，因此，它的功能非常强大，可以实现模拟量与数字量的输入工作，从而达到对控制输出端的控制；第二，保护系统，在变电站中指继电器的保护。保护系统是一个比较独立的系统，主要是为了实现输入量和跳闸的独立性，并且测量信息和逻辑功能等之间具有相互的独立性。在变电站中，保护装置的工作方式由串行通信接口和借助串行通信接口来实现远程保护；第三，具有断路器的闭锁系统。它的目的是为了避免工作人员在操作系统时出现误操作现象而设置的系统。因此，变电站一旦具有综合自动化系统，即使在工作人员出现操作失误时，仍然可以实现系统的闭锁，确保整个电站的电力系统能够安全可靠地工作。

1.4 综合自动化系统通信系统的原则和要求

（1）充分体现全面性。变电站自动化系统应该能够完全替代传统的设备，通过在分布式系统中集成，系统能够实现监测、自动控制、保护和测量功能。

（2）可靠的通信和信息共享。每个功能模块和组件都应采用网络模式，以促进接口功能的扩展并实现整个站内的数据共享。

（3）满足系统安全和技术进步的要求。为了实现系统监测功能之间的互相兼容，系统中的软件和硬件要设置妥当，能够保证系统安全。

（4）系统标准化程度高，具有开放性。该系统能够适应不同工况不同规模的变电站，系统的技术参数符合国家相关标准的要求，更够自动更新，为今后的系统升级创造条件。

（5）可靠性好，具有抗干扰功能。系统的设计要采用模块化设计思路，各个模块之间相对独立又和其他模块互相兼容，有利于今后的维修和更换，节约了企业维护成本，系统具有故障报警功能和自动恢复功能，故障码可以自动发送到监控中心，方便设备管理。

2 变电站综合自动化系统功能及通信技术存在的问题

（1）在埃塞俄比亚的变电站，因为地理位置比较偏僻、经济技术比较落后，设备主要使用的是已被淘汰的设备，或者使用从其他变电站中拆下来的旧设备，设备整体的自动化水平较低，还有些变电站使用的设备虽然是新的，但是设备的生产商并非一流企业，在质量和技术水平上有所欠缺，当这样的设备被长期适用在变电站系统中，由于质量的不稳定，以及某些元器件的老化加速，从而导致整个系统可靠性会大幅度降低。

（2）通信技术水平低下。通信技术在很大程度上决定了自动化程度的高低，这是因为自动化技术主要体现在设备运行的智能化，智能化主要依托通信和网络技术，对变电站工作状态进行监控，例如监控设备工作时的电压等参数值，并进行分析，有异常情况时，及时联络工作人员进行处理。为了数据能及时准确地传输，需要变电站设置专门用于信息传输的光缆。

（3）变电站中使用的各种设备，并没有经过系统的整体协调配合，而是不断更新某些设备来取代旧的设备，因此，变电站系统中的各种二次设备型号不一致，安装的时间有远有近，各设备相互之间的关联比较欠缺，缺乏有效和协调和配合，不能自动建立互相协调的机制，而是要通过技术人员手动设置，在自动化程度上有所欠缺，一旦系统中出现异常情况时，会因不能及时实施监测和控制而给变电站带来危害。

（4）传输规约和传输网络的选择问题，埃塞俄比亚的变电站的建设规模差异明显，各变电站的技术水平有高有低，在变电站和调度中心之间的信息传输所使用的规约形式不同，各变电站企业之间也没有建立统一的标准，相互之间的连接和操作存在一定的问题。

3 变电站综合自动化系统功能及通信技术解决对策

（1）变电站设备的选用，根据其重要等级和工作的负荷进行适当的区分，比如进行A、B 等级的区分，A等级为一些非常重要的一次设备，例如：变压器、母线、隔离开关等，这些列为A 等级设备，属于非常重要的设备，不仅对设备的制造工艺要求水平高，在安装时也要充分考虑安装的工艺会造成的影响。因此，必须从信用良好、技术先进的一流品牌中购买这些设备，并且，要充分考察设备供应商生产资质、生产规模、及产品的稳定性。设备进行安装时，需要持有专业证书的安装人员进行安装，在安装完成后要进行完整的系统调试，确保系统在有负荷运转下的安全运行。变电站的二次设备相互间要建立协调和配合，在测量、监测和通信系统等领域中不断互相支持，还要在故障出现时具有自诊断和自恢复的功能。

（2）逐步淘汰电缆方式的通信，根据实际情况采用屏蔽电缆或传输速度更快和抗信号干扰的光纤，从而减少互感器的幅度，减少设备故障率的发生，还能保证数据采集的准确性。

（3）为了实现变电站的无人化管理，需要全面提高各独立设备的功能和各设备之间互相协调的功能。不仅从硬件上提高设备的功能，还从软件和网络的选用，全面提高系统机组的能力。用不同的智能模块实现设备的协调运转，选用以太网对变电站实现一体化的管理和控制，通信网络设计要满足扩展型号，组合及维修方便。

（4）为了提高各个系统之间通信的协调性和兼容性，需要综合考虑整个变电站所有的设备型号和类型来制定通信的传输规约问题。采用规范化、符合国际标准的通信协议和规约，确保网络的可扩充性及开放性，一般会在变电站建设初期进行构思。我国目前在这方面也处于不断完善的过程中，加快实现通信协议的统一。