220kV变电站综合自动化系统技术改造与新技术应用

220kV 变电站综合自动化系统技术改造与新技术应用摘要：经济发展对电网运行、变电、负荷控制能力提出了更高的 要求，尤其是在变电站自动化系统设计及应用上，如何设计一个自动 化程度更好，运行更加稳定安全的变电站综合自动化控制系统，是摆 在科研人员面前的一个难题。但是，伴随着计算机技术、智能控制技 术等的进步，为变电站自动化科技含量与控制水平的提高创造了条件 110kV及以下综合自动化变电站的运行经验，为220Kv综合变电站的 设计及建设提供了经验和技术准备。本文根据新时期220kV综合自动 化变电站建设要求，就该系统设计当中所涉及到的防误闭锁功能和保 护信息收集，针对新型智能监控技术与蓝牙技术等应用提出了自己的 意见，希望对 220kV 综合变电站的设计及应用提供一些帮助和启示。关键词：220Kv；变电站；自动化；防误闭锁；监控系统变电站综合自动化控制系统是一项非常复杂、科技含量非常高的 自动化控制系统，这一系统的技术水平、控制水平不仅影响到变电站 的运行，甚至会间接的对整个局域电网的运行及安全造成影响。伴随 着经济发展，电网运行不安全因素也在增多，美国2012年大停电事 件给我国电网运行敲响了警钟，也对我国电网的相关自动化控制系统 设计、研发、功能、操控能力等提出了更高的要求。除了完善系统组 成之外，还要求在科研当中将自动化领域的一些最先进的科研成果应 用到系统当中，尤其是智能化控制科研成果，实现系统的高度自动化、 智能化。1新一代220Kv综合自动化变电站设计技术问题分析1.1防误功能微机五防技术是220kV综合自动化变电站控制系统的核心部分, 主要功能是控制系统的闭合与开合运行，在此基础上实现系统的自动 化控制的目的。传统的微机五防技术缺陷比较明显，最近几年在电气 自动化科研领域中将监控系统与微机五防结合起来，形成了一种建立 在监控系统之上的微机五防技术，有效地增强了系统的控制能力。但 是，微机五防的控制程序相对比较多，要经过模拟操作、软解锁命令、 遥控操作和闭合命令等程序才能完成控制过程，其中主要由一个环节 出现了操作失误，整个系统的闭合就无法完成，也就是达不到防误的 效果，这是目前220kV综合自动化变电站控制系统设计中的一个明显 的不足。现在的自动化控制功能的实现，主要依靠的是可编程控制器， 这种控制器成本低，也能够在一定程度上达到自动化控制的目的，控 制功能的运行需要在输入程序的基础上进行，但是在程序运行方式上 有一定几率出现错误，因为本身控制器在长时间的使用过程中可能会 出现变化，程序也会发生损坏。最近几年，微机五防科研活动也在不断的发展进步，从收集到的 资料来看，现在依然是在监控系统的基础上将其与防误闭锁功能结合 起来，使用更加先进的监控系统及控制技术，来实现更好水平的监视 控制目的，达到更好的防误闭锁控制效果。尤其是现在计算机技术发 展与进步，为防误闭锁功能水平的提高创造了条件。比如说更加先进 的CPU、更加先进的集成化控制软件、逻辑功能更加复杂的控制软件 与芯片、具有系统主动探测及检查功能主动探测反馈式变电站自动化 运行检查系统等。尤其是可视化逻辑变成控制器的出现，增强了不同 的运行条件下的系统防误闭锁控制能力。在此基础上产生了更加先进 的间隔防误闭锁，这种技术打破了不同防误闭锁系统的限制，能利用 间隔和公用信息设置相关闭锁程序，其适应力、控制力大为增强。目 前来看研究主要集中在两个方面上。（1）开发一款专用的防误闭锁软 件，并将其嵌入当前的综合控制系统的总控单元和监控的前置机内， 根据变电站所有开关量与模拟量，及编程确定好的防误规则，实现自 动防误闭锁。（2）在网络和协议（主要是以太网TCP/IP）在装置间 信息交换的基础上进行防误闭锁控制，值得注意的是国外一些企业已 经将这一功能集中到手机APP当中，实现了随时随地的防误闭锁操作 目的。从图2中可以看出电动遥控闭锁接点编码锁，能够根据计算机 发出的指令实现快速闭锁，并且在系统当中强制闭锁功能，也就是在 计算机指令无法完成的情况，采用人工操作的方式实现闭锁，有效地 应对自然灾害之下无法完成闭锁的问题。2.2保护信息的采集及处理220kV综合自动化变电站监控系统的运行是建立在充足的保护信 息采集、分析的基础上，在此基础上判断系统的运行状态，发出具体 的操作指令，硬接点方式和串行通信是目前保护信息采集的主要形式 常规继电保护之下只能使用硬接点方式收集保护信息，而计算机在整 个系统中处于核心地位，对其保护则采用了硬接点与串行通信两种方 式。