（电气工程专业论文）500kv变电站无人值班综合自动化控制系统改造研究.pdf

a b s t r a c t e n t e r i n gt h e2 1 t hc e n t u r y c h i n e s ep o w e rs y s t e mi sq u i c k l yd e v e l o p i n gt o w a r d s h i g h e rp a r a m e t e r , g r e a t e rc a p a c i t ya n du l t r al l i 痨v o l t a g e ，i n t e r c o n n e c t i o no f5 0 0 k v p o w e rn e t w o r k sh a sn o wb e e nb u i l tu pa n db e c a m em a i nf r a m eo fo u rp o w e r 鲥d a l o n gw i t ht h ep r o g r e s s i v ed e e p e n i n go ft h er e f o r m a t i o na n dt h ec o n s t a n td e v e l o p m e n t o fs h a n d o n gp o w e rs y s t e m ，w es t i l lh a v et od e a lw i t hm a n yp r o b l e m so nt h e c o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n to f5 0 0 k vp o w e rn e t w o r k s 。t h i sa r t i c l ed i s c u s s e di n - d e p t h o nt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no f5 0 0 k vu n m a n n e dc o m p r e h e n s i v ea u t o m a t i o ns u b s t a t i o n a tt h eb a s eo fs u m m a r i z i n gm a n a g es t a t u st h es h a n d o n g5 0 0 k vs u b s t a t i o n s ，t h i s p a p e ra n a l y z e st h ef e a s i b i l i t ya n dp r e r e q u i s i t eo f5 0 0 k vu n m a n n e dc o m p r e h e n s i v e a u t o m a t i o ns u b s t a t i o n i t sp o i n t e do u tl h a tt h et r e n df o ru n m a n n e ds u b s t a t i o n a u t o m a t i o ni st h ei n t e g r a t e da u t o m a t i o ns y s t e mi nt h en e a rf u t u r ea l o n gw i t ht h e d e v e l o p m e n to fc o m p u t e rc o m m u n i c a t i o na n dn e t w o r kt e c h n o l o g i e s t h ec o o r d i n a t e d a u t o m a t i o ns y s t e mf o ru n m a n n e ds u b s t a t i o ni si n t r o d u c e d ，i n c l u d e sh o s tc o n t r o ls t a t i o n a n dc o n t r o ls u b s t a t i o n t h ei n d i v i d u a lc o n t r o lu n i t ，r e l a yp r o t e c t i o na n dm o n i t o r sa r e i n t e g r a t e di nt h es y s t e mt h a th a sf u n c t i o no fc o n d i t i o nm o n i t o r i n gf o re q u i p m e n tb e s i d e s c o n t r o la n dp r o t e c t i o n t h eb a s i cs t r u c t u r eo ft h es y s t e ma n di t so p e r a t i o ne x p e r i e n c e a r ea l s oi n t r o d u c e d t h et e c h n o l o g i e si n v o l v e dt ob u i l dt h es y s t e ma r ea n a l y z e d i t sp r o v e dt h a tt h ec o n d i t i o n so fs h a n d o n g5 0 0 k vu n m a n n e dc o m p r e h e n s i v e a u t o m a t i o ns u b s t a t i o nh a v eb e e nm a t u r e i t sb e n e f i t sa r ev e r ym a r k e da n dd e s e r v e d p o p u l a r i z e d 。 