王智卜 趙志辰 王 津 衡水供電公司調度所 河北衡水 053000
摘 要：近年來，隨著“兩網”改造的深入和電網運行水平的提高，大量采用遠方集中監視、控制等自動化技術的綜合自動化變電站投入運行，既提高了勞動生產率，又減少了人為誤操作的可能。采用變電站自動化技術是計算機和通信技術應用的方向，也是電網發展的趨勢，但同樣也不可避免地帶來了一些問題，如變電站自動化系統的技術標準問題，綜合自動化變電站運行和檢修的管理體制等問題�；谶\行經驗，本文介紹了什么是變電站自動化系統，從技術、管理、人員素質等方面闡述了當前變電站自動化系統實際應用中存在的若干問題，針對這些問題筆者給出了一些建議。
關鍵詞：變電站綜合自動化系統 站內監控功能 通訊規約 設備選型 調度自動化 RTU
0引言
變電站自動化自20世紀90年代以來一直是我國電力行業中的熱點之一。它既是電力建設的需要也是
市場的需要，我國每年變電站的數量以3%--5%的速度增長，每年有千百座新建變電站投入運行；同時根據電網的要求，每年又有不少變電站進行技術改造，以提高自動化水平。近幾年來我國變電站
自動化技術，無論從國外引進的、還是國內自行開發研制的系統，在技術和數量上都有顯著的發展。
但工程實際當中，部分變電站
自動化系統功能不能充分發揮出來，存在問題較多，缺陷率很高，不能實現真正的無人值班，無法正常運行。
目前，計算機技術被廣泛應用于各行各業，軟硬件水平的發展同樣給變電站二次監視控制系統帶來了一場革命。從技術角度講，變電站自動化技術也是計算機技術發展的產物，結合微機遠動技術的日益完善和功能的不斷發展和分布式RTU的出現，變電站
自動化系統已經登上了歷史舞臺。
對“變電站自動化系統”(Substation Automation System-SAS)這一名詞，國際電工委員會解釋為“在變電站內提供包括通信基礎設施在內的自動化系統(The SAS provides Automation Substation including the Communication infrastructure)”。在國內，我們所說的變電站自動化系統，包含傳統的
自動化監控系統、繼電保護、自動裝置等設備，是集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，通過數字通信及網絡技術來實現
信息共享的一套微機化的二次設備及系統。它取消了傳統的控制屏、表計等常規設備，因而節省了控制電纜，縮小了控制室面積。
變電站
自動化的內容包括電氣量的采集和電氣設備(如斷路器)狀態的監視、控制和調節，實現變電站正常運行的監視和操作，保證變電站的正常運行和安全；在發生事故時，采集瞬態電氣量、實施監視和控制，迅速切除故障(由繼電保護、故障錄波等所完成)，完成事故后變電站恢復正常運行的操作；從長遠的觀點來看，還應包括高壓電氣設備本身的監視
信息(如斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣和狀態監視等)。
傳統的變電站二次回路部分是由繼電保護、當地監控、遠動裝置、故障錄波和測距、直流系統與絕緣監視及通信等各類裝置組成的，以往它們各自采用獨立的裝置來完成自身的功能且均自成系統，由此不可避免地產生了各類裝置之間功能相互覆蓋，部件重復配置，耗用大量的連接線和電纜。
隨著對計算機技術、網絡技術及通信技術的應用，根據變電站的實際情況，各類分散分布式變電站
自動化系統將各現場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓斷路器柜或高壓一次設備附近，現場單元部件或是保護和監控功能的二合一裝置，用以處理各開關單元的繼電保護和監控功能；或是使現場的微機保護和監控部件分別保持相對獨立。在變電站控制室內設置計算機系統，對各現場單元部件進行通信聯系，通信方式通常采用串行口，如RS-232C，RS-422/485和Lon Works(Local Operation Net work)或CAN(Control Area Network)等現場總線型網絡技術。
變電站自動化的功能，則是將遙測、遙信進行采集，通過現場單元部件獨立完成遙控執行命令和繼電保護功能等，這些
