论文部分内容阅读
摘要：本文详细分析了变电站二次系统的技术现状，讨论了实现变电站综合自动化的技术基础。分析了在实施变电站综合自动化过程中可能遇到的一些问题。
关键词；变电站；二次系统；问题
【分类号】：TG333.7
一、变电站二次系统技术现状
（一） 过程层设备
（1） 传感器和组件的集成方式、功能需求不宜过于统一，应根据不同监测项目的特点确定相应的集成方式。（2） 有源式电子式互感器准确度较好，罗氏线圈的精度较差，但能满足保护暂态性能的要求，供电模块的可靠性在长时间运行后存在不可靠的问题，尤其是低电压 10kV 电子式互感器采用 150mV 小信号直接接入保护装置中，容易受电磁干扰的影响.（3） 无源式光学互感器的准确度目前能满足精度的要求，但在小信号情况下存在毛刺噪声较大，大概有 20A 左右；并且无源式电子式互感器存在受温度影响比较大的问题，需要对其长期稳定性进行考验。
（二）间隔层设备
（1） 目前的运行管理方式下，保护测控一体化设备存在双测控的问题。（2） 对于间隔层设备来说，集中式测控、综合测量装置相对比较困难，但应该是发展趋势。
（三） 信息组网技术
（1） 采样点对点和组网方式各自应用的实际情况和优缺点：国网公司的变电站继电保护技术规范中已经明确了采用点对点直采直跳的方式，直采直跳的优势是保护测控的安全可靠性较高。（2） 网络分析仪的功能和应用情况：在变电站中，网络分析仪的应用比较重要，目前采用的网络分析仪主要有中元华电、国电南思的两种产品。
（四）变电站层级高级应用
（1） 变电站采用了程序化控制和在线五防功能，五防的功能主要是在站控层上 GOOSE 互闭锁，要采用程序化操作，必须要采用电动地刀。（2） 变电站即将使用的站域高级功能包括：变电站内一次设备的在线监测系统、变电站顺序控制防止误操作系统、变电站中电能量的管理系统、变电站中故障信息的管理系统。（3） 广域保护在目前的变电站中还不太适用。（4） 变电站远方控制中心具备对变电站的软压板、定值区操作功能。可远方实现顺控制。
二、变电站二次系统中一些值得注意的问题分析
（一）保护、监控与通信系统的协调问题
二次系统一般都不会仅由变电站内的单个计算机集中构成，而是由以微机为基础的各种自动化设备通过通信系统相互连接而成。所以，变电站二次系统是在通信系统协调下的保护和监控的有机结合，问题的关键在于如何实现三者的相互协调和综合。
为了确保其可靠性和安全性，继电保护设备通常按照比对大多数监控和通信设备的标准更苛刻的指标来设计和制造，在二次系统中，同样不能因为由于和监控与通信的相结合而降低保护的可靠性，所以在二次系统的设计和制造过程中必须考虑继电保护如何与监控和通信系统相结合和两者在多大程度上相结合的问题。同时还必须认识到，由于需要与保护结合，监控和通信系统的设计指标必须满足继电保护的要求，而监控装置等自动化设备的通信速度可以较低，可带有一定的延时，对可靠性的要求也可以稍低。所以二次系统中还必须考虑高速通道和低速通道的协调问题。
（二）电磁兼容性问题
常规的变电站二次系统是由机电器件构成的，对电磁干扰并不十分敏感。相反，二次系统是一个基于微机的数字电子系统，对电磁干扰非常敏感。因此，电磁兼容性间题对变电站二次系统而言，是一个至关重要的问题。
可以采用简单的电缆屏蔽和加入隔离变压器等方法来解决。而克服高频干扰则要困难得多，特别是在变电站中，有时会产生频率为几兆甚至几百兆的高频干扰，如SFs或真空短路器等开关设备的动作和继电器接点抖动放电都会产生高频干扰，干扰电压具有快速瞬变的特点，其峰值可达几kV，上升时间只有几个ns。因此高频干扰是二次系统电磁兼容性问题的关键，应在二次系统设计、安装和运行维护的各个环节引起重视并采取措施加以克服。
（四）通信规约的标准化问题