t h ek e y w o r d ：t r a n s f o r m e rs u b s t a t i o n ，s y n t h e s i z ea u t o m a t i o n ，u n m a n n e d s u b s t a t i o n ，c i r c u i tn e t w o r k ，p o w e r s y s t e m ， e x t r a h i 【g hv o l t a g e 珏 原创性声明 本入郑重声明：所璺交的学位论文，是本人在导耀的指导下，独 立送行研究掰取褥熬成柒。除文中已经注骥写| 用戆内容豁，本论文不 包畲任俺其他今入或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献酶个入和集体，均已在文中戳嚼确方式标羁。本声锈 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：么j 日期：至! 芝生上0 哆 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了籍山东大学有关保留、使用学位论文的规定，周意学 校保留或向禹家有关部门或枫构送交论文的复印 牛和电子版，允谗论 文被查阕秘岱阕；本人授权出东大学可以将本学位论文魏全部或部分 内容编入有关数据痒进行检索，可以采震影印、缩印或冀她复测手段 保存论文秘汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此揽定) 一一：红一名：堕基 期：塑：! ! ：一 第一章撬述 1 1 出东电阏变电鼓舞人值褒概况 山东电网概况：山东电力已经宵了酉年历史，建国前，从1 8 9 8 笮山东有电开 始到1 9 4 9 荦5 0 多年的时间蔗，电嘲和国民经济一样发殿速度十分缓慢。1 9 4 9 年 残，薪串匡成立之箭，蠢东毫瓣袭毫装橇容量仅1 3 万手嚣，年发龟鬟只鸯2 0 9 亿 警嚣聪，虫零全鸯入均煺龟墩仅套4 5 予瓦对。解放后，经过几代人的努力，山东 墩力快速发展，与时俱进。截止到2 0 0 5 年底，山东电网全省缆电装机已达3 7 4 2 万千瓦，当年发电量达到1 9 1 1 亿千瓦时，均膳全国各省、市、自治区第二位。山 东电两已发蔗成为以舒万予瓦税缀和3 0 万千瓦穰组为主力税型，瑷5 0 0 k v 耪 2 2 觫v 秀主瓣架酶嵩参数、惑毫压、毫爨动讫熬瑗代纯纛鼹。 全省3 5 予扶及殴上各电压等级主变容量l ，1 5 亿予伏安，线路长度5 1 万公熙。 5 0 0 干伏变电站1 6 座、5 0 0 千伏主变压器7 3 台、变电容量1 7 3 3 4 万千伏安，5 0 0 千伏输电线路2 8 条、2 7 3 6 公里，2 0 0 1 年初，山东电力超高魇公司成立，主要负 责由东省内5 0 0 予伏变电菇、输电线路静检修、运行及酲常维护。5 千饫交龟活 分蠢予济南、溪簿、滚坊、鬻岛、舄照、藜湃，滨髑、秘城、枣窿、济字，德髑 等十一个地带，并在全蹦第个实现5 0 0 于伏坯网逡行。2 0 0 4 年3 月，历史性地 实现了山东电网与华北电网联网。按照电网发展规划，“十一赢”末，山东电网的 5 0 0 k v 变电站将达到2 7 座，变电容量达3 2 7 5 万千伏安。1 1 j 出东电掰交耄嫱无人篷瑷基本情况： 1 、由衷瞧羽薅着变电站选动r t u 技零和巍动化水平约不蕻提巍，予9 0 年代 中期逐步对3 5 k v 至2 2 0 k v 变电站实施一系列无人值班改造，随着变电站综合自 动化技术发展的逐步成熟，山东电力抓住城农网改造机j 黢，对变电站无人值班进 行了三年的灾腌觑划。用三帮时间实现这一目标，时阿紧，任务重，而最需要大 豢的资金藉援术支待，钎对这一馈况，融东奄裾蓄先铹宠7 总体袈划，将这璎王 撂纳入基建、技改及城农婀建设改造工携，并指导器电数竭开嶷无人值班工作规 划，厕时组织专家组对规划进行审查，保证了舰划质量，为变电站觉人值班工作 l 羹定了爨籍熬维织秘资金缳汪，2 2 0 k v 及澄下变耄蘩无入穰疆改造懿成熟技本农 管理缀验可以借鉴，为5 0 0 k v 变电站无人值班综合自动化系统的实施擒供了技术 保障。 2 、毽全无人蕊臻骞关耘准、豢l 度，王圣挈蠢据霹依。铃越出东省嚣袋变电遮无 人值班置作的经验教训，通过大量调查研究，对变电站无入值班工作做了进一步 规范，制定了相关的翘定和办法，其中：2 2 0 k v 及以下变电站实施无人值班集中 篮控技零原禚( 试舒) 对无人镶班交龟菇瓣改造疼容帮标壤迸行了纛熬；2 2 睡v 及以下变电站实施觅人值班集中岗位工作规窳( 试行) 明确了集中监按以后的岗 位职能。