论文部分内容阅读
摘要： 变电站是我国重要的电能转换结构，主要负责将原始电能的电压进行升高或降低处理，以满足社会各方的用电需求。随着科学技术的进步发展，综合自动化控制系统在变电站中的运用越来越普遍。基于此，主要对变电站综合自动化系统的运行与维护工作进行探讨。
关键词： 变电站；综合自动化系统；运行与维护
中图分类号：TM645.2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620048－02
变电站综合自动化系统综合了多项先进的技术，如：计算机技术、现代电子技术、通信技术、信息处理技术等，从而达到了对变电站自动化控制的要求，可不断优化更新变电站内部运行的模式。此外，自动化系统的运行可以实现对变电站设备的监视、测量、自动控制，给电站负责人的工作提供了方便。
1 变电站综合自动化系统的特点
早期传动的变电站运行模式不仅控制难度大，且需要安排诸多值班人员参与操控，大大降低了变电站的实际运行效率。而先进的综合自动化控制系统融合了多项技术的优势，此系统经过微机保护中的测控单元来收集处理各方面的数据信息，从而利用计算机通信方式把有用的信息传动至调度中心，最终满足了变电站的运行监控、控制、协调等方面的需要。与早期的变电站二次系统相比，综合化系统有着多方面的优势，主要表现为：各个保护、测控单元之间可独立运行，且利用计算机通信的方法实现信息交换，最后达到数据共享的效果，维持了变电站系统的正常运作，满足了各方面使用功能的需求，如：微机监测、监控、保护、小电流接地选线、低频减载等，使得变电站原有的主控室、保护室等得到优化改进，在使用性能提高的同时减少了变电站的成本投资，让变电站整体的操作运行更加安全可靠。
此外，对于以往的控制模式，变电站综合自动化系统在其它方面的优势也更为显著，不仅能对运行人员及时提供运行数据，还能在变电站系统出现故障时提前报警预测，让操作人员的故障处理预防更具有针对性。自动化控制系统中的专家系统可参照故障信息对具体系统状态预测，让电气设备的反应速度加快，为电站运行的管理人员提供了很大的方便。
2 变电站综合自动化系统的构成
2.1 基本原理
设计人员在规划变电站综合自动化系统时均根据模块化设计，例：微机保护系统、监控系统等装置都是通过模块化组合生成，这些结构在配置上互相协调运作，在软件、硬件的搭配上也更为完整。一般情况下，变电站综合自动化系统的各种子系统硬件有：模拟量输入/输出回路、开关量输入/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路以及电源系统。
综合自动化系统中，数据采集功能、自动控制功能的实现要依赖于模拟量输入/输出回路和开关量输入/输出回路等作用的发挥。变电站许多的参数指标都是模拟量，如：电流、电压、有功功率、无功功率、温度等，而微机仅能识别数字量。因而，模拟信号应经过处理后变成数字信号才能输入到微机，而微机的指令同样要变化成模拟量后才能输出到设备。
微机系统的构成部分有：微处理器、存储器、板块等，通常搭载嵌入式实时操作系统（RTOS），添加安装相关的软件到系统上可发挥出特殊的控制性能。综合自动化系统一般经过通信回路与其它微机系统实现通行作用。
2.2 系统结构
随着自动化控制技术的发展，现有的综合自动化系统能划分成多个方面的结构，如：集中式、分布集中式、分层分布式、完全分散式等等，每种结构在系统里都有着自己的作用。其中，分布集中式结构是未来控制系统的主要趋势，该结构具备的特点包括：面向变电站的元件、开关间隔进行设计，对于变电站运行需要用到的数据信息可以通过集中处理的方式，让控制系统能达到智能化操作的需要，主控室主控单元利用现场总线与这些分散的单元通信，同时把功能分布与物理分散实现有机结合，再经过计算机网络实现管理和交换信息，从而保证了各项单元结构的独立运行。
2.3 主要功能