通信规约的标准化问题，可以分为站内通信规约的标准化和站外通信规约的标准化。前者指二次系统内部的通信标准，后者指二次系统与系统监控中心以及与别的变电站二次系统的通信标准。国外已投运的二次系统使用专门设计的串行通信系统，通信接口为RS-232，RS-422及RS-485等，采用专门设计的通信规约或采用CCITT的HDLC。国内的情况也大体如此。由前面第三节的讨论可知，LAN将替代目前的点对点串行通信，这是一个值得注意的发展动向，国际大电网会议第35委员会1992年的一项调查结果也证明了这种趋势。外部通信规约目前至少有TCP/IP网间网协议和CCITT的X. 25通信规约可以参考。为了使变电站二次系统具有充分的灵活性、兼容性和可扩充性，宜尽早解决通信规约的标准化问题。
（五）维护和管理问题
二次系统中的各功能由保护、通信、自动化等部门分别负责。而二次系统则将这些功能集成在一起，无法明确划分开来，这将导致二次系统在管理和运行维护方面的问题。举例来说，二次系统的某个环节发生了故障，但又不属于保护的损坏，由于该环节与保护相联系，保护功能也可能失灵。另外还存在事故责任划分和分担的问题。这些问题必然会引起不少的争论，但必须解决，否则将最终影响二次系统的应用和发展。所以，二次系统的管理和维护问题是能否真正发挥二次系统效益的核心。
结论
（1）随着电力系统的发展，对变电站保护和监控的要求越来越高，常规的变电站二次系统由于其设计思想和当时技术条件的限制，正越来越暴露出其局限性，将不能满足电力系统的要求。
（2>以微处理机和数字通信技术为基础的变电站综合自动化技术，在系统灵活性、协调性和兼容性等方面，具有传统保护和监控系统无法比拟的优点。推广和采用变电站二次系统技术必将成为变电站自动化发展方向和趋势。
（3）从技术角度来看，变电站二次系统在设计、制造和应用过程中必须处理好保护几监控和通信系统三者的协调关系，充分考虑到系统的电磁兼容间题。
（4）变电站二次系统的推广和应用必将影响电力系统传统的管理体制和模式，应尽快着手考虑制定新的管理模式以适应这种需要。
参考文献
[1] 现代电力系统分析 科学出版社
[2] 电力系统可靠性分析 清华大学出版社
[3] 数字化变电站自动化系统可靠性评估 中国电力出版社
作者简介：邵明 男 1984年07月29日 毕业于沈阳工程学院 供用电技术
关键词；变电站；二次系统；问题
【分类号】：TG333.7
一、变电站二次系统技术现状
（一） 过程层设备
（1） 传感器和组件的集成方式、功能需求不宜过于统一，应根据不同监测项目的特点确定相应的集成方式。（2） 有源式电子式互感器准确度较好，罗氏线圈的精度较差，但能满足保护暂态性能的要求，供电模块的可靠性在长时间运行后存在不可靠的问题，尤其是低电压 10kV 电子式互感器采用 150mV 小信号直接接入保护装置中，容易受电磁干扰的影响.（3） 无源式光学互感器的准确度目前能满足精度的要求，但在小信号情况下存在毛刺噪声较大，大概有 20A 左右；并且无源式电子式互感器存在受温度影响比较大的问题，需要对其长期稳定性进行考验。
（二）间隔层设备
（1） 目前的运行管理方式下，保护测控一体化设备存在双测控的问题。（2） 对于间隔层设备来说，集中式测控、综合测量装置相对比较困难，但应该是发展趋势。
（三） 信息组网技术
（1） 采样点对点和组网方式各自应用的实际情况和优缺点：国网公司的变电站继电保护技术规范中已经明确了采用点对点直采直跳的方式，直采直跳的优势是保护测控的安全可靠性较高。（2） 网络分析仪的功能和应用情况：在变电站中，网络分析仪的应用比较重要，目前采用的网络分析仪主要有中元华电、国电南思的两种产品。
（四）变电站层级高级应用
（1） 变电站采用了程序化控制和在线五防功能，五防的功能主要是在站控层上 GOOSE 互闭锁，要采用程序化操作，必须要采用电动地刀。（2） 变电站即将使用的站域高级功能包括：变电站内一次设备的在线监测系统、变电站顺序控制防止误操作系统、变电站中电能量的管理系统、变电站中故障信息的管理系统。（3） 广域保护在目前的变电站中还不太适用。（4） 变电站远方控制中心具备对变电站的软压板、定值区操作功能。可远方实现顺控制。
二、变电站二次系统中一些值得注意的问题分析