随着无人假班变电站数懿的增加，变电站鞠运行管理阅题就显褥尤为突 出，凳魏，由东电力集霞公司裁定了运行巡褫标准卡，掺霉和筑范搽俘获值班 人员的气作行为，确保变电站的安全运行。上述标准、制度的制定，为变电站无 人氆璇玉作奠定了鼹好的组织帮技术保证，这些管理制度和标准为5 0 0 k v 变电站 实现无入值班提供了制度傈障。 3 、保证变电站光人值班工依的继续推进，通过城农网建设改造工程的实施， 逐步对掰辖变电站遴学无人蕴班改造，不断加强操终队的管理，落实责任制，加 强盗督，管理成效鞠鼹，交毫站毙入直斑工俸取得了可喜豹戒栗，截壹戮2 0 0 0 年， 全省5 3 4 座变电站( 不包括当时的5 座5 0 0 k v 变电站) ，霄3 6 8 座实现激人值班， 无人缎璇摩达到6 8 5 。超额完成了2 0 0 0 年6 5 的计划任务。2 0 0 1 年冤入值班豹 工作熏患是市区豁交龟站和2 2 0 k v 交电站，绒合城农隧王校薪改造7 0 魔变电菇， 无人值班率达到8 0 。2 0 0 2 年9 月，山东电力系统直属2 2 0 k v 及以下变电站均已 实现无入僮班方式遮霉亍。可见出袭电阙变电站薏入值班工佟草有成效，走在了全 国的静黼。 目前5 0 0 k v 变电站已经采用丁综合自动化控制系统和电网在线监控系统，采 用了交魄菇智能巡视系统、操作黎自动生成系统、m i s 系绕运行记录、技术资料、 设备缺陷、工作票的数字传输辩逐步实珑全郝变电站的遥测、遥信、遥控、遥谖、 遥视，为5 0 0 k v 变电站实施无人值班创造了技术条件。由于5 0 0 k v 变电站都是枢 纽交毫旗，篷班人爨较多，雹内一些毫网豹5 0 0 k v 变电站为科级建制，全站人员 多达5 0 余入，山东电网5 0 0 k v 变电站值班人爨较少，器薪键仍采用有入键班方式。 根据山东电力集团公司“十一五”电网发展规划，2 0 1 0 年5 0 0 k v 变电站将达到2 7 2 悠。面对日髓增多的5 0 0 k v 变电站和5 0 0 k v 变电站运行入员奇缺的实际情况， 5 0 0 k v 变毫涟实袋无入僵斑遥在黧睫。逶过各部门彝专娩豹共同努力，囊东电秀 怒裹嚣公霹忍实现7 扶有人镶班囊无入篷班鲍逐步过渡集控站及操撂致豹运 符管理模式。1 4 】 1 2 综合自动化系统在电阏中的应用 随着国民经济的持续发展，电网装机容量迅速发展，电力供应紧张状况已暂 时得到缓解。但随之两来的闷题便是输电网薄弱，电压质量和电网结构滩以满足 用户对供电质量和可靠性的袋求。国家电丽公司综蕊全局，浚定将工作鬟点瓢侧 鬟系统耄源建设转移舞掰重彀疆建设帮改造上，并裙碜提出毫孵建设帮改造菇矮 茭靠科技进步，爨燕电耀建设积改造过聪中驰皇动徙水警，适应电力体制改革的 发展要求。 现代科学飞速发展，使得实现变电站无人值班成为可能。变电一次设备可靠 住的提高，如变聪器分谈头的电动调节槐构开关、刀丽、按缝刀潲等设备的电 气操依梳梅露靠宠善，缆运夯控裁及操佟安全萄靠，为安凌交邀嚣设备逡方控镁 及操撂提供了坚实豹基越；微枧保护的广泛应用，使变怠站自动化水平取终了实 戚性的进展；变电站综岱自动化系统的广泛应用大大提高了变电站的自动化水平； 网络通信技术的推广使得远稷监视和控制成为可能，光缆工程的建成使用，为大 容量的信息传输及交换罐供了高速公路，傈证能够更静麓实现变电辩遥灞、遥僚、 邋税、遥控、遥落麓瑶施。鬈爆交毫站缀合鑫动纯技术，霉戥提塞魄霹豹安全， 经济运行水警，减少变电站的基建投资，提高变电站自动化水平，并为攒广变电 站无人值班提供了有效手段，也为缮故处理和恢复系统提供了基础条件，并将最 终提高电力系统的自动化和管理水平，胤而已成为漕前图内外电力正业推行技术 遴步的蘧点接术之一。” 丸卡年代，我国舜始疆利秘生产集枣式的变电站起动纯系统，最早应翅变泡 站综合自动化系统是浙波金华5 0 0 k v 双龙变电站，9 7 年1 2 月投运，综合自动化 系统由套南瑞公司提供的b s j 一2 0 0 变电站监控系统和5 套s i e m e n s 公司的分别位 予每个继电保护小童内的l s a 。6 测控装鬣和l s a 7 防误装鬻组成。每次事故发嫩 3 辩，综合自动亿系统都能准确缝记录事敬静全过程，为敢障分析、及时懿理事故 提供了支持籁帮动。1 9 9 7 年1 2 秀凳1 9 9 8 年1 2 月，在歪零翅瓣操接孛透j 窭枣动纯 系统共进亏亍t1 0 4 2 次控制操作，匿确搴达到1 0 0 。投产期间，共进行控制试验 9 6 2 次，正确率也达1 0 0 。通过综合自动化累统进行倒闸操作，操作速度比常规 变电所提高约1 5 2 0 ，一次设备的操作速度至少提高5 0 以上。 2 0 0 1 年裙建成并授运的5 0 0 k v 南嫠交龟活是兰映遴密电力豹莛要输变电工 程，溅控系统采雳啥德藏疆方公司c s c 2 0 0 0 系统，它是宠全戆综合舞动他系绞、 完金的分层分毒式系统、保护与控制设豢完全下放至开关场。是我煽此前唯一实 现上述功能的分布式变电站综合自动化系统。除了汗关、刀闸、电抗器的自动投 切、主变分接头自动调节等功能以外，该监控系统能够方便、邈捷的进行保护的 软压板投诱、傈护定值瓣上传下装、每翁离颗逶道的试验、旁路钱貉继奄保护定 蕊送静叁动切换等功毙，无须蓉班人吴频繁地去缳护，3 、羯进行操终。 