信息通過網絡與遠程通信控制單元和后臺計算機系統進行通信，從而完成了傳統的RTU和變電站當地綜合系統的功能。因此，在現代的變電站自動化系統中，“保護”和“
自動化”專業以及設備界限發生了變化。
目前變電站自動化系統的設計還沒有統一標準，變電站自動化系統的標準問題（其中包括技術標準、
自動化系統模式、管理標準等問題）是當前迫切需要解決的問題。
2.1.1生產廠家的問題
目前在變電站
自動化系統選型當中存在著如所選系統功能不夠全面，產品質量不過關，系統性能指標達不到要求等情況，主要有以下問題：
a、由于我國
市場經濟體制不成熟，廠家過分重視經濟利益，用戶過分追求技術含量，不重視產品的性能及實用性，因而一批技術含量雖較高，但產品并不過關，甚至結構、可靠性很差的所謂高技術產品仍能不斷使用。廠家只要有人買就生產，改進的積極性也就不高，甚至有些產品生產過程中缺乏起碼的質量保證措施，有些外購件的生產更是缺乏管理，因而導致部分投產的變電站問題百出；
b、有些廠家就某產品只組織技術鑒定，沒搞產品鑒定；
c、另外，生產廠家對變電站
自動化系統的功能、作用、結構及各項技術性能指標宣傳和介紹不夠，導致電力企業內部專業人員對系統認識不透徹，造成設計漏洞較多。
2.1.2不同產品的接口問題
接口是
自動化系統中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU與通信控制器、保護與通訊控制器、小電流接地裝置與通訊控制器、故障錄波與通訊控制器、無功裝置與通訊控制器、通訊控制器與主站、通訊控制器與模擬盤等設備之間的通訊。這些不同廠家的產品要在數據接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協調數據格式、通訊規約等問題。當不同廠家的產品、種類很多時，問題會很嚴重。
如果所有廠家的
自動化產品的數據接口遵循統一的、開放的數據接口標準，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據各種產品的特點進行選擇，以滿足自身的使用要求。
關于變電站自動化系統的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統上的變電站
自動化設備出廠時抗干擾試驗手段相當原始，僅僅做一些開關電焊機、風扇、手提電話等定性實驗，到現場后往往也只加上開合斷路器的試驗，一直沒有一個定量的指標，這是一個極大的隱患。
變電站自動化系統的抗干擾措施是保證變電站自動化系統可靠和穩定運行的基礎，選擇時應注意，合格的變電站
自動化產品，除滿足一般檢驗項目外，主要還應通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1MHz脈沖干擾試驗；靜電放電干擾試驗；輻射電磁場干擾試驗；快速瞬變干擾試驗。
2.1.4變電站自動化系統的傳輸規約和傳輸網絡選擇的問題
要實現變電站自動化系統標準化，就要實現傳輸規約的標準化和傳輸網絡的標準化，做到傳輸規約和網絡的統一，才能實現變電站自動化系統內設備的互換性，這一點對于制造廠商和用戶都是非常有利的，對于變電站
自動化技術的發展也是非常重要的。因此，為適應這種形勢的發展，IEC逐步提出了傳輸規約技術標準。
a、變電站和調度中心之間的傳輸規約
目前國內各個地方情況不統一，變電站和調度中心之間的
信息傳輸采用各種形式的規約，如部頒CDT、SC－1801、DNP3.0等。
1995年IEC為了在兼容的設備之間達到互換的目的，頒布了IEC60870-5-101傳輸規約，為了使我國盡快采用運動傳輸的國際標準，1997年原電力部頒布了國際101規約的國內版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林會議上進行了發布。該規約為調度端和站端之間的
信息傳輸制定了標準，今后站端變電站
自動化設備與遠方調度傳輸協議應采用101規約。
b、站內局域網的通信規約
目前許多生產廠家各自為政，造成不同廠家設備通信連接的困難和以后維護的隱患。
