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Technical Articles
0引言
目前，變電站綜合自動化系統已廣泛應用于各級變電站，充分發揮其技術**、運行可靠的優點。綜合自動化變電站與常規變電站相比，引入了許多領域的新技術，對變電運行人員提出了新的要求。
1變電站綜合自動化系統特點
變電站綜合自動化系統具有如下特點：
(1)功能綜合化。按變電站自動化系統的運行要求，綜合考慮二次系統的功能，進行優化組合設計，以簡化變電站二次設備的硬件配置，避免重復設計(如計量、遠動和當地監測系統功能的重復設計)，以達到信息共享。
(2)系統數字化及模塊化。保護、控制、測量裝置的數字化，有利于通過通信網絡將各功能模塊連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息共享。
(3)操作監視屏幕化。當變電站有人值班時，人機聯系在當地監控系統的后臺機(或主機)上進行；當變電站無人值班時，人機聯系在遠方的調度*心或操作控制*心的主機(工作站)上進行。但不管哪種方式，操作維護人員面對的都是電腦屏幕。
(4)運行管理智能化。它主要體現在無人值班、人機對話、操作屏幕化以及實時數據庫和歷史數據庫的建立等。
2運行人員要求
運行人員應積極適應和學習綜合自動化新技術并在日常運行和故障處理中熟練運用。
2.1技能要求
目前，綜合自動化變電站通常包含計算機監控、保護和故障錄波信息管理、微機“五防"和圖像監控等子系統，所以運行人員*須具備足夠的計算機、網絡知識，能夠熟練應用操作系統和相應軟件，并能進行簡單的配置。特別是對監控系統，運行人員應充分了解監控裝置的原理，能正確監視運行狀況；熟練掌握監屏技巧、操作方法和各種查詢功能；能熟練調看保護定值、曲線、報表、棒圖等；熟悉監控系統的常用術語、信號分類、遙控／遙調過程和信息處理流程。
2.2設備巡視要求
綜合自動化變電站的設備巡視應包含“實設備"和“虛設備"的巡視，即巡視中不僅要巡視查看每個具體的裝置，還要對監控后臺系統中的全部信號(光字牌或遙信表)、遙測量、通信工況、歷史報警信息、畫面刷新等進行定期巡視檢查。綜合自動化變電站監視信號多，一旦漏掉某一個報警信號，該報警很可能長期存在，直至釀成事故，因此應定期進行*面報警信號巡視檢查。另外，如果短時間段內操作過多或發生事故，信息就會增多，而實時報警窗儲存的報警信息量有限，超過儲存容量后，系統會自動將先發生的信號自動轉存到歷史報警庫中，因此*須每天按時檢查歷史報警庫中的報警信息。
3簡單故障判斷
監控系統通信中斷：由于通信鏈路等多方面的原因，往往會導致在連續詢問某裝置后仍沒有應答報文，監控系統會認為該裝置通信中斷，從而產生報警信息，但再次詢問該裝置時又有應答。這種通信不暢一般不影響運行，信號也不會丟失，但若較長時間不能恢復，則應及時通知維護人員處理。
遙控不成功常有的情況：(1)不讓選位，是由于用戶未登錄或未授權、系統組態錯誤、“五防"系統出錯等導致；(2)返校正確但不執行，可能是由遙控壓板未投入、遙控回路電源和遙控出口繼電器不正常引起；(3)無返校，可能是因監控系統出錯、通信異常等引起；(4)返校正確但執行后報開關拒動，但過一會兒開關位置信號又傳過來，出現這種情況的原因是遙控命令下去后，遙信上傳比較慢(超過遙控執行時限)，系統會判拒動。
4常見問題及系統設計改進
4.1告警信息不直觀
系統運行人員不能直觀地從告警信息中看出動作原因，往往需要從一連串信息中查找，而告警信息窗口不斷滾動，運行人員不能迅速判斷，延誤了事故原因查找和處理時間。對此，解決措施是將所有模擬量和狀態量變位進行分類，并用顏色加以區分，當變電站運行出現異常時，監控系統將各量分類提供給運行人員，便于其直觀地查看各類告警信息。
4.2抗干擾能力差
變電站電氣設備的操作、雷電引起的浪涌電壓、電磁波輻射以及輸電線路故障所產生的瞬間過程等會對變電站綜合自動化系統或其它電子設備產生電磁干擾，從而引起自動化系統工作異常。因此應合理設計線路布局和制造工藝，隔離模擬量和開關量的輸入、輸出；二次布線時，采用隔離減少互感耦合，避免由互感耦合侵入的干擾造成誤發信號或微機工作出錯。
4.3信息傳遞不暢通
后臺監控及界面接線圖設備狀態與現場實際不符，不能及時隨一次設備作狀態變化，從而阻礙運行人員正常操作。對此應完善系統定時自檢、自診斷、自恢復處理功能，保持通信暢通，必要時設置并啟動備用通道，刷新遙信變位。
5安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統
5.1方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開放式網絡系統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個二次子系統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比優*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。
5.2應用場所
適用于公共建筑、工業建筑、居住建筑等各行業35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統運行監視和控制管理。
5.3系統結構
5.4系統功能
5.4.1實時監測
Acrel-1000變電站綜合自動化系統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。
5.4.2報警處理
監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。
3）開關事故跳閘到*定次數或開關拉閘到*定次數，推出報警信息，提示用戶檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
5.4.3調節與控制
操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。
操作控制分為四級：
*控制，設備就地檢修控制。具有優先的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現場操作。
級控制，間隔層后備控制。其與*三級控制的切換在間隔層完成。
*三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
*四級控制，遠方控制，優先。
原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。
納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設備進行定時控制操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控制。
4）監控系統的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。
5.4.4用戶權限管理
系統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。
6系統硬件配置
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | |
35kV變電站綜合自動化系統 | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網絡運行，實現無人值班模式；根據順序事件記錄、歷史曲線、故障錄波，協助運維人員實現快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數，對配電系統和用電設備進行用能分析和能效管理 | |
網關 | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT等協議上傳，支持斷點續傳、XML、JSON進行數據傳輸、支持標準8GBSD卡（32GB）、支持不同協議向多平臺轉發數據；每個設備的多個報警設置。輸入電源：AC/DC220V，導軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個跳閘出口； | |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號： | |||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區域； | ||
35kV/10kV/6kV 進線柜電能質量 在線監測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； | |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； | |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； |
|
變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； |
|
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； |
| |
柜內環境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發射頻率：5min，傳輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
|
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸的數據，1路485,2路報警出口。 |
| |
應用場合 | 型號 | 保護功能 | 其他功能 | |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量 |
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動速斷保護、比例制動差動保護； | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護測控、三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯 | AM6-B | 兩進線備投/母聯備投/自適應備投、聯切備投、三段式過流保護（帶方向、復合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯切/告警、檢同期、合環保護； |
參考文獻
[1]唐詩，諸偉楠，楊儀松，等．發電廠與變電站自動化技術及其應用[M]．北京：中國電力出版社，2005.
[2]謝斌.變電站綜合自動化系統的應用.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版．
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