随着国内综会自动化系绕的不断发展成熟，综含自动化系统能满足及时地向 变电站值班人员和调度人员提供详细的信息，甚至可以提供改变系统运行参数的 备稀参考性意见，对变电站的安全、经济运彳亍提供了强裔力的技术保证，对综合 鸯动亿系统掰言，服务辩象不在交滗站蠢，蕊是在远方静调度中心，综会鑫动能 系统可以潢足5 0 0 k v 交瞧站光入值班的鬟要。1 2 l 1 3 变电站实现无人值班的目的及意义 交邀站懿运弦警理主要蠢题静模式：一是蠢人馕班，= 是茏入德班。 所谓无人值班变电站是指没有固定值班人员在嶷电站就地避行目常髓视与操 作的变电站，变电站的日常操作和监视由监控中心或操作队通过调度自动化系统 的三遥绒西遥功能来进行。元入值班变嘏结通过本辩的运动终鳊装置r t u 成综合 鸯动弦装置，将各个主蘩设备戆运行数豢，包疆毫耀溱浚、开关类竣冬熬邀气袋 嚣、压力，激度傈护以及囊动装嚣的投切状态等，经信息通道送至运行监控中心 及操作队部，可自动生成各类图文信息和报表，以便监视、查询和比较。由于逐 行监控中心和操作队负责了原有变电站逛行值班人颤的绝大部分职费，交电站贼 无需专门的德班员，可大大减少运行值磷入员，达期减入增效的蟊的。 4 按照由东电力筵高压公蜀人员配置，实现5 0 昧v 交耄涟静无入毽骧已经十分 必要。超高压公询监控中心己姥成，利用集豳公司丰富的光纤通道资源，可以将 变电站的实时信息，诸如遥测，遥信、遥视簿俦输至集控站，为监控入员提供详 实的焚窀菇实时髂患，为5 0 0 k v 变电菇无入值班提供有剃盼保障。两隧着交电菇 综合翻动化水平的不断提高和人员的相对减少，实现5 0 0 k v 变电站的笼入值班也 已具籀条件。随罄5 0 0 k v 电鄹娥摸的不断扩大，集控站的建设，便予燧行人员更 加清晰、直蕊、方便地掌握电网的运行情援，可以提高电两髂安全、经济运行承 平，减少值班人员的工作量，为事故处理和恢复系统提供援详实的资料，并为推 广变魄站无入值班提供7 有效筝段，是变电站实现无人值班的嘉要，怒提拜变电 站监控管理水平的需要，是创建“国际一流”电力公司的需要，交电辩的无入值 班已成为当前国内外电力工业推行技术进步的重点技术之一。 隧麓逛鼹规摸熬迅速扩大，咆基等级和瘀动毒 ：承平静不断提高，热强辩接避 步和使用高新技术，就成为电力企韭提高经济效益，改善缀营管理的爨点问题。 实旋变电站无人值班是电力经营管理的重点问题。实施变电站无人值班是电力企 鼗转羧秘澍，改革挖潜，实现减入增效，提撼劳动生产霉黥有效途径。麸国内、 外电阚的发展来看，变电站实现凭入值班是曦两的科学管瑗水平和科技进步的重 要标惑。因此，在发然国家的电网中，无人值班融从3 5 k v l l o k v 扩大到了2 2 0 k v ， 嚣翦荛兹蠢委毫毫缀等级豹交电游发震。【3 】 炎电站实现无人值班的意义猩于： 1 、实现无人值班有利于提黼电网管理水甲 一 2 、实现无人缀壤骞利于提菠电滔安全经济运褥承乎 3 、实现无人值班有利于提商电力企业经济效益 i 耐对于5 0 0 k v 变电站，实现光人值班综裔自动化系统除了以上三点以外，可 鞋： 1 ，迸一步提商电网的安全稳定运行水平 2 ，进一步提升5 0 0 k v 变电站设备技术水平 3 、大夫簿惩5 0 0 k v 交电懿靛综合造羧 4 ，减员增效效果显著 5 、促进电力工业的技术进步 综上所述，由东电黼5 0 0 k v 变电菇笼入蘸班综含鸯动他系统静实现楚十分必 要戆，必须尽快实施。 1 4 本文研究的主要工作 由于变电站绦合自动亿系统的建设释改遗是徽麓计算梳技术、数字僚号楚毽 技术、大麓搂集成窀貉技术秘透露技术筹裹科技积现 弋黪理手羧魏集孛皮建，楚 传统变电站土建建设、电气安装、运动、通髂的一次重犬变革，丽熙这场变革将 随着各种高科技的不断发展而继续深入。因此对于参与电网建设、运行管理的电 力工业第一线的生产技术人员，提出了一个崭新的谍题。本文将从不同角度，多 方面阐述综禽自动亿控南l 系统在5 0 0 k v 菇入穰班交瞧菇孛静应糟，辩5 0 0 k v 交泡 棼无人後班缘会垂动豫掇糕系统豹安瑷避行7 痰裂。然爱瓣实现5 0 0 k v 交毫站笼 人值班的综会自动化系统进行了设计和实施，对5 0 0 k v 变电站无人馕班综合自动 化系统的主掇制站及分控制站进行了主要系统软硬件设计，包括实现5 0 0 k v 变电 站无人值班的辅助系统如变电站的在线旅溺、调度融动仡系统及运行监控中心的 辅助决策等的梅成迸幸亍了分耨。最菇给& 了5 0 0 k v 交窀站无入馕班的集控潞及撩 毒罄驮豹运行管理模浅，以适应5 0 0 k v 变电站综合自动他控利系统集中监控躲霉要。 并从技术的角度出发，较全面地阐述了推广5 0 0 k v 变电站综会自动化系统 的必要性、紧追性、可行性。本文的主要工作是： 山东电两5 0 0 k v 变电站实珑无人值班综合自动佬系统的可行程分轿； 出家灌耀5 0 0 k v 交毫姑实瑗无天僮褒综合鸯动纯系统蠡鲁设诗与实瑗； 给出了5 0 0 k v 变电站笼人值班豹运纾监控中- 厶、集控站及操 作队的运行管理模式建议； 分析论证了山东电网5 0 0 k v 变电站实现无人值班的经济效益及推广价值。 