综合系统化的功能形式较多，目前运用最多的则是数据采集控制、继电保护等，这两项功能既是最基本的，也是最重要的。行业中提到的“四遥”则是指遥测、遥信、遥控、遥调，这也是数据信息的采集及控制功能；继电保护功能则是通过一体化装置实现，结合变电站运行的实际需要来满足各项性能的需求。
数据传输功能也是很重要的，其能够实现系统内部各项数据的传输，既是将控制信号发送给各系统装置，以满足现实控制操作的要求。传输功能也可以把有关数据上传至上级调度并接受相应的调度命令，达到了现代通信技术的需要。
监视功能的运用主要是为了对整个系统运行既是监控，在发生异常情况时可汇报给操作人员。监视系统中配备了完备的计算机监控系统，具备SCADA系统的所有功能，如：运行监视故障记录与测距、事故顺序记录与事故追忆功能、安全监视、人机联系、打印功能等。变电站正常运行时，系统的连续自检功能可以检测到多个方面的状况，如：工作状态、I/O接口状态、故障状态等，从而把数据信息传达给值班人员。考虑到系统运行维护的需要，还配备了相对的软件模块以及专用的装置单元，在综合自动化系统里也添加了电压无功自动控制、低频减负荷控制、备用电源自投控制等多个方面的功能，这样可以显著电站用电、供电的性能。
3 系统的运行与维护措施
为了保证综合化系统的长期运行，在现实控制中要添加更多的可靠设备，以确保变电站各设备性能的正常发挥。而作为变电站管理人员，应结合工作的实际需要制定维护方案。具体方法包括：
3.1 检查监控系统
1）对后台监控主机结构进行检测，主要是弄清基本硬件、连接线的状态；2）每项数据指标与标准要求是否相符；3）试验结构与遥控命令和取保护定值是否一致；4）对主机系统的病毒侵入、系统软件等情况详细检查，对网络集线器的则重点检查连接线。
3.2 完善设备巡视
1）一般要检查设备的显示灯是否正常，系统的时钟状态是否正常；2）检验各功能模块的电压值是否标准；3）检查定值区是否与定值通知单相一致；4）检查遥信动作、模拟量、状态量等是否正常；5）对插件的过热情况检查，6）每隔开一段时间进行误差检测。
3.3 检测UPS设备
对UPS的运行状态进行检查，另外还应该对整个设备所提供的交流和直流输入电压详细观测。
3.4 规范操作流程
变电站负责人应做好人员培训指导，使其在电站运行期间能严格按照生产作业要求操作设备，保证综合自动化系统的正常运行。运行人员、自动化工程师等对系统出现的异常情况要及时处理，避免发生故障后给操作控制带来不便。故障处理结束后要做好记录，为后期的故障维修提供资料。
3.5 搞好通道测试
自动化系统数据的上传下行与通道质量存在很大的关联，这就需要在维护过程中加强通道的测试，以及时发现系统运行存在的问题。这样可以避免故障造成的不利影响，维护了系统的正常运行。
4 综合系统的事故处理
从专业角度分析，造成电网事故的因素有：污闪、对地放电、继电保护误动、倒断杆塔、施工短路、绝缘不良等。在处理变电站系统故障时必须查找故障原因，根据引发故障的因素采取处理措施才能保证效果。另外，迅速隔离故障设备，防止给其它正常的设备造成不利影响。事故现场，值班人员积极配合维修人员的工作，确保供电设施、设备的正常运行。
4.1 变电站综合自动化出现事故的表现
变电站发生事故及异常时，会出现下列主要现象：1）报警信号出现，保护、自动控制装置动作，遥测、遥信异常变化；2）断路器动作跳闸；3）电气设备出现异常运行声音或出现放电、爆炸声；4）电气设备出现变形、裂碎、变色、烧坏、烟火、喷油等异常现象；5）常见信号多次出现也是故障的反映，如断路器长时间打压或频繁打压、保护异常信号不能复归等。
4.2 变电站综合自动化的事故处理方法
1）立即停止音响，记录时间；
2）从综合自动化系统后台主机得到断路器与保护动作等事故征候，初步判断事故性质和影响范围，及时向上级电网的调度中心报告；
3）迅速安排专业人员赶赴现场及时制止和消除对人身、电网和设备构成的威胁来源。同时，根据事故征候，检查相关的二次装置，然后，根据保护装置及自动控制装置动作情况，检查一次设备，并做好记录；
