综合自动化系统在110 kV无人值守变电所的应用策略

鹿娟妮

[摘    要]变电所综合自动化系统能够将变电所全部的控制、信号、测量等工作细节纳入计算机系统当中，可以完全取代传统控制保护屏。众所周知，变电所综合自动系统是电网调度自动化工作落实的关键，其中的工作涉及多个学科领域和技术方向，属于一项复杂程度很高的工程，这项工程在实时监控、故障处理等方面都能够产生明顯的优化效果。随着近几年变电站自动化技术逐渐成熟，在实际应用案例当中产生的效果越来越好。文章先阐述了110 kV无人值守变电所应用综合自动化系统存在的问题以及相应解决方案，又分析了该技术的应用细节，最终提出了相应的技术案例应用分析，希望能够为相关工作的后续优化奠定稳定基础。

[关键词]综合自动化系统;110 kv;无人值守;变电所

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）10–00–02

Application Strategy of Integrated Automation System in 110 kV Unattended Substation

Lu Juan-ni

[Abstract]The integrated automation system of the substation can incorporate all the control， signal， measurement and other details of the substation into the computer system， and can completely replace the traditional control protection screen. As we all know， the integrated automation system of substations is the key to the implementation of power grid dispatch automation. The work involves multiple disciplines and technical directions， and belongs to a highly complex project. This project is in real-time monitoring and fault handling. And so on， can produce obvious optimization effects. With the gradual maturity of substation automation technology in recent years， the effects produced in actual application cases are getting better and better. This article first explains the problems and corresponding solutions of the integrated automation system used in 110 kV unattended substations， and analyzes the application details of the technology， and finally puts forward the corresponding technical case application analysis， hoping to be able to optimize the follow-up related work Lay a stable foundation.

[Keywords]integrated automation system; 110 kv; unattended; substation

变电站综合自动化系统简称为“SA”，指的是在变电站工作中提高计算机智能设备的应用率，同时将现场工作数据向数字化转换，并分析出无法直接测量的数据，如谐波序电压等。不仅如此，其还能够对变电站的继电保护等工作和运行参数进行详细存储记录。

1 110 kV无人值守变电所应用综合自动化系统存在的问题以及相应解决方案

1.1 雷电入侵

变电站的电源线受到雷电的影响，会产生瞬态过电压的情况。若没有经过及时有效的处理，雷电进入电源系统中，必然会产生二次设备电源损毁的故障。在通信线引入雷电之后，引起的感应过电压会使通信线和设备之间产生电位差异;若后续直接用于串行通信接口，则还会引起微型计算机以及通信设备串行口损坏，若情况严重也会损坏微型计算机。

面对这种问题，变电站工作人员应以预防为主展开工作，对直击雷，变电站工作人员可以使用避雷针和避雷器落实工作，后续与性能完善的接地装置配合，将雷电引入大地即可。若选择使用避雷针作为接闪器时，也选择限流接闪器，则其在落实接闪工作的过程中，需要对雷电流的峰值和陡度进行控制，标准就是达到限制流入大地的雷电流幅值，同时降低雷电反击以及感应电磁脉冲的量级。

针对感应雷，这方面工作落实需要技术人员调整综合自动化系统，即降低配电系统使用3～4级的电涌保护器落实保护工作。这种保护是逐级展开的，可以最大限度地将雷电流控制在自动化装置耐受范围内，这也是保障变电站设备稳定运行的有效措施之一。同时，若选择在变电站设备的通信线路两端安装信号电涌保护器，也能起到相似的工作效果。

若使用带有铠装屏蔽的控制电缆与变电站连接，则屏蔽层在控制室能够更稳定地接地，也能减少电位升高情况对变电站内仪表以及继电保护装置的干扰情况，有效提升数据信号上传效果。

1.2 电源

电源方面的问题首先体现在电源本身，即电源不可靠，导致变电站的异常。在整体数据传输的过程中，若产生中断的情况，会影响自动化系统对故障的诊断和排除。其次，变电站电源瞬间停止或者产生送电的情况，若变电站自动化设备被外力冲击破坏，也会产生问题。电网受到冲击之后，电压和供电频率都会产生波动，这也会影响自动化系统运行的整体稳定性与可靠程度。供电系统本身的电源线，实际上也是自动化系统受干扰的关键途径之一。

针对变电站中的电源问题，在综合自动化系统投入应用之后，更应该得到重视。当下我国常见的不间断电源设备实际上属于非正弦输出，电源质量也不高。若变电站处于长期运行的状态中，电池逆变能力必然降低，不仅不能在供电波动时提供应急辅助，还会产生不利影响。电力行业工作专用的电池属于直流电源，能够输出220 V的交流电，在正常运行的状态下，这种电流能够实现自动化系统供电的目的。若交流断电，则直流屏会在经过UPS逆变之后，为自动化系统提供连续不断的电力支持，这就解决了电源方面的问题。

1.3 数据上传

（1）变电站的大部分设备配合综合自动化系统都能够自动上传数据，主设备能够基本实现远程管理，但还有很多的未接入调度自动化系统的设备，即高压设备绝缘检测装置、谐波在线监测装置等。当下变电站大部分设备的数据都无法实现远程监测工作，综合自动化系统投入变电站当中应用之后，还需要一段时间的稳定衔接，这样才能保障变电站当中的设备管理效果得到提升。

