[b]0　引言 [/b]　　由于500 kV變電所在電網(wǎng)中所處的重要地位和本身的特點(diǎn)，對采用綜合自動化系統(tǒng)有較高的技術(shù)要求。500 kV雙龍變電所是我國已投運(yùn)的首座取消常規(guī)控制，完全采用計算機(jī)操作的變電所，其綜合自動化系統(tǒng)于1997年12月與變電所同步投產(chǎn)，1年多的運(yùn)行表明：系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠，各項(xiàng)功能達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)，滿足運(yùn)行要求。 　　本文就雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀和運(yùn)行情況進(jìn)行介紹，對超高壓變電所綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)具備的功能、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢做一分析。 [b]1　功能和技術(shù)特點(diǎn) [/b]　　500 kV雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)采用國際招標(biāo)方式采購。由Siemens公司中標(biāo)，并提供站級及以下設(shè)備；站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)由Siemens公司分包給電力自動化研究院，并由電力自動化研究院負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的集成。 　　考慮系統(tǒng)的完整性和擴(kuò)建方便，綜合自動化系統(tǒng)的站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)按遠(yuǎn)景規(guī)劃一次建成，站級及以下設(shè)備按變電所中期規(guī)模建設(shè)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖如圖1所示。 　　 圖1　500 kV雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 　　Fig.1　Structure of integrated automation system at 500 kV Shuanglong ultra-high-voltage substation 　　綜合自動化系統(tǒng)由一套電力自動化研究院提供的BSJ—200變電站監(jiān)控系統(tǒng)和5套分別位于每個繼電保護(hù)小室內(nèi)的Siemens公司LSA 678裝置組成。站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備主要包括雙主機(jī)、雙人機(jī)工作站、主備通信機(jī)和雙光纖以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 　　500 kV雙龍變綜合自動化系統(tǒng)共采集遙信2 467點(diǎn)、遙測413點(diǎn)、脈沖量104點(diǎn)，遙控輸出424點(diǎn)，比較全面地實(shí)現(xiàn)了對變電所的監(jiān)控。 　　雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)與超高壓變電所常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)相比，除實(shí)現(xiàn)常規(guī)的監(jiān)控功能外，還具有以下特點(diǎn)： 　　a.綜合自動化系統(tǒng)與變電所總平面布置設(shè)計思想一致：即變電所內(nèi)二次設(shè)備相對集中、就近安裝。綜合自動化設(shè)備按出線間隔或串設(shè)計，縮短電纜長度，降低強(qiáng)電磁環(huán)境下電纜的“天線效應(yīng)”，提高控制的可靠性。 　　b.為減少干擾信號造成誤操作的可能性，變電所內(nèi)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和設(shè)備間通信基本采用了光纖作為傳輸介質(zhì)，并盡可能采用冗余方式。 　　c.采用Siemens公司的8TK Interlocking Unit作為間隔級的防誤閉鎖裝置，構(gòu)成變電所的硬件閉鎖控制系統(tǒng)。即使站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)崩潰，還可以在間隔層設(shè)備上實(shí)現(xiàn)完整的監(jiān)控和防誤操作，確保運(yùn)行可靠性。 　　d.在站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)上，設(shè)有口令授權(quán)系統(tǒng)，并在人機(jī)界面上將控制設(shè)備按串或間隔分成單元；各單元設(shè)備的控制操作經(jīng)操作提示和確認(rèn)后，啟動相應(yīng)的邏輯判別程序，軟件檢查正確后，再將控制命令下發(fā)，從而與8TK共同構(gòu)成雙重檢測閉鎖功能。 　　e.重要的信息（如開關(guān)、刀閘位置等）采用雙位置接點(diǎn)（一副常開接點(diǎn)，一副常閉接點(diǎn)），并在軟件和硬件上判斷其合法性。