4）在检查设备中，若发现设备发生放电、闪耀或其它故障后，应立即隔离故障点；
5）全面分析，准确判断出事故性质和故障范围，并且根据调度指令进行操作处理；
6）对损害的设备，做好安全措施，待专业人员修复后，及时恢复正常运行方式；
7）向上级主管部门汇报事故的原因和处理的结果并填写好相关记录，作好事故处理事件的文字备份。
4.3 事故处理中应注意的问题
为防止非同期合闸和再次危及人身和设备安全，在未得到调度命令前，现场值班人员不得私自强送各类跳闸断路器；为了防止事故扩大，对于明显威胁人身和设备安全的事故，应将直接威胁人身安全的设备停电；将已损坏的设备隔离；当全部或部分所用电停运时，恢复所用电；拉开连接在失电母线上的所有断路器等。各用电单位的运行保障人员可根据本单位的供用电情况进行妥善处理，但事后应及时报告所属调度。事故处理中应指派专人作好临时记录。包括异常及事故发生时的各种信号、指示、保护及自动控制装置动作情况，运行人员检查设备情况及处理事故过程等。
5 结语
综上所述，变电站综合化系统运用于变电站控制是必然趋势，在使用这种系统时应该做好多方面的维护工作，只有降低系统的故障发生率，才能创造出更多的经济效益，满足广大用户的使用需求。
参考文献：
[1]张儒、胡学鹏，变电站综合自动化原理与运行[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]黄益庄，变电站综合自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2000.
[3]杨晓松、阙连元、唐涛、陈卫中、张少华，500kV超高压变电站综合自动化系统的研究与应用[J].电力系统自动化，2000.8.
[4]王海猷、贺仁睦，变电站综合自动化监控主站的系统资源平衡[J].电网技术，1999.3.
[5]陈玉明，220KV新塘变电站自动化系统的功能设计原则[J].电力自动化设备，1999.5.
[6]吴秋峰，自动化系统计算机网络[M].北京：机械工业出版社，2001.
关键词： 变电站；综合自动化系统；运行与维护
中图分类号：TM645.2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620048－02
变电站综合自动化系统综合了多项先进的技术，如：计算机技术、现代电子技术、通信技术、信息处理技术等，从而达到了对变电站自动化控制的要求，可不断优化更新变电站内部运行的模式。此外，自动化系统的运行可以实现对变电站设备的监视、测量、自动控制，给电站负责人的工作提供了方便。
1 变电站综合自动化系统的特点
早期传动的变电站运行模式不仅控制难度大，且需要安排诸多值班人员参与操控，大大降低了变电站的实际运行效率。而先进的综合自动化控制系统融合了多项技术的优势，此系统经过微机保护中的测控单元来收集处理各方面的数据信息，从而利用计算机通信方式把有用的信息传动至调度中心，最终满足了变电站的运行监控、控制、协调等方面的需要。与早期的变电站二次系统相比，综合化系统有着多方面的优势，主要表现为：各个保护、测控单元之间可独立运行，且利用计算机通信的方法实现信息交换，最后达到数据共享的效果，维持了变电站系统的正常运作，满足了各方面使用功能的需求，如：微机监测、监控、保护、小电流接地选线、低频减载等，使得变电站原有的主控室、保护室等得到优化改进，在使用性能提高的同时减少了变电站的成本投资，让变电站整体的操作运行更加安全可靠。
此外，对于以往的控制模式，变电站综合自动化系统在其它方面的优势也更为显著，不仅能对运行人员及时提供运行数据，还能在变电站系统出现故障时提前报警预测，让操作人员的故障处理预防更具有针对性。自动化控制系统中的专家系统可参照故障信息对具体系统状态预测，让电气设备的反应速度加快，为电站运行的管理人员提供了很大的方便。