由于通信和其他行业发展条件的限制，变电站传输的信息量实际上并不大，传输工作的落实速度比较慢且传输距离短。部分变电站的设备当中并没有接入串口通信功能，这是导致设备中信息资源无法充分利用的主要原因。同时，这种情况也会导致数据无法远距离传送，技术人员难以及时发现设备中存在的故障，从而影响工作效率、信息传输的实时性和完整性。需要注意的是，设备长时间运行，有可能产生“数据爆炸”的情况，这种故障实际上指的是变电站设备的历史数据库中，数据信息随着时间推移不断增加，实时数据库也有可能在一段时间之内产生大量数据信息，这些都会导致综合自动化系统工作效率降低，若系统稳定性低还有可能发生系统崩溃。

（2）大部分变电站的设备接入综合自动化系统之后，其管理水平都能得到十分明显的提升。为保持数据上传的完整性以及相关工作落实的稳定性，技术人员可以结合实际情况调整综合自动化系统的工作方式，若工作量超出自动化系统的承受范围，可以配合人工上传数据，原则就是保障变电站运行稳定。

2 案例分析

2.1 某炼钢厂的综合自动化系统在110 kV无人值守变电所应用系统简介

该炼钢厂有一所110 kV变电站，作为炼钢厂、轧钢厂等其他车间的辅助电力保障，其中包含的负载类型比较多，因此企业技术人员申请了一套综合自动化装置和分散式监控装置配合工作进行优化。这两种装置不仅能够对下属信息进行汇总，还能辅助信息交换，最终实现整个变电站设备的遥测、遥信、遥控和遥调。其在遥测方面，主要工作方向就是變电站的电气量常规模拟量、脉冲能量以及系统中各种母线的电压变化等遥测。遥信则是反映变电站设备状态，具体可以分为位置信号和保护动作信号两种。

位置信号在大部分情况下指的是断路器分合闸，保护动作信号则是在信号继电器的辅助下，将其接点连接到监控装置中。遥控方面的工作则是以监控设备实际遥控输出回路，直接并接在控制断路器分合闸回路中。最终的遥调方面工作与遥控、遥信或者遥控、遥感两种组合方式相似。其具备载调压控制器，能够对变电站的升降压进行有效控制，还能实时显示相应的档位。

2.2 问题解决

该企业的复杂生产环境，是变电站和综合自动化系统受到电磁干扰的根本原因。在焊接时产生的火花以及设备本身操作过压和大气环境过压等，都会导致电力系统的接地情况产生故障，这会导致变电站的两个不同接地点之间产生十分明显的电位差异。同时，这种问题产生后，变电站的主站调试员难以做出正确决策，很容易产生设备损坏的情况，最终提升该企业经营成本。

面对这种情况，有效的解决方案有3个方面：①隔离，该企业变电站管理人员选择设置光电耦合器将电气测量开关信号与电气完全隔离，这样就能达到比较明显的抑制干扰效果。使用隔离变压器之后，技术人员根据技术要求，没有将弱电信号和电力线放在相同电缆当中，并将不同种类的电缆分层敷设。②电场屏蔽，该企业技术人员使用带有铠装包屏蔽的控制电缆辅助工作，提高变电站控制室两侧接地效果的稳定程度，这也是消减电位升高对仪表以及继电保护产生干扰的有效措施。在相应工作落实的过程中，技术人员始终十分注意环境和绝缘层的干燥程度，并杜绝使用电缆芯线的两端接地作为抗干扰措施投入应用。③企业的变电站管理人员还结合综合自动化系统内容，制定了相应的抗干扰防过电压方案。即在变电站综合自动化系统当中，遥信采集软件中可以增加延时模块，这是为提高系统的遥信判断能力。

在工作中，若检测到信号继电器的瞬动触点动作接触时间大于20 ms，则变电所的电磁干扰会引起的误遥信信号周期也会小于16 ms。针对这样的细节，技术人员将RTU遥信采集软件的延时设置为16 ms，这样就能够屏蔽周期在16 ms之内的干扰信号。

不仅如此，该企业变电站技术人员还结合综合自动化系统的软件延时功能细节，将信号继电器当中提供的自动化遥信信号瞬动触点进行了优化，即改为常规触点。在接地措施的优化上，该企业变电站技术人员保障高频保护接地点和一次接地线接地点之间的距离控制在3～5 m，这不仅可以优化变电站工作效果，还能降低后续管理工作落实的难度。此外，经过抗干扰装置位置的引线，需要拉长与直流操作电源以及高频回路之间的导线，同一方向的引线也要避免捆绑在一起，还要在后续养护工作中注意加强接地线防腐工作落实，延长变电站综合自动化系统和配套设施的使用寿命。

3 结束语

变电站综合自动化技术发展为无人值守管理工作的落实奠定了基础，也加快了推广速度。在这种技术投入使用之前，变电站的管理始终需要派遣专门的值班人员，但现在工作人员只需要在控制中心就能够掌握变电站实时运行状态的变化情况，还能够自动将保护装置运行状态以及动作信息上传，最终由专业技术人员远程控制，保障管理效果。简而言之，应用自动化技术之后，变电站的管理工作就逐渐从定期检修模式转变成了状态检修，不仅有效提升了供电设备维护和检修工作落实的及时性，还保障了运行维护成本控制效果优化，有效提升经济效益。

参考文献

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