且事件順序分辨率（SOE）達(dá)到1 ms（經(jīng)華東電力試驗(yàn)研究所現(xiàn)場實(shí)測）。 　　f.對暫態(tài)變位信號（如保護(hù)動作、重合閘動作等），在人機(jī)界面顯示時用軟件進(jìn)行處理，采用自保持方式，須經(jīng)人工確認(rèn)后，信號才會消失。 　　g. 在人機(jī)界面上采用模擬光字牌代替常規(guī)光字牌，并按全所級和間隔級的分層模式來顯示，同時采用改變光字牌不同的顯示方式來區(qū)別事故和預(yù)告信號。 　　h.微機(jī)保護(hù)的動作信號包括自診斷信息，經(jīng)保護(hù)管理機(jī)規(guī)約轉(zhuǎn)換后主動上送站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。各級保護(hù)管理部門及調(diào)度部門可通過電話撥號方式直接調(diào)取保護(hù)內(nèi)部的各類信息，用于分析事故的原因及過程。運(yùn)行值班人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方調(diào)取保護(hù)信息，遠(yuǎn)方復(fù)歸保護(hù)動作信號，并且用硬件（壓板）或軟件兩種方式避免遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值和通過通信方式從保護(hù)裝置出口跳閘的可能性。 　　i.相對獨(dú)立的自動電壓控制（AVC）功能模塊集成在綜合自動化系統(tǒng)中。它既能控制500 kV系統(tǒng)電壓，也可以優(yōu)先控制220 kV系統(tǒng)電壓。控制目標(biāo)可以是定值方式，也可以是曲線方式；并且有閉環(huán)自動調(diào)節(jié)、半閉環(huán)、L&C及開環(huán)指導(dǎo)4種不同的運(yùn)行方式。在軟件設(shè)計中，充分考慮了被控設(shè)備可能出現(xiàn)異常和故障時的自動閉鎖。對提高系統(tǒng)電壓合格率、無功潮流優(yōu)化都起到了積極作用。 [b]2　實(shí)際運(yùn)行分析 [/b]　　500 kV雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)經(jīng)過1年多的實(shí)際運(yùn)行，與常規(guī)變電所相比，不但給變電所的運(yùn)行和維護(hù)工作帶來了相當(dāng)大的方便之處，而且為保證變電所的安全運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。 　　2.1　采集信息 　　雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)采集的信息量多、面廣，并在人機(jī)界面設(shè)計上采用了事故音響報警、變位開關(guān)閃爍、簡報窗口文字提示、模擬光字牌及模擬量越限報警等多種手段和方式，確保雙龍變在發(fā)生事故和出現(xiàn)異常情況時能迅速做出反應(yīng)、詳細(xì)記錄、直觀顯示。既保留了部分傳統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視習(xí)慣，又改變了運(yùn)行值班的監(jiān)視方式，提高了對運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視效果。 　　采用精度較高的交流采樣I/O裝置和變送器。通過抽測和年校測試，除極個別無功功率測點(diǎn)外，綜合誤差均小于0.5%。在程序設(shè)計上做到了測點(diǎn)的限值可方便設(shè)定，越限報警除在告警窗口文字提示外，還采取在人機(jī)界面上對模擬量顯示變色、模擬屏上相對應(yīng)模擬量值閃爍等多種提示手段，提高了監(jiān)視的效果。 　　自500 kV雙龍變電所投產(chǎn)以來，綜合自動化系統(tǒng)經(jīng)受了5次線路事故的考驗(yàn)，每次事故發(fā)生，綜合自動化系統(tǒng)都能準(zhǔn)確地記錄事故的全過程。如1998年4月5日23時57分，因?qū)?cè)變電所一條220 kV線路故障，對側(cè)變電所因電壓互感器（TV）多點(diǎn)接地，保護(hù)失去方向性，造成雙龍變至該變電所的3回220 kV線路開關(guān)同時跳閘。綜合自動化系統(tǒng)中預(yù)告信號一覽表詳細(xì)記載了從23時36分51秒500 kV1號故障錄波器啟動開始到23時37分35秒故障消除期間共668條記錄；事件一覽表記錄了從23時36分51秒577毫秒到23時36分51秒831毫秒共254毫秒內(nèi)73條有關(guān)各類保護(hù)動作及開關(guān)跳閘的準(zhǔn)確時間及內(nèi)容；微機(jī)保護(hù)一覽表提供了各套線路保護(hù)的動作時間、動作行為、故障測距等內(nèi)容，為運(yùn)行值班人員的故障分析、判斷和及時處理提供了強(qiáng)有力的支持和幫助。 　　在試運(yùn)行期間，500 kV蘭雙5407線路保護(hù)復(fù)用載波機(jī)由于抗干擾能力不足，造成誤發(fā)信，綜合自動化系統(tǒng)準(zhǔn)確地記錄和反映了這個現(xiàn)象，及時地發(fā)現(xiàn)了事故隱患。 　　2.2　控制與操作 　　自1997年12月29日至1998年12月31日，運(yùn)行人員在正常倒閘操作中通過自動化系統(tǒng)共進(jìn)行了1 042次控制操作，正確率達(dá)100%。另外，在新設(shè)備投產(chǎn)期間，共進(jìn)行控制試驗(yàn)962次，正確率也達(dá)100%。