2 变电站综合自动化系统的构成
2.1 基本原理
设计人员在规划变电站综合自动化系统时均根据模块化设计，例：微机保护系统、监控系统等装置都是通过模块化组合生成，这些结构在配置上互相协调运作，在软件、硬件的搭配上也更为完整。一般情况下，变电站综合自动化系统的各种子系统硬件有：模拟量输入/输出回路、开关量输入/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路以及电源系统。
综合自动化系统中，数据采集功能、自动控制功能的实现要依赖于模拟量输入/输出回路和开关量输入/输出回路等作用的发挥。变电站许多的参数指标都是模拟量，如：电流、电压、有功功率、无功功率、温度等，而微机仅能识别数字量。因而，模拟信号应经过处理后变成数字信号才能输入到微机，而微机的指令同样要变化成模拟量后才能输出到设备。
微机系统的构成部分有：微处理器、存储器、板块等，通常搭载嵌入式实时操作系统（RTOS），添加安装相关的软件到系统上可发挥出特殊的控制性能。综合自动化系统一般经过通信回路与其它微机系统实现通行作用。
2.2 系统结构
随着自动化控制技术的发展，现有的综合自动化系统能划分成多个方面的结构，如：集中式、分布集中式、分层分布式、完全分散式等等，每种结构在系统里都有着自己的作用。其中，分布集中式结构是未来控制系统的主要趋势，该结构具备的特点包括：面向变电站的元件、开关间隔进行设计，对于变电站运行需要用到的数据信息可以通过集中处理的方式，让控制系统能达到智能化操作的需要，主控室主控单元利用现场总线与这些分散的单元通信，同时把功能分布与物理分散实现有机结合，再经过计算机网络实现管理和交换信息，从而保证了各项单元结构的独立运行。
2.3 主要功能
综合系统化的功能形式较多，目前运用最多的则是数据采集控制、继电保护等，这两项功能既是最基本的，也是最重要的。行业中提到的“四遥”则是指遥测、遥信、遥控、遥调，这也是数据信息的采集及控制功能；继电保护功能则是通过一体化装置实现，结合变电站运行的实际需要来满足各项性能的需求。
数据传输功能也是很重要的，其能够实现系统内部各项数据的传输，既是将控制信号发送给各系统装置，以满足现实控制操作的要求。传输功能也可以把有关数据上传至上级调度并接受相应的调度命令，达到了现代通信技术的需要。
监视功能的运用主要是为了对整个系统运行既是监控，在发生异常情况时可汇报给操作人员。监视系统中配备了完备的计算机监控系统，具备SCADA系统的所有功能，如：运行监视故障记录与测距、事故顺序记录与事故追忆功能、安全监视、人机联系、打印功能等。变电站正常运行时，系统的连续自检功能可以检测到多个方面的状况，如：工作状态、I/O接口状态、故障状态等，从而把数据信息传达给值班人员。考虑到系统运行维护的需要，还配备了相对的软件模块以及专用的装置单元，在综合自动化系统里也添加了电压无功自动控制、低频减负荷控制、备用电源自投控制等多个方面的功能，这样可以显著电站用电、供电的性能。
3 系统的运行与维护措施
为了保证综合化系统的长期运行，在现实控制中要添加更多的可靠设备，以确保变电站各设备性能的正常发挥。而作为变电站管理人员，应结合工作的实际需要制定维护方案。具体方法包括：
3.1 检查监控系统
1）对后台监控主机结构进行检测，主要是弄清基本硬件、连接线的状态；2）每项数据指标与标准要求是否相符；3）试验结构与遥控命令和取保护定值是否一致；4）对主机系统的病毒侵入、系统软件等情况详细检查，对网络集线器的则重点检查连接线。
3.2 完善设备巡视
1）一般要检查设备的显示灯是否正常，系统的时钟状态是否正常；2）检验各功能模块的电压值是否标准；3）检查定值区是否与定值通知单相一致；4）检查遥信动作、模拟量、状态量等是否正常；5）对插件的过热情况检查，6）每隔开一段时间进行误差检测。
3.3 检测UPS设备
对UPS的运行状态进行检查，另外还应该对整个设备所提供的交流和直流输入电压详细观测。