（一）保护、监控与通信系统的协调问题
二次系统一般都不会仅由变电站内的单个计算机集中构成，而是由以微机为基础的各种自动化设备通过通信系统相互连接而成。所以，变电站二次系统是在通信系统协调下的保护和监控的有机结合，问题的关键在于如何实现三者的相互协调和综合。
为了确保其可靠性和安全性，继电保护设备通常按照比对大多数监控和通信设备的标准更苛刻的指标来设计和制造，在二次系统中，同样不能因为由于和监控与通信的相结合而降低保护的可靠性，所以在二次系统的设计和制造过程中必须考虑继电保护如何与监控和通信系统相结合和两者在多大程度上相结合的问题。同时还必须认识到，由于需要与保护结合，监控和通信系统的设计指标必须满足继电保护的要求，而监控装置等自动化设备的通信速度可以较低，可带有一定的延时，对可靠性的要求也可以稍低。所以二次系统中还必须考虑高速通道和低速通道的协调问题。
（二）电磁兼容性问题
常规的变电站二次系统是由机电器件构成的，对电磁干扰并不十分敏感。相反，二次系统是一个基于微机的数字电子系统，对电磁干扰非常敏感。因此，电磁兼容性间题对变电站二次系统而言，是一个至关重要的问题。
可以采用简单的电缆屏蔽和加入隔离变压器等方法来解决。而克服高频干扰则要困难得多，特别是在变电站中，有时会产生频率为几兆甚至几百兆的高频干扰，如SFs或真空短路器等开关设备的动作和继电器接点抖动放电都会产生高频干扰，干扰电压具有快速瞬变的特点，其峰值可达几kV，上升时间只有几个ns。因此高频干扰是二次系统电磁兼容性问题的关键，应在二次系统设计、安装和运行维护的各个环节引起重视并采取措施加以克服。
（四）通信规约的标准化问题
通信规约的标准化问题，可以分为站内通信规约的标准化和站外通信规约的标准化。前者指二次系统内部的通信标准，后者指二次系统与系统监控中心以及与别的变电站二次系统的通信标准。国外已投运的二次系统使用专门设计的串行通信系统，通信接口为RS-232，RS-422及RS-485等，采用专门设计的通信规约或采用CCITT的HDLC。国内的情况也大体如此。由前面第三节的讨论可知，LAN将替代目前的点对点串行通信，这是一个值得注意的发展动向，国际大电网会议第35委员会1992年的一项调查结果也证明了这种趋势。外部通信规约目前至少有TCP/IP网间网协议和CCITT的X. 25通信规约可以参考。为了使变电站二次系统具有充分的灵活性、兼容性和可扩充性，宜尽早解决通信规约的标准化问题。
（五）维护和管理问题
二次系统中的各功能由保护、通信、自动化等部门分别负责。而二次系统则将这些功能集成在一起，无法明确划分开来，这将导致二次系统在管理和运行维护方面的问题。举例来说，二次系统的某个环节发生了故障，但又不属于保护的损坏，由于该环节与保护相联系，保护功能也可能失灵。另外还存在事故责任划分和分担的问题。这些问题必然会引起不少的争论，但必须解决，否则将最终影响二次系统的应用和发展。所以，二次系统的管理和维护问题是能否真正发挥二次系统效益的核心。
结论
（1）随着电力系统的发展，对变电站保护和监控的要求越来越高，常规的变电站二次系统由于其设计思想和当时技术条件的限制，正越来越暴露出其局限性，将不能满足电力系统的要求。
（2>以微处理机和数字通信技术为基础的变电站综合自动化技术，在系统灵活性、协调性和兼容性等方面，具有传统保护和监控系统无法比拟的优点。推广和采用变电站二次系统技术必将成为变电站自动化发展方向和趋势。
（3）从技术角度来看，变电站二次系统在设计、制造和应用过程中必须处理好保护几监控和通信系统三者的协调关系，充分考虑到系统的电磁兼容间题。
（4）变电站二次系统的推广和应用必将影响电力系统传统的管理体制和模式，应尽快着手考虑制定新的管理模式以适应这种需要。
参考文献
[1] 现代电力系统分析 科学出版社
[2] 电力系统可靠性分析 清华大学出版社
[3] 数字化变电站自动化系统可靠性评估 中国电力出版社
作者简介：邵明 男 1984年07月29日 毕业于沈阳工程学院 供用电技术