0前言
110kV及以上電壓等級的變電站是否能夠安全可靠運行直接影響整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。變電站綜合自動化技術(shù)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)相互交融的綜合技術(shù)產(chǎn)物，為變電站的保護和控制提供了一種新的技術(shù)支持，解決傳統(tǒng)變電進行監(jiān)視和控制復(fù)雜、誤動率高等問題;提高了變電站綜合自動化水平，減少了設(shè)備檢修維護工作量，增加了變電站供電的可靠性。
變電站自動化技術(shù)提高了電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)代化水技術(shù)平，提高了輸配電電能輸送的效率性，降低了變電站建設(shè)的成本投資。北京四方公司在結(jié)合多項技術(shù)后，自主研究開發(fā)出CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)，由于有效解決了傳統(tǒng)繼電保護的很多問題，在我國變電站中很快得到了廣泛的應(yīng)用。
1 變電站綜合自動化系統(tǒng)
變電站綜合自動化技術(shù)，就是計算機實現(xiàn)變電站一次、二次監(jiān)控保護的全部功能。為了滿足變電站供電可靠性的要求，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有“數(shù)據(jù)采集和傳輸”、“繼電保護”、“直流電源”三大塊作為變電站基礎(chǔ)自動化組成。“通信”模塊是整個系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)橋梁，將變電站內(nèi)所有電氣設(shè)備部分與調(diào)度控制中心實現(xiàn)相互數(shù)據(jù)通信，完成對電氣設(shè)備的遠程監(jiān)控和保護。工作主站和子站可以通過計算機可視化界面對系統(tǒng)設(shè)備進行管理和控制，并通過仿真界面向管理人員提供變電站運行的各種主接線圖、開關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)表格等信息，使運行人員可通過“遙控”系統(tǒng)控制開關(guān)站斷路器分—合操作。通過計算機內(nèi)部電子鎖可以有效保護整個檢修維護的正常展開，只有按照規(guī)程通過電子鎖后，檢修人員才能進行操作，否則將采取閉鎖保護措施，以防止檢修維護人員的誤操作造成巨大的經(jīng)濟損失。
變電站綜合自動化系統(tǒng)，利用計算機程序仿真取代了傳統(tǒng)的中控裝置，使得二次繼電保護變得簡單清晰，外部接線變少，便于運行人員進行操作管理。由于計算機數(shù)據(jù)處理能力很高，故障檢測很到位，重合閘效率高等優(yōu)點，大大減少了變電站的誤操作事故或故障的發(fā)生，保證了系統(tǒng)供電的可靠性，有利于變電站安全經(jīng)濟運行。
2 CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成
CSC2000系統(tǒng)是個分布分層式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，將變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)劃分為變電站層(站級測控單元)和間隔層(間隔單元)兩層。間隔層是一個一個單元層，將變電站一個斷路器間隔作為一個單元，通過系統(tǒng)智能化測控單元完成對設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、繼電監(jiān)控和保護等。智能測控單元直接放在斷路器設(shè)備附近，相互間通過光纜或通信電纜構(gòu)成一個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。智能監(jiān)控單元均具有單元保護、檢測和控制等所有繼電保護功能，子站可就地處理單元故障，而不依賴于變電層或通信網(wǎng)，保證變電站的供電可靠性。
變電站層也稱為站控層，作為整個系統(tǒng)調(diào)度、監(jiān)控中心，由各監(jiān)控主站和遠方通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成。可以通過通信系統(tǒng)與任一間隔進行通信、數(shù)據(jù)交互等操作。將各子站采集的數(shù)據(jù)進行分析判斷，通過人機交互界面給不同專業(yè)的運行人員提供仿真圖形、數(shù)據(jù)、故障類型等信息。并可以通過命令遠程操控間隔層智能監(jiān)控單元執(zhí)行相應(yīng)的動作。
2.2系統(tǒng)功能
CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)是集電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)為一體的現(xiàn)代化變電站優(yōu)化控制系統(tǒng)。CSC2000系統(tǒng)由于其特殊的功能優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于我國新建或改造35～500kV的變電站中進行繼電保護改造，并取得了令人滿意的效果。CSC2000系統(tǒng)在110kV變電站中使用的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖 1 變電站 110 kV CSC2000系統(tǒng)框圖
2.2.1監(jiān)控主站
監(jiān)控主站是運行調(diào)度人員實現(xiàn)人機對話的核心主站，完成對變電站間隔層采集設(shè)備運行工況所有數(shù)據(jù)進行分析、判斷、管理、狀態(tài)記錄及事故報警等。在監(jiān)控主站計算機上，通過動態(tài)仿真模擬變電站運行的主接線圖，動態(tài)顯示設(shè)備的工況數(shù)據(jù)。在主接線界面上，可以調(diào)取任一設(shè)備單元，實時了解單元的運行情況，便于工作人員更好地對設(shè)備進行操作維護。