3.4 规范操作流程
变电站负责人应做好人员培训指导，使其在电站运行期间能严格按照生产作业要求操作设备，保证综合自动化系统的正常运行。运行人员、自动化工程师等对系统出现的异常情况要及时处理，避免发生故障后给操作控制带来不便。故障处理结束后要做好记录，为后期的故障维修提供资料。
3.5 搞好通道测试
自动化系统数据的上传下行与通道质量存在很大的关联，这就需要在维护过程中加强通道的测试，以及时发现系统运行存在的问题。这样可以避免故障造成的不利影响，维护了系统的正常运行。
4 综合系统的事故处理
从专业角度分析，造成电网事故的因素有：污闪、对地放电、继电保护误动、倒断杆塔、施工短路、绝缘不良等。在处理变电站系统故障时必须查找故障原因，根据引发故障的因素采取处理措施才能保证效果。另外，迅速隔离故障设备，防止给其它正常的设备造成不利影响。事故现场，值班人员积极配合维修人员的工作，确保供电设施、设备的正常运行。
4.1 变电站综合自动化出现事故的表现
变电站发生事故及异常时，会出现下列主要现象：1）报警信号出现，保护、自动控制装置动作，遥测、遥信异常变化；2）断路器动作跳闸；3）电气设备出现异常运行声音或出现放电、爆炸声；4）电气设备出现变形、裂碎、变色、烧坏、烟火、喷油等异常现象；5）常见信号多次出现也是故障的反映，如断路器长时间打压或频繁打压、保护异常信号不能复归等。
4.2 变电站综合自动化的事故处理方法
1）立即停止音响，记录时间；
2）从综合自动化系统后台主机得到断路器与保护动作等事故征候，初步判断事故性质和影响范围，及时向上级电网的调度中心报告；
3）迅速安排专业人员赶赴现场及时制止和消除对人身、电网和设备构成的威胁来源。同时，根据事故征候，检查相关的二次装置，然后，根据保护装置及自动控制装置动作情况，检查一次设备，并做好记录；
4）在检查设备中，若发现设备发生放电、闪耀或其它故障后，应立即隔离故障点；
5）全面分析，准确判断出事故性质和故障范围，并且根据调度指令进行操作处理；
6）对损害的设备，做好安全措施，待专业人员修复后，及时恢复正常运行方式；
7）向上级主管部门汇报事故的原因和处理的结果并填写好相关记录，作好事故处理事件的文字备份。
4.3 事故处理中应注意的问题
为防止非同期合闸和再次危及人身和设备安全，在未得到调度命令前，现场值班人员不得私自强送各类跳闸断路器；为了防止事故扩大，对于明显威胁人身和设备安全的事故，应将直接威胁人身安全的设备停电；将已损坏的设备隔离；当全部或部分所用电停运时，恢复所用电；拉开连接在失电母线上的所有断路器等。各用电单位的运行保障人员可根据本单位的供用电情况进行妥善处理，但事后应及时报告所属调度。事故处理中应指派专人作好临时记录。包括异常及事故发生时的各种信号、指示、保护及自动控制装置动作情况，运行人员检查设备情况及处理事故过程等。
5 结语
综上所述，变电站综合化系统运用于变电站控制是必然趋势，在使用这种系统时应该做好多方面的维护工作，只有降低系统的故障发生率，才能创造出更多的经济效益，满足广大用户的使用需求。
参考文献：
[1]张儒、胡学鹏，变电站综合自动化原理与运行[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]黄益庄，变电站综合自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2000.
[3]杨晓松、阙连元、唐涛、陈卫中、张少华，500kV超高压变电站综合自动化系统的研究与应用[J].电力系统自动化，2000.8.
[4]王海猷、贺仁睦，变电站综合自动化监控主站的系统资源平衡[J].电网技术，1999.3.
[5]陈玉明，220KV新塘变电站自动化系统的功能设计原则[J].电力自动化设备，1999.5.
[6]吴秋峰，自动化系统计算机网络[M].北京：机械工业出版社，2001.