統(tǒng)計結(jié)果表明，通過綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行倒閘操作，操作速度比常規(guī)變電所提高約10%～15%，其中，一次設(shè)備的操作速度至少要提高50%以上。影響操作速度的主要原因是由于繼電保護(hù)分布布置，在進(jìn)行保護(hù)投退操作時，需往返于繼電保護(hù)小室與主控室。 　　2.3　運(yùn)行管理和統(tǒng)計報表 　　雙龍變綜合自動化系統(tǒng)取代了常規(guī)的人工報表和統(tǒng)計，能自動完成各類日、月負(fù)荷報表的生成和打印，自動完成全所電量計算、電壓合格率統(tǒng)計、開關(guān)動作次數(shù)及跳閘次數(shù)統(tǒng)計、主變有載開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)統(tǒng)計等；并且可按照變電所運(yùn)行工作的需要，方便地生成各類運(yùn)行管理需要的報表，大大減少了值班人員手工抄表和統(tǒng)計計算的工作量。 　　2.4　變電所電氣設(shè)備的檢修和消缺 　　由于雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)以及保護(hù)裝置均按串或間隔設(shè)計，任一間隔設(shè)備的停運(yùn)不會影響其他部分，給檢修和消缺工作帶來了很大的方便。綜合自動化系統(tǒng)能清晰地反映所內(nèi)一、二次電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，記錄并保存電氣設(shè)備的運(yùn)行、缺陷及異常狀況。檢修人員可在工作前進(jìn)行相應(yīng)查詢，對需檢修或消缺的設(shè)備進(jìn)行必要的了解，如：該設(shè)備目前的運(yùn)行狀況，有無缺陷，是否已處理，有無遺留問題等，真正使檢修人員做到心中有數(shù)，體現(xiàn)出“應(yīng)修必修，修必修好”這一宗旨。繼保人員和運(yùn)行值班人員在工作前和工作后，隨時可利用綜合自動化系統(tǒng)核對保護(hù)定值，徹底杜絕“誤整定”事故的發(fā)生。1998年11月18日，雙航2381線LFP—902A保護(hù)檢驗(yàn)完畢，終結(jié)工作票前，值班員通過綜合自動化系統(tǒng)核對保護(hù)定值，發(fā)現(xiàn)定值有變化，后查明系繼保人員試驗(yàn)時所設(shè)的臨時定值未及時更改，從而防止了一起保護(hù)“誤整定”事故。對于一些疑難缺陷，可進(jìn)一步利用綜合自動化系統(tǒng)查詢?nèi)毕莸默F(xiàn)象、發(fā)生的時間、是否消失過、出現(xiàn)的頻繁程度以及是否帶有普遍性等。如1998年4月5日，雙航2381線901保護(hù)收發(fā)信機(jī)（YBX—1K）裝置異常，繼保人員現(xiàn)場檢查后認(rèn)為裝置完好，查不出裝置異常的原因，通過綜合自動化系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，其他3條220 kV線路保護(hù)的收發(fā)信機(jī)均出現(xiàn)過類似情況，不同的是它們在告警后很快自動返回，最快的龍云2374線從裝置異常信號發(fā)出到自動返回僅間隔2 ms。通過分析認(rèn)定是由于干擾信號引起，采取了措施后，該類裝置就再未出現(xiàn)類似現(xiàn)象。 　　2.5　二次電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性 　　常規(guī)變電所中控制層上的光字牌、信號燈及指示儀表的故障在變電所的缺陷處理中占有很大的比例，也影響到二次設(shè)備的安全運(yùn)行。500 kV雙龍變電所由于采用綜合自動化系統(tǒng)，取消了常規(guī)控制屏，提高了二次設(shè)備運(yùn)行可靠性，缺陷處理次數(shù)明顯減少。同時繼電保護(hù)裝置就地小室分布，大大節(jié)省了二次電纜用量（據(jù)華東電力設(shè)計院統(tǒng)計，節(jié)省約達(dá)36.6%），并節(jié)約了電纜的投資。更主要的是，常規(guī)變電所由于使用了較長的電纜，產(chǎn)生較大的對地分布電容，使得保護(hù)裝置誤發(fā)信號情況時常出現(xiàn)，給運(yùn)行和檢修人員的分析、判斷和處理帶來了極大的困難。而500 kV雙龍變電所自投運(yùn)至今，類似情況沒有出現(xiàn)過一次。 [b]3　建議和探討 [/b]　　從500 kV雙龍變綜合自動化系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況分析和現(xiàn)場運(yùn)行人員對系統(tǒng)運(yùn)行的反饋中，對變電站綜合自動化系統(tǒng)提出下列幾點(diǎn)建議和設(shè)想。 　　3.1　提高綜合自動化系統(tǒng)的可靠性 　　提高綜合自動化系統(tǒng)的可靠性始終是綜合自動化技術(shù)發(fā)展的根本出發(fā)點(diǎn)。對綜合自動化系統(tǒng)的本身設(shè)備包括運(yùn)行的軟件，加強(qiáng)監(jiān)視和控制，是提高可靠性的重要途徑之一。 　　我們認(rèn)為，變電站站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)雖然在功能上與SCADA系統(tǒng)有許多類似之處，但兩者的側(cè)重點(diǎn)并不同。