1997年IEC頒布了IEC60870－5－103規約，國家經貿委在1999年頒布了國際103規約的國內版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌會議上進行了發布，103規約為繼電保護和間隔層（IED）設備與變電站層設備間的數據通信傳輸規定了標準，今后變電站
自動化系統站內協議要求采用103規約。
c、電力系統的電能計量傳輸規約
對于電能計量采集傳輸系統，IEC在1996年頒布的IEC60870-5-102標準，即我國電力行業標準DL/T719-2000，是我們在實施變電站電能計量系統時需要遵守的。
上述的三個標準即常說的101、102、103協議，運用于三層參考模型（EPA）即物理層、鏈路層、應用層結構之上，是相當一段時間里指導變電站
自動化技術發展的三個重要標準。這些國際標準按照非平衡式和平衡式傳輸運動
信息的需要制定，完全能滿足電力系統中各種網絡拓撲結構，將得到廣泛應用。
IECTC57即將制定無縫遠動通信體系結構，具有應用開放和網絡開放統一的傳輸協議IEC61850。該協議將是變電站(RTU或者變電站自動化系統)到控制中心的唯一通信協議，也是變電站自動化系統甚至控制中心的唯一的通信協議。目前各個公司使用的標準尚不統一，系統互聯和互操作性差，因此，在變電站自動化系統建設和設備選型上應考慮傳輸規約問題，即在變電站和控制中心之間應使用101規約，在變電站內部應使用103規約，電能量計量計費系統應使用102規約。新的國際標準IEC61850頒布之后，變電站
自動化系統從過程層到控制中心將使用統一的通信協議。
變電站自動化系統應能實現不同廠家生產的設備的互操作性(互換性)；變電站自動化系統應能包容變電站自動化技術新的發展要求；變電站自動化系統必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現有的變電站
自動化系統卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復開發，浪費了大量的財力物力。
另外，各種屏體及設備的組織方式不盡相同，為維護和管理帶來許多問題。
在我們現有的綜合
自動化設備中，廠家數量較多,各廠不同系列的產品造成產品型號復雜，備品備件難以實現，設備運行率低。
變電站自動化系統實現的方案隨著變電站的規模、復雜性、變電站在電力系統的重要地位、所要求的可靠性以及變電層和過程層總線的數據流率的不同而變化。如果一個變電站自動化系統模式選擇合適的話，不僅可以節省投資、節約材料，而且由于系統功能全、質量高，其可靠性高、可信度大，更便于運行操作。因此，把好變電站
自動化系統的選擇關意義十分重大。
目前應用較廣泛的變電站
自動化系統的結構形式主要有集中式、分散與集中相結合和全分散式三種類型�，F將三種結構形式的特點簡述如下。
2.2.1集中式
集中式結構的變電站
自動化系統是指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關量和數字量等
信息，集中進行計算與處理，分別完成微機控制、微機保護和一些自動控制等功能。這種系統結構緊湊，體積小，可減少占地面積，造價低，適用于對35kV或規模較小的變電站，但運行可靠性較差，組態不靈活。
2.2.2分散與集中相結合
分散與集中相結合的變電站
自動化系統是將配電線路的保護和測控單元分散安裝在開關柜內，而高壓線路和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統結構。此結構形式較常用，它有如下特點：
a、 10～35kV 饋線保護采用分散式結構，就地安裝，可節約控制電纜，通過現場總線與保護管理機交換
信息。
b、 高壓線路保護和變壓器保護采用集中組屏結構，保護屏安裝在控制室或保護室中，同樣通過現場總線與保護管理機通信，使這些重要的保護裝置處于比較好的工作環境，對可靠性較為有利。
c、 其他自動裝置中，備用
電源自投控制裝置和電壓、無功綜合控制裝置采用集中組屏結構，安裝于控制室或保護室中。
2.2.3 全分散式
全分散式的變電站
