[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，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的首座取消常規(guī)控制，完全采用計算機操作的變電所，其綜合自動化系統(tǒng)于1997年12月與變電所同步投產(chǎn)，1年多的運行表明：系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠，各項功能達到了設(shè)計指標(biāo)，滿足運行要求。 　　本文就雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀和運行情況進行介紹，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)特點和優(yōu)勢做一分析。 [b]1　功能和技術(shù)特點 [/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)的完整性和擴建方便，綜合自動化系統(tǒng)的站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)按遠景規(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、雙人機工作站、主備通信機和雙光纖以太網(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、遙測413點、脈沖量104點，遙控輸出424點，比較全面地實現(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，除實現(xiàn)常規(guī)的監(jiān)控功能外，還具有以下特點： 　　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)備上實現(xiàn)完整的監(jiān)控和防誤操作，確保運行可靠性。 　　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（一副常開接點，一副常閉接點），并在軟件和硬件上判斷其合法性。且事件順序分辨率（SOE）達到1 ms（經(jīng)華東電力試驗研究所現(xiàn)場實測）。 　　f.對暫態(tài)變位信號（如保護動作、重合閘動作等），在人機界面顯示時用軟件進行處理，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.微機保護的動作信號包括自診斷信息，經(jīng)保護管理機規(guī)約轉(zhuǎn)換后主動上送站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。各級保護管理部門及調(diào)度部門可通過電話撥號方式直接調(diào)取保護內(nèi)部的各類信息，用于分析事故的原因及過程。運行值班人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)遠方調(diào)取保護信息，遠方復(fù)歸保護動作信號，并且用硬件（壓板）或軟件兩種方式避免遠方修改保護定值和通過通信方式從保護裝置出口跳閘的可能性。 　　i.相對獨立的自動電壓控制（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?？刂颇繕?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　實際運行分析 [/b]　　500 kV雙龍變電所綜合自動化系統(tǒng)經(jīng)過1年多的實際運行，與常規(guī)變電所相比，不但給變電所的運行和維護工作帶來了相當(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)的運行監(jiān)視習(xí)慣，又改變了運行值班的監(jiān)視方式，提高了對運行設(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外，綜合誤差均小于0.5%。在程序設(shè)計上做到了測點的限值可方便設(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，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）多點接地，保護失去方向性，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)各類保護動作及開關(guān)跳閘的準(zhǔn)確時間及內(nèi)容；微機保護一覽表提供了各套線路保護的動作時間、動作行為、故障測距等內(nèi)容，為運行值班人員的故障分析、判斷和及時處理提供了強有力的支持和幫助。 　　在試運行期間，500 kV蘭雙5407線路保護復(fù)用載波機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，運行人員在正常倒閘操作中通過自動化系統(tǒng)共進行了1 042次控制操作，正確率達100%。另外，在新設(shè)備投產(chǎn)期間，共進行控制試驗962次，正確率也達100%。統(tǒng)計結(jié)果表明，通過綜合自動化系統(tǒng)進行倒閘操作，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分布布置，在進行保護投退操作時，需往返于繼電保護小室與主控室。 　　2.3　運行管理和統(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行工作的需要，方便地生成各類運行管理需要的報表，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)以及保護裝置均按串或間隔設(shè)計，任一間隔設(shè)備的停運不會影響其他部分，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)備的運行狀態(tài)，記錄并保存電氣設(shè)備的運行、缺陷及異常狀況。檢修人員可在工作前進行相應(yīng)查詢，對需檢修或消缺的設(shè)備進行必要的了解，如：該設(shè)備目前的運行狀況，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保護檢驗完畢，終結(jié)工作票前，值班員通過綜合自動化系統(tǒng)核對保護定值，發(fā)現(xiàn)定值有變化，后查明系繼保人員試驗時所設(shè)的臨時定值未及時更改，從而防止了一起保護“誤整定”事故。對于一些疑難缺陷，可進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保護收發(fā)信機（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線路保護的收發(fā)信機均出現(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)備運行可靠性，缺陷處理次數(shù)明顯減少。同時繼電保護裝置就地小室分布，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，使得保護裝置誤發(fā)信號情況時常出現(xiàn)，給運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)的實際運行情況分析和現(xiàn)場運行人員對系統(tǒng)運行的反饋中，對變電站綜合自動化系統(tǒng)提出下列幾點建議和設(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。對綜合自動化系統(tǒng)的本身設(shè)備包括運行的軟件，加強監(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時功能，對主要運行程序和計算機內(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)。如果能將計算機遠方圖像監(jiān)控系統(tǒng)與綜合自動化系統(tǒng)有機結(jié)合在一起，利用圖像監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對操作設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)視，對提高運行值班人員監(jiān)視質(zhì)量和倒閘操作速度將有極大益處。 　　3.3　微機保護的遠方投退及修改定值 　　目前，對微機保護的投退除修改保護定值中的控制字外，必須要對出口壓板進行操作，而且絕大部分運行單位也不允許遠方修改保護定值。運行中發(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（即在繼電保護小室）進行。因此遠方投退保護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，也是實際運行的需要。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)的實時信息。但是在具體實施中，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立的系統(tǒng)。在現(xiàn)階段變電所智能化運行管理系統(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，自動生成對運行值班人員的事故處理指導(dǎo)意見，以便運行值班人員根據(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)變電所運行管理要求，自動統(tǒng)計并生成各類報表，實現(xiàn)變電所各類運行記錄和技術(shù)資料的微機化管理。 [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)部的試點和國內(nèi)首批實現(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)濟運行提高到一個新的水平。