电气自动化的考研科目 变电所综合自动化系统存在问题及技术发展趋势
时间：2019-05-28 03:22:50 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：分析了目前油田变电站综合自动化系统应用现状及存在的问题，阐述了油田发展变电站综合自动化的必要性，并对今后油田变电站发展趋势加以探讨。 Abstract: Analyzed currently an oil-field transformer substation comprehensive automation to apply the problem of present condition and existence, elaborate the oil-field develops a transformer substation to synthesize the necessity of automation, and inquire into aftertime"s oil-field transformer substation development trend.
关键词：变电所综合自动化应用现状发展趋势
Keyword: The substation synthesizes automation application the present condition develop trend
中图分类号：TM63 文献标识码：A文章编号：
各变电所综合自动化系统装置在运行过程中均出现过各类不同的故障，但相对于常规变电所更加安全可靠、方便快捷。结合当前技术发展趋势，分析现场应用存在问题，讨论变电所综合自动化技术应用的必要性。
1变电所综合自动化系统存在问题
1.1系统功能不完善
目前在用的综自变系统不完整，无“四遥”功能。通讯管理机与电调之间没有进行联接，电调中心无法对各变电站实施在线监测及控制。
1.2型号较多
造成设备质量及服务水平参差不齐，给管理上带来难度。各厂家设备不能兼容，即使是同一厂家不同型号的设备也可能无法兼容，各种屏体及设备的组织方式不尽相同，给维护和管理带来许多问题。
1.3运行维护对厂家依赖性强
目前，变电站综合自动化系统绝大部分设备的维护依靠厂家，在专业管理上几乎没有专业队伍，出了设备缺陷即通知相应的厂家来处理，从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。
1.4早期产品应用技术不够成熟
（1）通讯中断故障频发，给安全运行带来一定困难。某变电所都曾频繁出现通信中断，信号传输延时过长、实时数据不能刷新等问题，变电所后台机系统经常无故死机，只能人为将其重启。造成此现象的原因主要由以下三点：一、安装于开关柜上的RTU因受开关操作振动影响，使保险松动，造成设备通讯中断故障。二、软件的不成熟性，软件编程的缺陷。某变电所后经厂家检查发现就是软件设计存在BUG，修改后恢复正常。
（2）系统硬件配置不合理。系统的硬件配置包括信息采集与控制、监控主机、通信管理系统几部分。其中监控主机及通信机的硬件配置是系统稳定运行的基础。监控主机的硬件配置过低，可能造成CPU过载，引起系统死机。通信管理机主要承担着向下层轮询采集信息，向上层提供数据，进行通信规约转换、解释，并承担着将上层命令转发给下层执行的工作。它要求计算机的速度高，要保证CPU的处理速度远远大于数据交换的速度，以保证通道畅通无阻，否则，容易引起通道阻塞，造成系统死机。
（3）6kV单相接地信号正确率低。在配电网事故中，单相接地故障率很高，据有关资料统计约占80%，可见6kV单相接地故障发信正确率同变电所的安全运行关系极大。自动化变电所小电流接地信号检测装置是根据单相接地故障特点进行设计和判别的，主要有反应工频电容电流大小和方向、零序电流有功分量、5次谐波分量以及故障电流暂态分量首半波等五种。目前生产厂家采用较多的是接地时5次谐波分量，从变电所的运行情况看，综合自动化系统厂家，今后针对提高6kV单相接地故障发信正确率的问题，还应下决心从技术上予以突破。
1.5潜在被迫升级问题
一般厂家一套产品市场年限大概在5-8年左右。老型号一旦被升级产品取代几乎停产，如在用模块出现故障则无法更换，被迫使用升级产品。但升级产品接口与现有产品接口无法衔接，只能被迫全面升级。
1.6变电所运行模式没有完全优化
目前综合自动化变电所运行模式基本是常规变电所值班方式。由于多数变电站没有安装“四遥”设备，使得综自变的功能没有得到最大化的应用即达到“无人值守”运行，就现在的运行模式来看有些人认为常规继电保护完全可以胜任，采用综合自动化系统属于“大材小用”，浪费投资。
1.7技术标准不统一