根据当前220kV变电站监控系统的相关技术资料来看，现在在该 系统中的串行通信方式保护信息收集主要途径。主要分为两种类型： 第一种，保护，信息收集装置设计在监控系统的公用信息工作站当中， 在工作站当中根据反馈的信息来收集保护信息。第二种，保护信息收 集装置直接嵌入到综合自动化信息的计算机当中，由计算机通过搜集 公用信息工作站发出来的信息进行识别处理收集来的保护信息。而这 种设计方式让现在的保护信息收集受到了一定的影响，将保护信息收 集装置直接嵌入到监控系统的功能信息工作站当中，在信息收集的过 程中会受到各种通讯规约的影响，需要监控系统和保护厂家之间通过 反复的试配合才能达到工作要求，在技术上具有一定的难度。更重 要的是公用信息工作站有直流系统等智能装置，通信之间可能在工作 的过程上出现互相干扰而导致信息无法收集的情况出现。因此，建议 将 220kV 综合自动化变电站监控系统的保护信息采集方式由嵌入式 改为独立式，也就是将其从监控系统当中收集出来，利用可编程微型 CPU设计终端监测装置，直接安装在监控终端当中，并人监控终端的 信息采集中，实行双向传输信息，利用保护信息终端监测与收集装置 对这些信息进行过滤，过滤原则根据编程确定，并将保护信息传人给 计算机。这种设计方式，让监控系统与保护信息的采集及处理分开， 避免了相互制约与影响。2新技术在220kV变电站综合自动化系统设计应用及发展情况 2.1新型智能监控技术的应用现在的220kV变电站综合自动化系统在现在的技术条件之下，P ； 泾畔占及监控系统的依赖性比较大，如果这两个系统出现了问题， 则很难保证系统运行的安全及整个变电站的正常工作。但是，由于监 控集成到调度中心之内才能看到，220kV变电站综合自动化系统变电 站的责任人员看不到，在这种情况下智能手机和APP就派上用场，设 计一块智能监控的手机APP软件，保证220kV变电站综合自动化系统 工作人员能够对整个变电站的运行随时随地进行监控，改变了时间和 距离的影响。当然，利用智能手机和APP，可以收集220kV变电站综 合自动化系统中各个运行关键节点的运行数据，将其反映在整个系统 的运行示意图当中，一旦发生故障能够快速的排除故障，增强故障反 应能力。此外，在变电站的自动化运行过程中，一些检修人员、工作 人员会随时进入现场，其操作行为可能影响到变电站的自动化运行， 可以采用计算机视觉技术与即时通讯技术对现场移动物体进行自动 识别，跟踪现场工作人员的操作过程。此外，针对运行中的各种数据 资料，计算机视觉技术也能做到指针式仪表标示值的自动检定及数据 传输等功能，为自动化控制行为提供基础和依据。2.2蓝牙技术在解决220kV变电站综合自动化系统布线问题中的 应用蓝牙是一种比较先进的短距离安全传输技术，其依靠系统配对形 成一对一的传输关系，而相互之间的设备传输之间不会对另外的设备 蓝牙传输造成影响，伴随着蓝牙技术的不断进步，这种技术除了应用 于通信行业之外，在工业生产当中的应用范围也是越来越广泛。这是 因为传统的220kV变电站综合自动化系统科技含量越来越高，传统的 布线方式已经无法满足新系统的设计要求，以太网之下的布线难度极 大，一旦出现故障需要较长的排查与处理时间。如果能够将蓝牙技术 应用到布线当中，实现数据传输与语言通信的双重功能，则能有效地 解决这一问题。但是目前来看，困扰这一问题实现的条件主要有两点， 蓝牙传输距离非常有限，并且受障碍物的影响比较明显，在布置过程 中需要进行蓝牙传输节点设计，如何保证各个节点之间不会相互影响 是必须解决的一个问题。另外，蓝牙技术并不能进行主动地、连续的 传输，要想将其真正地应用到220kV变电站综合自动化系统当中，必 须解决连续、主动传输的问题，这就需要一个智能化的装置自动发出 传输的命令，还要将其与中央计算机连接起来。以现在的技术研发能 力，智能化控制装置比较容易实现，而智能控制装置如何与计算机进 行连接是一个难题。总之，220kV变电站综合自动化系统未来朝着更加智能化、更加 安全、功能更加丰富的方向发展，这需要充分的技术依托，并能够将 各种先进技术比如说蓝牙、CPU应用到系统建设当中，才能达到预期 的发展目的，各地应该加大这一方面的科研投入，保证新技术研发顺 利进行。