6 第= 耄山东电赆5 0 0 k v 变电蛄无 值班综食壹动壬匕系统 总体方案 2 1 山东电嗣5 0 0 k v 变电站无人焦班的总体要求 交电站珂否进行无入值班，主簧取决于交电站的技术含鸯和乖羊擎运杼管理水 平鼢高糕。我钌穰覆由衷迄瑟5 0 0 k v 徐变电设备博猿窥瓣嚣警理方溅，5 0 0 k v 变 魄站无人蓬臻方索考虑如下： 在山东电力超尚压公司总部设立运彳亍监控中心，建成功能完善的s c a d a 系 统，对山东电网所有5 0 0 k v 变电站进行集中黢视和控制并在运行监控中心设立揲 律队，负责片区5 0 0 k v 变电菇的搽作、运行维护、事故簸瑾、设备巡褫等运行管 瑗工终。稷鬻毫弼迸一步发震懿簿浇，程5 0 0 k v 交逛菇比较集中夔备令弦逸等她 设立操作队，建设监接羚站，把这些操终队所警辖嬲变电站运行信息分别送至该 运行值班室。最终实现所有5 0 0 k v 变电站综合自动化系绕的无入值班。嗍f 6 l 根据变电运行和电网调度管理的要求及2 2 0 k v 变电站无入值班的改遗经验， 我们认为成立的运行监控中心和交电始簧这嚣戳下条件： 1 、交魄站端疑各综合鑫动 二装曩或动裁宠善缎r t u 。签控中，办s c a d a 系 绞对变电站传送的信息姥够分析、处理釉显示。变电站黢控系统和电网调度自动 化系统主站的各项技术指标至少应满足地区电网调度自动化劝能规范的要求。 2 、选择使用可靠的通信通道。日前可采用光纤为主、微波为辅的方筑。 3 、交嘏站采信并循送运行篮控中心筋主簧信惫应琶摇： 遥涎量 电气量：各级母线端电魇、所用变电压、直流母结电压；线路，变压器、并 联高压电抗器、并联电容器等主要设备的电流、有功功率，无功功率等。 非电气豢：主变压嚣、高压电抗器酒温、断路嚣s f 6 气体压力、液垂或气魂 视构压力等 遥售量 一次设镣：断路器及隔离开关饿置、主变压器分接头位置。 ， 二次设备；继电保护及岛动装置的授切及动作情况。 4 ，断路器我圭簧隔离汗关装设电旗操作祝梅并霹在釜按中心或省惫力调度 孛心摄终。电力惑容器、毫撬器霹实现远方囊动投切。一些鬓定操传砖 母线、变 隧器等) ，应逐步实现融动操作功能。可以实现远方查询、投傍保护和自动装置的 功能，此功能应具有远方当地闭锁措施。 5 、变电站故障录波系统信息可以传送至运行监控中心。 6 、主变匿器、烹控室、继耄傈护室、藏漉及配龟宠、通讯橇房等桑有蠡动 灭火爨装置及报警系统，芳实瑰襞塞筋远抟。 7 ，装设变愈站远程电视监控系统，实现对变压器、开关、刀闸、站用变等 次设备、保护、蓄电池、唐流系统、通讯等二次重要设备的实时监视，利用红 外探测技术，与暾视蓝控系统配合联动，防范火灾、爆炸、澄漏、失窃戳及恶意 破坏事律，势将图像、声音等信息远程终送至踅离疆整控孛心势蠹酝| s 系统嚣载。 8 、可靠戆一次、二次设鍪 9 、建立套完善的行之有效的运行管理制度，明确调度部门，监控中心、操 作队、检修部门的职责和责任，建立无人值璇变电站的j e 常巡视、维护、倒闸操 作、事故处瑾等系列的运行管瑗祝澍。 l o 、建设一支韭务熬练鹩监控及操律麸鬣，配备必娶豹交遽工瑟窝移动逶嘏 王具，能够快速处理异常帻况和事敖，保迁变电站运行正常。 1 1 、原璞先进、功能稳定的继电保护及安全自幼装置。 1 2 、接地装鬣：综合自渤化变电所接地裟置的设计和施工，应符合现行的电 力行妲标准( ( 电力装嚣静接缝设计蕊范 ) 的蕊定。 壤据上述5 k v 交逛菇实瑷天天蕊疆豹总髂要求遴孬分凝，超巍压公司瘊辖 的5 0 0 k v 变电站实现无人值班具有明显的优势，其主要袭现在： 1 、一次设备、保护及自动化设备健康运行水平提高 目前山东电网共有1 6 座5 0 0 k v 变电站。其中2 0 0 0 年以后授运的变电站是按 综合自动往站设计豹，功髓魄较宠善，其一次、二次设备装备承平较蔫，稻热浚 逡蠢过渡氍露实现变奄站无人毽瑷。 瓤站的保护装置，质量可靠，抗干扰能力强，设备遮行健康水平高；次设 铸( 开关、c t 、刀闸等) 为因外进口或中外合资企业的产品，设备性能优良，能 8 够实现遥控操作；变电沾综会自动化系统采用了进口或国内先进的自动化系统， 能够穰好遣实现交窀懿设备弱综合盆褫及控裁。 较罩建设豹5 0 0 k v 潍坊、疆媾、济褒变电姑其二次设备不具备瓣络邋信功能， r t u 功能单一，变电皴遥测、遥信量少，改造的工作量较大。经过两年的努力， 上述三个老站的控制保护系统改造工作已经蒸本完成，新上变电站综合自动化系 统后可实现变电站无人值班。 2 、由东窀两四通a 达静毙缆遴逶秀无入篮班信惠佟输努下了爨实豹基穑 出东毫耀建设7 电力透绥光缆工程，叛建5 0 0 k v 线路采用7o p g w 毙缆设趋， 势实现在全省电力系统的光缆联网，超筒压公司也开通使用了专用通道，能够实 现大容量的信息传输及交换。 3 、5 0 0 k v 运行监控系统达到了实掰亿要求 簧实现变奄撼戆无入篷班，登须寄一个裁实纾运方簸褪帮搽作，并嚣其舂稳 建蛙黟、可靠性惑黪调发垂动位系统，髑于完成遥控命令豹发送，传输、反较， 结果反馈等。这是变电站能群实现凭人值班的关键。 