目前变电站综合自动化系统的设计还没有统一标准（其中包括技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题）。在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功能不够全面，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况。变电站综合自动化设备的生产厂家过分重视经济利益，用户又过分追求技术含量，而不重视产品的性能及实用性，因而一批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、可靠性很差的所谓高技术产品不断被使用。厂家只要有人买就生产，改进的积极性不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量保证措施，有些外购部件更是缺乏管理，因而导致部分投产的变电站问题较多。
1.8不同产品的接口问题
接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。
2常规的继电保护无法替代综自变系统
（1）安全、可靠性不高。常规变电站大多数采用传统的设备，尤其是二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等等，采用电磁式或者是晶体管式，结构复杂、可靠性不高，本身又没有故障自检功能，只能靠不定期的维护来发现和解决问题，或者必须等到保护装置发生拒动或误动之后才能发现问题。
（2）占地面积大。常规变电站二次设备多采用电磁式或者是晶体管式，体积大，各种控制保护屏、信号屏等占地面积大。
（3）维护工作量大。常规变电站大多数采用传统的设备，采用电磁式或者是晶体管式，结构复杂、可靠性不高。因而其整定值必须要定期进行校验，工作量相当大；也无法实现远方修改继电保护或者自动装置的定值。
（4）电压质量的可控性不高。电能的质量主要决定于电压、频率以及谐波抑制水平，频率的调节主要由发电厂来控制和保证，而电压的调节不仅仅依靠发电厂，各变电站也应通过调节变压器的分接头配合电厂和各企业来实现共同调节。但传统的变电站并不具备有很好的调节手段，不能满足电力市场对电能的质量要求。
（5）变电站的实时控制性能较差。现代的电力系统要求是一个实时的系统，具有高度的电网调度和统筹要求，这就要求变电站自身要具有完善的远动装置，但是常规变电站由于设备落后、远动设施不够完善、参数采集不齐全不能很好的和电网实现实时的数据传输，因而无法实现实时控制、不利于电力系统的安全稳定运行。
3变电所综合自动化应用问题的解决途径
随着综自技术的发展，各大设备厂家针对应用中出现的问题逐步改进。目前综合自动化应用技术水平更加成熟，稳定性和可靠性有了较大提高。早期产品中存在的问题在新产品中得到改进。同时，随着应用的普及，培训力度的加大设备自主维护变为可能。而且，随着与厂家签署协议的完善和接口标准的统一，综合自动化目前存在的问题都会逐一得到解决。
4油田变电所综合自动化系统的技术发展趋势
目前，许多大的设备厂商已经着手解决变电所综合自动化系统在应用中遇到的各种问题，并寻求技术上的突破，主要发展方向集中在数字化变电站及标准的统一上。
4.1数字化变电站
在变电站领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电站即将进入数字化新阶段。数字化变电站是一个不断发展的概念，目前它是由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信规范基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。这类变电站一次设备价格昂贵，且关键设备寿命仅3-5年，适用于110kV及以上变电站。对于油田35kV变电站由于其昂贵的成本则不适用。
4.2统一技术标准
当前配电自动化技术研究的热点与重点是:如何合理地设计各自动化系统的功能，结构与接口，以最大程度上实现相互之间信息共享，避免出现"自动化孤岛"现象.发展方向是采用面向对象的分布式开放系统与组件技术，建设类似于计算机硬件总线的供电企业信息软总线(MB - Message Bus)，使各自动化系统以及应用程序(组件)之间能够像计算机硬件模块(显示器，鼠标，内存条等)一样，很方便地互插互联。近年来，国际电工委员会(IEC)TC57委员会提出了IEC61970，IEC61850，IEC61968三个系列的标准.贯彻实施这三个标准，是解决"自动化孤岛"问题的必由之路。目前我国正由多家企业联合研究开发符合三个标准的新型产品，预计5年内完成。
5结论
（1）今后变电站自动化的发展方向主要从集中控制、功能分散向分层分布网络型、智能化发展；从专用设备向网络平台发展；从传统控制向智能化、数字化方向发展；从室内型向室外型方向发展；从单纯的屏幕监视向多媒体监控方向发展，因此变电所应用综合自动化技术势在必行。
（2）油田变电所应坚持简单、实用、可靠的原则，因此应选用口碑好、市场占有率高、售后服务及时的设备。
（3）综合自动化较常规继电保护维护需要的技术水平更高，应强化电所值班人员的业务培训力度。
（4）有必要制定适合油田企业的统一应用标准及综合自动化变电所的运行管理办法。
参考文献：
[1] 张直平.城市电网谐波手册[M].北京：中国电力出版社，2009.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