2.2.2繼電保護工程師站
CSC200系統(tǒng)可以通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)對設(shè)備的“四遙”操作，通過通信網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備運行數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)視畫面?zhèn)鬏數(shù)秸{(diào)度中心繼電保護工程師站。工程師在調(diào)度中心就能根據(jù)所得信息，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對遠方設(shè)備進行管理和命令操作等功能。
2.2.3無功調(diào)節(jié)AVQC
AVQC工作站在變電站系統(tǒng)中專門用于無功補償裝置調(diào)節(jié)，滿足電網(wǎng)無功補償需求，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。
2.2.4五防機
五防機工作站是一個電子密碼鎖，完成常規(guī)的繼電保護檢修規(guī)程及對應(yīng)操作票的形成;有效地防止檢修人員的誤操作而導(dǎo)致系統(tǒng)重大事故的發(fā)生。
2.3通信媒介
變電站中的間隔層設(shè)備往往由于占地面積有限，相互間隔距離較近，電磁干擾體現(xiàn)非常嚴重。光纖是一種有效抗干擾的通信電纜，從理論上得到了許多繼電保護工程師的親睞;但是在實際的變電站通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑中，由于光纖價格昂貴且是點對點的數(shù)據(jù)傳輸，不能在傳輸途中加設(shè)節(jié)點，給檢修維護帶來巨大的不便，因此國內(nèi)大多數(shù)變電站在進行自動化設(shè)計中,都是采用通信電纜作為間隔層數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇椤榱丝朔姶艑νㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的干擾，在通信電纜接口處加設(shè)隔離變壓器進行濾波，將電磁干擾效應(yīng)抑制在允許范圍內(nèi)。
2.4 CSC2000系統(tǒng)的安全問題
隨著變電站綜合自動化技術(shù)的不斷完善，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議已逐步走向規(guī)范化，變電站自動化系統(tǒng)已經(jīng)向開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展。所有廠家可以基于以太網(wǎng)進行設(shè)備開發(fā)研究，由此使得整個監(jiān)控系統(tǒng)變得簡單清晰，但同時一些安全性問題也在實際中體現(xiàn)出來，導(dǎo)致整個變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)程序的安全性得不到相應(yīng)的保障。變電站監(jiān)控系統(tǒng)是一個多單元多設(shè)備的綜合系統(tǒng)，程序的一點誤動作或錯動作將會導(dǎo)致重大事故的產(chǎn)生，由此可見計算機系統(tǒng)的安全問題將影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。CSC2000系統(tǒng)在設(shè)計中采用加密技術(shù)與防火墻技術(shù)相結(jié)合。利用加密技術(shù)對數(shù)據(jù)信息進行加密處理,防止在傳輸過程中遭到非法程序的攻擊，使得調(diào)度中心獲得一個誤信號，而導(dǎo)致誤操作的產(chǎn)生。防火墻技術(shù)通過采用隔離和限制訪問等有效措施，有效保證計算機系統(tǒng)的安全。
3 存在問題
(1)由于采用遙測技術(shù)，當(dāng)對間隔設(shè)備進行試驗時，試驗過程中產(chǎn)生的大量繁瑣開關(guān)信息會通過網(wǎng)絡(luò)遙傳給監(jiān)控工程師，嚴重影響調(diào)度值班員的正常操作。同時大量數(shù)據(jù)在試驗過程中占據(jù)通信傳輸通道，有可能造成通信網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致其它設(shè)備的事故信號不能實時地傳送到調(diào)度室，嚴重影響計算機的正常工作。
(2)由于CSC2000系統(tǒng)只設(shè)立1個五防機接口，當(dāng)五防主機出現(xiàn)故障時，“模擬操作票”就不能正確地操作，使得檢修運行人員變得很被動，不能及時處理故障，嚴重影響了供電的可靠性。
4 改進措施
(1)通過計算機編程，當(dāng)間隔層單元進行試驗時，應(yīng)設(shè)立對應(yīng)數(shù)據(jù)閉鎖程序，將試驗數(shù)據(jù)閉鎖在間隔層，不能通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳給調(diào)度中心，保證調(diào)度人員安全地進行變電站調(diào)度、監(jiān)控工作。
(2)建議微機五防主機也采用雙機互為備用的接線方式，當(dāng)工作五防主機出現(xiàn)故障后，備用五防主機自動投入工作，保障所有運行檢修工作的順利進行。
(3)加強運行人員的培訓(xùn)，提高事故處理能力和速度，保證變電站供電的可靠性。
5 結(jié)束語
CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)在變電站中成功的投運，提高了變電站綜合自動化水平，有利于電力系統(tǒng)的安全運行，具有巨大的發(fā)展前景。