超高压公司总部建成了5 0 0 k v 变电站无人值班运行监控中心，配置了监视超 高压电阏运行状况的调度自动亿s c a d a 系统，实现了所辖全部5 0 0 k v 交电站盼 遥溅、遥篱信惠静准确t 传，劳霹送行拜关豹遥控，完蔫了零窀蓝溅系绕，气象 嚣凰系统、变电站效障渌波远程传送及自动分辑系统等辅助决策系统；磁变电涟 新上了实况电视远方监视系统，为远方海故判断提供依据，使得迅速查找、处理 攀故成为可能，为5 0 0 k v 变电站实现无入值班打下了坚实的基础。 综上所述，5 0 0 k v 嶷电站实现远程签控技术已缄成熬，虽然酱内述没霄5 0 0 k v 受邀絷实瑷兹人壤班案审夔接懿先铡，魏运死筝，幽袭魄网2 2 0 k v 变电站无人嬗 珊已经非常广泛并取摄了成功豹经验，变电站无人值班慰达到铰高的技术和安全 可靠水平，舆各了在5 0 0 k v 变电站实现的基础。只要解决相关技术问题，完善防 火、防盗报警系统，新增远方电视监视系统等，即可对交电站的环境状况、电气 设备绝缘袄狨、开关和谈摈量酌实嚣于数舔进行综合驻褫。褥薛建立懿全5 0 0 k v 燮 跑站瑟入篷班各瑗警理涮度娥定，裁能够实理出东魄嬲联毒5 0 0 k v 变逛站载无入 慎班。 通过总结经验和对图内运行的5 0 0 k v 变电站的润研，我们认为在山东电网实 辞 藏5 0 0 k v 变电菇无入值班己成为可能。所以由东窀两在衾莓率先实蕊5 0 0 k v 交电 站无入篷班耱集串整控在技术上燕完全弩露黪，5 0 0 k v 变电懿实瑗戈久镶舞将舞 龛国之先河，具有重大爨义。 2 2 变电站综合自动化系统的主要内容 邋年来随着彀弼向超高聪，趱距离、系绫化方向豹发展，使原来变电站i 目的 镣理模式已经不能适应发展的需要，在这种情况下变电站综合自动化系统应运而 壅，因此可以说它既是现代科学技术和现实擞产力的具体结合，又蹩管理模式的 燹新抉代。所谓交电站综合裔动傀控镪系统麓将交龟站的二次信怠( 包括控箭设 备、嫠号簧输、煞逛缳妒及鑫番装嚣、远动装萋) 联爱微极技术，经过秘戆熬燕 掰组合，实现售息共享，对变电站实藏自动数控，测量、控制翱协调的一秘综会 饿的自幼装鬣。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视 屏幕化、运行管理智能化四种基本特征；其结构有分层分布式( 是将交电始信息 的采集聒控蒂1 分为管理绒、站弪级和现场缀三个缀次分嫠布置，保护单元分布式 鑫嚣兹一秘结梅形式) 、集串忒( 是采用功能较强的多c p u 诤箕规扩凌其i o 及外 部接口，进行集中配屏，总按单元在采集全站数据后在避行集中处理，分配及传 输) 两种常见的结构。通过优化的结构和强大的自幼化功能，综合自动化系统能 及时的向变电站值班人员和谪度人员提供详细的信息，甚至可以提供改变系统送 行参数麓各稚参考经意觅，辩变电菇琵安全、经济遮行提供了麓有力静按零徐谣， 对综合窦动他系统嚣言，照务对象不在变电站内，掰是霆远方魈调发中心。 1 9 9 3 年初已荫3 0 0 多套炎电站综合自动化系统在德翻及欧洲的锫种电压等级 的变电站运行。另外美国、e l 本、澳大年u 亚、加拿大等国家已很早就实现了变电 站综合自动化。由于变电站在电网中的缝位十分重簧，所以其自动纯是电黼自动 能的墓勰和鬟熹。我国对交电站综会自动佬懿磷究、抒茇移痘麓舞始乎筠氆纪鞠 年代孛莲期，鳃零代逐灏形成裹潮，露瓣已缀发展戏一个捆对独立的领域。多年 建设和运行实践证明：当代电网中变化最大，效益殿明显的莫过于变电站的综合 自动化了。变电站实现练合自动化控制系统，推进了电网自动化和调度自动化的 进展和技术承平的提高；同时变电站综禽舀葫化的笈震，使供龟部门提出的“减 l o 入增效”工作得以成功实现，取 ；铎了明显的经济效益和社会效益，提高了电办企 渡酶劳动生产率，促避了电鬻的安全稳定运行，箍透7 魄力黧产管理静琥健毹， 瓣提毫毫露蕤安龛、经济运移农平也起了积极撂熙。 5 0 0 k v 综合自动化系统不是简单地在变电站安装一套自动化设备或远动终端 装置( r t u ) ，实现“兰遥”或“删遥”功能就可以了，衙需嚣整个电网的建设、 改造和运行紧密相关，它涉及变电站自动化技术设施、劳动机带j 、瓶章制度等诸 多方瑟的困豢，麓一顼系统工程。1 、簸鲻的依据、酱褥：5 0 0 k v 交毫站综合蠡动 纯系统熬袈划瘟敬事定憨电嬲一次短划、调发鑫动健援划窝远售掇划鸯彼撂，只 霄当电网的结构朔变墩站的布局以及交电站接入系统的方式确定之后，才能对 5 0 0 k v 变电站的管理模式和技术装备进行统的规划；总目标是为提高电网的安 全、可靠、经济运行及电网的总体经济效益。2 、规如的主要任务：( 1 ) 确定艇模 帮建设次亭；( 2 ) 确定5 0 0 k v 交惫菇豹接入方式稻警莲模式；( 3 ) 确定变电辩鑫 动纯系统臻缝及鼓本装器；( 4 ) 确定交漱旗熬遗绩方式及售患传输要求。3 、毅划 的编制、审查和实麓：由于5 0 0 k v 变电站综念自动化的特殊 生，因此在规划的编 制过程中应零可熊的将所需资料( 电网资料，电网调度自动他资料、电阏通信资 料) 收集齐全，并应征求电黼的计划、生技、调度及变电维护等部门的意见；规 姗的审查内容包括：( 1 规麓兹年羧； 2 ) 本建嚣综合舞动佬变毫港懿瑟俸规模； ( 3 ) 本遗嚣5 0 0 k v 变电兹缘会鑫动化总妁技零本母；( 4 ) 本地区5 0 0 k v 变彀蛄 综合自动化总的投资。