综合自动化技术在变电所改造上的运用

崔凤薇 张保华 段志林

摘要：电力综合自动化是集保护、测量、控制、报警、通信、数据采集与处理、故障记录与分析、调度等功能于一体的综合电力监控系统，广泛应用于旧系统改造和新项目开发设计。农村供电变电所高压系统升级改造经历了从工业供电到农村电网的方案论证、设备选型、安装调试、试运行、动态分段过渡、应急措施等过程，都是智能化的，对运行维护、二次开发等关键技术的应用提出思路，为同类项目的升级改造提供参考。

关键词：自动化技术;变电所改造

引言：

近年来，随着基础设施建设的不断增加，电网投资建设规模也在不断扩大，这也对电网的安全、稳定、高效、智能运行提出了更高的要求。特别是随着世界电力电子技术的飞速发展，变电站的自动化水平越来越高。

1存在问题

变电所设备改造升级，备品备件采购困难，保护定值每年都需要调整，断路器触头、换油及油位难以维持，全站断电储能电容器只供两个断路器跳闸;断路器喷油、手动巡检抄表、交直流绝缘降低及接地、无电气“五防”及带电显示及事故照明、刀闸关闸堵塞，而断路器则很难准确地识别和查询设备的烧毁、分闸、合闸线圈等各种事故。虽然已经升级，但仍处于较低水平，没有实现计算机智能监控的高层扩展改造空间。

2改造策划

针对供电设备能力不足、无法进行计算机全数字化监控和联网管理控制等现状，通过对同行业设备改造应用情况的调查论证，决定实施适应性扩容升级改造，实现智能化数字监控。

（1）改造方案：计算机监控系统采用“无人值守”或“少人值守”方式设计。根据分层分布的原则，形成了中央控制层、通信层和车站层的体系结构。系统配置如图1所示。

（2）软硬件选择：后台监控系统硬件由dellcpu：Intel四核/3.0GHz、RAM：8gbddr3、1t硬盘主机、GPS同步时钟、通信层网线及网络附件、车站级各开关柜智能保护控制装置等组成。;功能软件windows7操作系统及数据库、后台监控软件及多媒体语音报警系统实现对车站设备的监控管理等功能，预留与上控制中心远动通信及第三方设备硬件升级扩展接口。

（3）设备选型：主回路采用中央柜、过电压保护器、电流/电压互感器、真空断路器、消弧柜等;运行监控包括“五防”闭锁、在线测温预警、小电流接地选线，微机综合保护、其他智能组合电器、多功能综合智能电表、直流智能高频操作电源、事故照明等。

3系统维护

装置投入运行后，应根据现场情况制定运行维护指导书和点检措施。设备正常运行情况异常时，按相应操作规程处理;设备关键部位异常时，应立即停机维护;软件故障或崩溃时，应重新启动。在运行过程中，禁止改变所有操作;定期更换开关电源，清除装置中记录的数据;维护系统数据库、保护设置和功能模块;立即停用保护装置，分析处理一级硬件致命报警故障，如系统内存错误、CPU故障、a/D采集输出电路故障;输入电路异常、总线电视断线、损坏等。

4电力系统融合发展

4.1远程联网监控

利用系统软硬件接口和GPRS的4G/5G无线网络，开发远程重启、保护开/关、修改设置、软件升级维护等功能，探索无人值守、集中远程控制的模式设备通过协议转换成互联网，形成C/s或B/s架构，支持网络浏览和网络发布，多种显示界面自由切换，实现分类汇总统计报表、断路器累计分合次数等综合功能数据共享，柜内温湿度及高压带电显示及锁定、各种电气参数测量、故障检测等，通过手机客户端随时浏览设备运行状态及短信报警、故障信息自维护及就地/远方复位等;监控主机及操作员站系统规模小，在系统规模大的情况下，可增加服务器、通信管理机等设备，形成多台工业计算机的冗余配置，或采用双服务器、双前端、多操作员站、工程师站的架构，实现变电所的过程监控，各种控制和调节命令，系统故障应急处理和时钟、硬件GPS和网络的双同步，通过操作员权限根据站号，可以修改定值参数等功能。

4.2视频安全监控

为了保证设备运行的有效监控，将视频辅助监控添加到“四遥”功能的重要部分作为补充，实现上下左右、镜头变焦、聚焦和预置位置调整跟踪控制的远程控制;画面切换报警等功能，减少操作者接近高压带电设备和火灾事故。

4.3监控功能集成

目前，变配电自动化应用仍停留在保护和测控层面，第三方设备未集成到控制网络中。按照“智能+”模式，升级开发跨平台软硬件支撑平台、多应用、多用户设备运行维护需求，整合无人机和智能机器人技术，实现复杂环境下的人机协同、保护利用，测量控制、通信等技术将智能仪表、直流面板、小电流接地线选择、防误闭锁等智能设备连接到控制系統，取代传统的串口通信与网络技术，灵活地与调制解调器连接，形成网络，采用硬时间、软时间或软硬时间相结合的方式，实现整个系统的“五遥”功能、无人值守和远程维护等。

4.4远程无线监控

农村电网供电变压器安装在箱变、柱等场所，高压侧控制为SF6断路器、隔离开关、柱上跌落开关，电量为高压计量，安装区域最为复杂，无法实时准确监测，一旦出现异常故障，将影响村镇及微企事业单位的用电，应选用无线收发器功能设备实现对变压器的远程无线监测利用GPRS和手机客户端实现线路故障。

结束语：

变电所各装置分别安装在开关柜上，功能独立。通过站内通信网络互联信息共享，具有完善的远程/本地操作、远程监控和维护功能。它能适应有人或无人值守的混合管理模式，具有良好的安全性和实时性。

参考文献：

[1] 刘忠新.综合自动化技术在变电所改造上的运用[J].黑龙江科技信息.2014（03）

[2] 张建荣.供电综合自动化技术的应用[J].电子技术与软件工程.2017（06）

[3] 张建荣.供电综合自动化技术的应用[J].电子技术与软件工程.2017（06）

[4] 赵建平.变电站综合自动化系统关键技术及发展趋势[J].电子技术与软件工程.2017（23）

[5] 陈艳芳.变电所综合自动化设备调试的经验分析[J].建材与装饰.2018（04）

[6] 李庆章.综合自动化技术在煤矿中的应用研究[J].机电工程技术.2019（07）

（作者单位：中国石油华北石油管理局有限公司电力分公司）