自動化是以一次主設備如開關、變壓器、母線等為安裝單位，將控制、I/O、閉鎖、保護等單元分散，就地安裝在一次主設備屏（柜）上。站控單元通過串行口與各一次設備相連，并與管理機和遠方調度中心通信。它有如下特點：
a、簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。
b、減少了施工和設備安裝工程量。由于安裝在開關柜的保護和測控單元在開關柜出廠前已由廠家安裝和調試完畢，再加上鋪設電纜的數量大大減少，因此現場施工、安裝和調試的工期隨之縮短。
c、簡化了變電站二次設備之間的互連線，節省了大量連接電纜。
d、全分散式結構可靠性高，組態靈活，檢修方便，且抗干擾能力強，可靠性高。
上述三種變電站自動化系統的推出，雖有時間先后，但并不存在前后替代的情況，變電站結構形式的選擇應根據各種系統特點和變電站的實際情況，予以選配。如以RTU為基礎的變電站自動化系統可用于已建變電站的自動化改造，而分散式變電站
自動化系統，更適用于新建變電站。
由于微處理器和通信技術的迅猛發展，變電站自動化系統的技術水平有了很大的提高，結構體系不斷完善，全分散式自動化系統的出現為變電站自動化系統的選型提供了一個更廣闊的選擇余地。伴隨著變電站自動化系統應用的增多，無論是新建、擴建或技改工程，變電站自動化系統的選型都應該嚴格執行有關選型規定，力求做到選型規范化。經選用的變電站
自動化系統不僅要技術先進、功能齊全、性能價格比高，系統的可擴展性和適用性好，而且要求生產廠家具有相當技術實力，有一定運行業績和完整的質量保證體系、完善的售后服務體系。
2.3 現行的電力管理體制與變電站自動化系統關系問題
變電站自動化系統的建設，使得繼電保護、遠動、計量、變電運行等各專業相互滲透，傳統的技術分工、專業管理已經不能適應變電站綜合
自動化技術的發展，變電站遠動與保護專業雖然有明確的專業設備劃分，但其內部聯系已經成為不可分割的整體，一旦有設備缺陷均需要兩個專業同時到達現場檢查分析，有時會發生扯皮推諉責任的情況，造成極大的人力資源浪費，而且兩專業銜接部分的許多缺陷問題成為“兩不管地帶”，不利于開展工作。
在專業管理上，綜合
自動化變電站設備的運行、檢修、檢測,尤其是遠動系統的實時性、遙測精度、遙信變位響應速度、信號復歸和事故總信號等問題仍需要規范和加強；對傳動實驗及通道聯測的實現、軟件資料備份等問題提出了新的課題內容。
2.4 運行維護人員水平不高的問題
解決好現行的變電站
自動化系統管理體制和技術標準等問題的同時,還要培養出一批高素質的專業隊伍。
目前，變電站
自動化系統絕大部分設備的維護依靠廠家，在專業管理上幾乎沒有專業隊伍，出了設備缺陷即通知相應的廠家來處理，從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。
要想維護、管理好變電站
自動化系統，首先要成立一只專業化的隊伍，培養出一批能跨學科的復合型人才，加寬相關專業之間的了解和學習。
其次，變電站自動化專業的劃分應盡快明確，杜絕各基層單位“誰都管而誰都不管”的現象。變電站
自動化專業的明確，對于加強電網管理水平，防止電網事故具有重大意義。
3 結束語
近年來，通信技術和計算機技術的迅猛發展，給變電站綜合自動化技術水平的提高注入了新的活力，變電站綜合
自動化技術正在朝著網絡化、綜合
智能化、多媒體化的方向發展。
鑒于變電站自動化系統當前還缺乏一個統一的國家標準，這就需要與之相關的各崗位的電力工作者在實際操作過程中不斷總結經驗，找到其規律性，不能因循守舊，而應根據具體情況，遵循科學、嚴謹的工作原則，用發展的眼光來進行變電站
自動化系統的建設，以保證電網安全、經濟、優質地運行。
參考文獻：
[1] 龔 強 王 津 地區電網調度自動化技術與應用 北京 中國電力出版社 2005
[2] 張繼雄 變電站自動化系統選型中應注意的問題 內蒙古電力技術 2005，02
王智卜 （1978—），男，本科，助理工程師，主要從事電網調度自動化系統運行和維護工作；
趙志辰 （1972—），男，本科，助理工程師，主要從事電網調度自動化系統運行和管理工作；
王 津 （1971—）， 男，碩士，高級工程師，主要從事電網調度自動化系統的開發和管理工作。