规划的实施是一个从设计、施工、运彳亍管理、检修维护迸 彳予全面管理的过程，为达到规划设计要求，必须充分注意并解决好以下问题：( 1 ) 实施计划应与电网规划的运行方式相吻合；( 2 ) 实施计麓应与电瓣调度自动能及 邋蓓静建设籀衔接；( 3 ) 对额建交毫站秘运嚣孛熬变电站应嚣建裁塞戆援塞建设 粒改造要求( 4 ) 稿好工程设诗，把好设计关；( 5 ) 实戆计划应先易后难，分期分 批实现；( 6 ) 通傣通道的建设应与电网建设同时实施。 优化设计为变电站综合自动化系统建设提供技术指释和保障：由于变电站综 念自动亿尚处于发展成熬阶段，国家电黼公霹虽先后颁布了一些意凳_ 稻簧求，毽 瓣兹关予这方瑟懿设诗麓程势来歪式颁露，戮鼗设诗单缎必须双实残龟鄹戆安龛、 硝靠、经济运行，保持对变咆站运行参数( 潮流、电压、主要设备运行状况) 为 基本出发点，并充分考虑综合经济效益，达到设计的最优化。1 7 l “ 第三章5 0 0 k v 蛮患站无人值筑综合宣动化系统的硬释设计 3 1 变电站信惠采集系统设计 前章我们对5 0 0 k v 变电站综合自动化系统的技术可行性进行了讨论，提出 了交嫩旗综合鑫动豫系夔舞够瀵足5 0 0 k v 变毫棼无爻覆斑熬嚣要。零入在慧结 2 2 0 k v 及以下变电站无人值班综合自动化系统构成的基础上，下面我们具体讨论 5 0 0 k v 变电站综合摩动化系统的设计与实现，给出了5 0 0 k v 变电站无人值班综合 蠡动纯系统静硬 孛设计，箍出了5 0 0 k v 交奄滔综合蠡移像蓉统实现无入蓬斑豹辘 助决策系统的构成。 变电站数据采嶷系统要满足5 0 0 k v 变电然无入值班综会自动化系绫静要求， 为了综合全面地统计变电站所裔设备的信息，本数据采集系统应采用完全分层、 分布式变电站综合自动化系统究成变电站设铸的保护、测照、监视和掇制。本系 统买蠢下疑穗煮； 分布式系统 将傈护功能和测控功能按对象进行设计，集保护、铡控功能于一体，保护、 溅筏蕊穗互独立又程互融合，绦护、测控偌麓子毒卡算褫惩络与交电站艨诗算瓤簦 控系统交换数据，减少大量的二次接线，增加了功能，节省了投资，掇商了系统 可靠性。 为了支持标准遥信协议，歼放性好 我们应采用电力行业标准0 l 厂r 6 6 7 1 9 9 9 ( i e c 6 0 8 7 0 * 5 1 0 3 ) 规约，提供保 护霹溅趁鸵综合遴落，实嚣毪袋，霹嚣经裹，其毒不霹厂家黪藏嚣毅约黪互臻捧 性，鼹一种开放式的总线。 采用先进的瓣络结构 游层提供双竣太弼结梅，霹遮鬻竞纾瓣终；闯隔瑟繇鸯设备采耀双w o r l d f i p 现场总线，通过网关实现f 日j 隔屡与变电站层联系，具有比较好的可靠慢和灵活性。 支持硬件对时网络 为g p s 硬件对时提供网络方式。g p s 装置只需给出一副接点，通过个网 络，即可对所有设备提供硬件对时，避免了以往为每一个设备提供一副接点及一 对连线的麻烦。 开放式设计，资源共享，方便使用维护 开放式系统设计，组态完成监控功能完整提供保护信息功能及保护录波分析， 基于w i n d o w sn t 设计，可靠，安全。 分层分布式系统结构示意图如图3 1 所示。我们将该系统从整体上分为三层： 变电站层、通信层、间隔层。 3 5 k v l o k v 升关间隔 5 0 0 k v 2 2 0 k v 开关问隔 图3 1 分层分布式系统结构示意图 问隔层主要由保护单元、测控单元组成。测控装置能够解决装置在恶劣环境 下( 高温、强电磁场干扰，潮湿) 长期可靠运行的问题，并在整体设计上，通过 保护、测控装置有机结合，信息交换，减少重复设备，简化了设计，减少了电缆。 l3 通信层支持单网或双网结构，支持全以太阙，也提供其它网络；双网采用均 衡流爨管理，有效地保证了黼络佟输的实时糯和可靠性；通信协议采用电力行妲 标准溉约，w 方筏蘧实现不褥厂家能设备互滚：选用滗纤缀鼹，增强遴信撬惫 磁于揍能力：提供远魂逶售秘筢，霉豢不霹懿痰约海不鬻静秘凄掰残集控筵转发 零霹斡落惠缀文；蒯臻g p s ，支持硬锋辩酵题落，减少? g p s 与竣备之闯豹连 线，方便可粒，对对准骥。在通髂层，簧采用网关代替浆些自动化系统中常用的 通信控制器，其最大好处是，其一，安全性。网关起着类似服务器的作用，遣接 网络各个节点，可将安全措施与通信功能集一体，可有效地隔离网络外部的影响： 其二，网络歼放憔：这便于避接不同制造厂家的设备，避免被拴于给定时间的特 殊开发或受控于极少数供货厂商：其三，网络可扩充。允许人们改变和修改部分 系统而无需较大的费用汹。 交宅站艨我稻采臀了分希式系统结梅，箍供多释缓绞影式，霉茨是擎税系统， 芬可是多橇系统。这撵其毒芡活热努，琴靠性裹，星方便系统扩震。交惑蛄层强 变电馕班人员、调度运行人员提供变电站监视、控铡和管理功戆，磐预友好，。易 乎使餍。组件技术使用，实现软件功能“即插即用”，能很好地满足综合自动化 系统的需要。 分朦分布式变电站综合自动化系统采用先进的技术，精心的设计，使变电站保 护和测控既糟对独立又相互融合，保护装置工作不受浏控和外部通信的影晌，确 僳保护装置酶安全往稻w 靠筏，同时叉实现信怠共享，为交电站综合宣动仡提供 一个完整静解决方案。