變電站站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)具有相對功能穩(wěn)定性，對系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性具有較高的要求，特別是對信號的處理和設(shè)備的控制方面要求更高。站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)因各地要求不同，運(yùn)行習(xí)慣不同，應(yīng)用軟件不可能完全一致。簡化一些不必要的非實(shí)時功能，對主要運(yùn)行程序和計算機(jī)內(nèi)部資源管理等采用自診斷、自恢復(fù)等方式，可提高系統(tǒng)的可靠性。 　　3.2　擴(kuò)大綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控范圍 　　變電站站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)除反映潮流分布情況外，更主要的是反映一、二次設(shè)備本身的運(yùn)行狀況。如果在設(shè)計和產(chǎn)品選型時考慮一次設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測，就有可能納入綜合自動化的監(jiān)控范圍，提高對運(yùn)行設(shè)備的在線監(jiān)測能力和設(shè)備的科學(xué)管理水平。另外，目前一次設(shè)備的倒閘操作，特別是刀閘類設(shè)備的操作，還必須派人員到現(xiàn)場核對設(shè)備的操作情況及操作狀態(tài)。如果能將計算機(jī)遠(yuǎn)方圖像監(jiān)控系統(tǒng)與綜合自動化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，利用圖像監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對操作設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，對提高運(yùn)行值班人員監(jiān)視質(zhì)量和倒閘操作速度將有極大益處。 　　3.3　微機(jī)保護(hù)的遠(yuǎn)方投退及修改定值 　　目前，對微機(jī)保護(hù)的投退除修改保護(hù)定值中的控制字外，必須要對出口壓板進(jìn)行操作，而且絕大部分運(yùn)行單位也不允許遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，影響倒閘操作速度的最主要原因就是二次設(shè)備的投退切換操作，需要人工就地（即在繼電保護(hù)小室）進(jìn)行。因此遠(yuǎn)方投退保護(hù)和修改定值是綜合自動化發(fā)展的需要。目前已有不少專家、學(xué)者和生產(chǎn)廠商正在著重此方面的研究，主要需解決可靠性和管理模式的問題。 　　3.4　智能化的運(yùn)行管理 　　在目前超高壓變電所有人值班的模式下，提高變電所智能化管理水平是電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，也是實(shí)際運(yùn)行的需要。變電所的智能化管理與綜合自動化系統(tǒng)有非常緊密的關(guān)系，很多方面依賴于綜合自動化系統(tǒng)的實(shí)時信息。但是在具體實(shí)施中，為了保證綜合自動化系統(tǒng)的安全可靠，不宜將此集成在站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)中，可以作為一個相對獨(dú)立的系統(tǒng)。在現(xiàn)階段變電所智能化運(yùn)行管理系統(tǒng)至少應(yīng)包括以下3個部分： 　　a.根據(jù)綜合自動化系統(tǒng)采集的信息和數(shù)據(jù)，在電網(wǎng)或變電所內(nèi)發(fā)生事故時，能準(zhǔn)確判別事故的類型、性質(zhì)和事故的范圍，自動生成對運(yùn)行值班人員的事故處理指導(dǎo)意見，以便運(yùn)行值班人員根據(jù)指導(dǎo)意見和操作程序快速處理事故。 　　b.根據(jù)調(diào)度命令和監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時信息，在線自動生成操作票，即具有操作票專家系統(tǒng)功能。 　　c.根據(jù)變電所運(yùn)行管理要求，自動統(tǒng)計并生成各類報表，實(shí)現(xiàn)變電所各類運(yùn)行記錄和技術(shù)資料的微機(jī)化管理。 [b]4　結(jié)語 [/b]　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超高壓變電所實(shí)現(xiàn)綜合自動化是電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是提高變電所運(yùn)行質(zhì)量和管理水平的需要。500 kV雙龍變電所作為原電力工業(yè)部的試點(diǎn)和國內(nèi)首批實(shí)現(xiàn)綜合自動化的超高壓變電所，凝聚了眾多參加建設(shè)單位、主管部門和生產(chǎn)廠商技術(shù)人員的集體智慧和心血，目前實(shí)現(xiàn)的功能也是綜合自動化系統(tǒng)的基本功能。相信在此基礎(chǔ)上經(jīng)過廣大科技人員的不斷努力，功能更全、智能化水平更高、系統(tǒng)更完善的超高壓變電所綜合自動化系統(tǒng)，必將在我國電網(wǎng)建設(shè)中不斷涌現(xiàn)，把電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提高到一個新的水平。