倍动予先遴豹诗箨梳掰络逶信技零，实凌交瞧菇蠹外各予 系统、装爱浆薅感交换，交惫涟综会自貔讫系统不仪支持各秘邀压等缓交逛站联 嚣豹保护、装视、控铡功能，还提供变壤站垒动化掰震的各静撼毅应用功能，如， 高压、超离隧变电站中所需的故障信息、录波信息分析和处理功能，为变电站安 全、稳定、缎济运行提供了坚实的基础。 该变电站数据采集系统主要功能还有：数攒采集和处理、超高压线路和低压馈 线保护和测撩、备自投、低周减载、自动同瀚、电压无功控制等自动控制功能、 t 4 数据统计和处理，如电量统计、电压合格率缆计以及主变负荷率计算等、异常和 辫故报警及处理、保护及故障信息管理和处理，能够完全满足5 0 0 k v 变电站数 据信息采集的需要。1 1 0 l h i 3 2 变电站在线诊瑟及专家系统设计 长期以来，一次设备绝缘监督一奁沿甭停电预防往试验静方法，僵诧方滚现 溅越来越不遥应彀力系统发黢戆嚣要，楚不逶会5 0 0 k v 篷弼发展静需要，圭要表 现在以下几个方磁： 酋先，高压电气设备的预防性试验所施加的电压为几千伏至数十干伏。远远 低子设备的运行电压5 0 0 k v ，而研究表明设备的绝缘特性与所施加的电压有关， 嗣此，常规往的预防毪试验结果很难以爱映5 0 0 k v 运行率的设备静绝缘情流。酱 经有酸试舍格赘设备投入运露，苓久载发生终缘援棼事赦懿蟪滤恭怒臻逶。其次， 按謦电颓试憋方法监督设备绝缘只能周期性进行，褥周期之内的设备绝缘突变无 法及时反映。再次，电阔容赞不断增大，设铸的数量日盏增多，停电预试成为一 项庞大的工作，不但要大大增加人力，频繁的僦闸操作也构成了系统的不安全因 素。另外一整设备箨电瞪难，以至不能按麓预试。 显然，搏毫送行预防蝗试绝缘篮螫方法爨不适痖龟力系绞安全生产秘发展约 要求。绝缘魅督的自动化不儇需要而且完全可能，丽作为5 0 0 k v 变电站综合自动 化系统的一部分已提到议事日程上朱。 据有关资料，国外许多电力公嗣从二十世纪7 0 年代就开贻研究并推广应用变 彀设备在线湓测j 稀带奄瓣量授术，在我掰二十篷纪来，隧着毫气产鹣翻造工艺强 嫒量豹提裹，因设冬割造矮爨不良弓l 起豹电气设鍪缝缘攀教弱赦跨丈蝠度下降， 因两8 0 年代中期就有电力系统单缎进行电气设备在线监测的研究，燕要飚的就是 减少停电预防性试验的时间，提高带电诳靠憔，到目前为止，有些检测技术如变 雁器油在线色谱分析、电气设备的红井测量技术等已经非常成熬，并在稔涮设备 鹃绝缘经髭中发簿了重黉靛佟餍。 穗子5 0 0 k v 变电站的重要地位，都分设旃因电鄹运彳亍方式等原蹦无法按周期 进行停电检修，为随时掌握变电设鍪的运行状况，保证紧急缺陷的及时处理和超 i s 高压毫掰高压设备的正常运彳亍，5 0 0 l 【v 变电设备程线诊断及专家系统使掰之孛， 落成为5 0 0 k v 无入德瑷变电站综合鸯动纯系绞静重要蕴成都分。 变电设冬在线诊断及专家系统能够对设备豹绝缘特性进行实时诊断，利用带 电测量和在线测试技术如s f 6 气体微水分析、绝缘油在线测量和带电测试技术、 避雷器带电和在线测量技术、容性试品在线测量技术等，结合现有的技术手段如 电气潦备的红外测湓技术，程设备不停电的情况下自动裣溺设备绝缘穑饿，通过 专家适时诊瑟系统综合分繇羧溅数据，鑫动确定设备是黉绔惫检谬。捡测数据实 现远程传输麓生产指挥系统。根撼绝缘缺陷的发展和变化来确定停电捡修，更好 地遵循“应修必修”的原则，减少停电的随意性，提高供电可靠性，减少停电损 必和人力、物力的损失。 鬃体内容为： 1 、将变毫设备豹缝势测湿技寒、避霉器喾毫髑在线检测技本、容燃试晶在 线测量技术、s f 6 气体水分测量技术、绝缘油焱线和带电测量技术实现更加可靠的 自动化监测，消除人为j l 茳测带来的误差和缺陷。 2 、用变电设备的红外测温、避雷器带电和在线监测、容性试龉在线测量、 s f 6 气体承分溅羹、绝缘油在线藕带电溺量结采代懿箨电预防镶试验结莱。 3 、研铡一套遥对戆设冬绝缘特 堡专家诊瑟系绫，恕设备在线期带毫监测数 据与专家诊麟系统结合起来，自动检测并诊断设备是否俸电检修。 根据在线监测的具体内容我们确定的研究方法和技术路线为： 1 、完善避雷器在线监测设备、变膳器油在线髓测设备，容性试品在线监测 设备，增赭畿路器运行状态在线蕊溯设备帮交篷器铁心绝缘在线篮测设备。 2 、实现检测数据旋数字信号传竣鞠网终共享。 3 、确定专家适时诊断系统中设备缺陷判定标准，并进行专家适时诊断系统 的编程。 目前我圈的绝缘在线监测技术发展逐步成熬。经遂多方谲研，5 0 0 k v 无入德 臻交龟菇综余鑫动纯系统设谤采瘸蓬内玩较毙避鹃c f 吨0 0 0 型绝缘在线整测系 绞。确定了最终设备设计方案，变电邀褒线监测垃鬻及电缆走向图如图3 2 所示： 图3 2 嶷窀站在线篮测位置及电缆走向霞 厂家摄供的设计还是采用m o d e m 通讯，速度慢、效聚差，无法实现元人值骥 鹣远方益溺。为j l i ：我稻通遭畿漓资祷私咨诲专监人员，为配含5 0 0 k v 无入僵斑蹙 惑筵缀合鑫糖琵系统改建孀蹲卡遴遂缀务器连接翦、螽套撬，垂数撂采集系绞泉 采集传送信息。这样就可以巍整个广域网上进行通讯，并可突现远方监测。 绝缘在线盔涮系统谨诗舔毽稽滋魏鬻3 3 所示： 图3 3 绝缘在线髓测系统设计原瑷框图 缝缘在线簦瓣系统安装淤爱，我髓爵敬遗逡缝捷蘧蹙看设备熬各释数撼。 圈3 4 、图3 5 是5 0 0 k v 变电站综合自渤化系统在炼箍溺的主糍5 0 0 k v 避臀