面对变电站一体化设计技术的应用研究

电力18讯：    
　　最近几年，我国变电站自动化工作取得了实质性的进展，并已成为变电站电气设计中不可缺少的一项，是保证电网安全可靠运行的一个重要手段。当前变电站自动化的技术特点是新老交替、新老结合、新老并存。既有以常规远动装置为核心派生的老站改造模式，又有局部或完全分散的新站设计模式，更有保护、监控、仪表、录波、防误操作等功能合一的一体化解决方案。运行管理、设计基建、科研制造等不同部门在对变电站自动化的意义和重要性的认识上已基本达成共识。

　　电业部门(包括大型工矿企业的自备供用电系统)为保证电网安全运行，将投入大量资金和人力物力，而科研制造厂商为顺应市场发展需要，更是投入大量开发经费，研制新产品。现在全国省、市、县各级电业部门一般都设置了变电站改造项目的专用款项，保证了资金的来源。规划设计部门经过土建、占地面积、运行维护、设备布置等多方面的方案优化后也明确了变电站自动化的工程概算。国家计划在几年内投入二千多亿巨资进行城网、农网改造，其中相当部分的资金将投向数以万计的变电站改造及新建项目。为此，为更快更好地实现更高层次的变电站自动化，有必要认真总结其发展现状，探讨今后的发展方向，以便更有效地使用人力、物力和资金，避免时间和资金的浪费，争取在较短的时间内缩小与世界先进水平的差距。

1 发展现状
    从变电站自动化的发展进程来看可分为3个阶段，第1阶段由集中配屏以装置为核心的方式向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展;第2阶段由单一功能，相互独立向多功能，一体化过渡;第3阶段将由传统的一次、二次设备相对分立向相互融合方向发展，这一点在35kV及10kV的配电系统中更为明显。

1.1 500kV、330kV超高压变电站
　　此类变电站数量较少，但在电网中的重要性是不言而喻的。因此其自动化工作极为慎重，对老站改造通常倾向于采用传统的远动装置(RTU)加上位机 (即当地功能)来构成系统，通常采用原装进口设备或进口大散件国内组屏的方式;对新建站则倾向采用全分散式模式如LSA 678，D 25及DISA，BJ，CSC 2000等。

1.2 220kV、110kV枢纽站
　　此类变电站数量较多，全国约有1 000多座，且部分实现了自动化。除老站改造外，新建站有集中配屏，局部分散和全分散3种模式。由于多为有人值班，对上位机(当地功能)的功能要求较高，系统已从具有单一的监控功能扩展到具有保护、仪表、信号及防误操作、故障录波、模拟培训、操作票管理、电压无功控制、事故恢复供电、经济运行、设备管理等功能。老站改造项目越来越少，今后的重点将放在新建站上。

1.3 110kV受控站、终端站及35kV站
　　此类变电站数量多达1万多座，由于受资金人力所限，实现自动化的比例较低，但却是无人值班 (守)站的主要市场。众所周知，变电站自动化和无人值班是2个不同的概念，不能等同但又有联系，无人值班必须以变电站自动化为基础，才能对操作、故障及突发事故应付自如。今后将有更多的站向无人值班方式过渡。因此上位机功能逐渐淡化，模拟屏、光字牌、中央信号、常规表计等均可取消，代之以对间隔(Bay)级的电气设备提出更高的可靠性、可操作性要求，并逐步采用遥视警戒技术，为无人值守创造条件。目前，尚有大批老站要改造，随着城网、农网改造的实施，更大批量的新站要建，这是变电站自动化继续深化发展的重点。

1.4 10kV及以下变电站
　　这类变电站通常包括配电站和开闭所，实现自动化的比例很小，在大部分地区还是一片空白，但其数量却是最大的，分布也是最广的。其特点是一般不考虑上位机功能，按无人值班设计，一次、二次设备已无明显界限，例上海浦东金藤开发区采用的 Schneider公司制造的10kV环网柜，就是集负荷开关、限流熔断器/断路器及馈线终端装置(FFU)于一体的应用实例。10kV配电站的设计制造和现场维护人员的专业分工已不大明显，最适合采用面向对象(间隔)的保护、监控功能合一的一体化设计。

2 新技术应用
2.1 面向对象的一体化设计
　　保护、监控合一(又称二合一)，保护、控制、测量、信号合一(又称四合一)实际上都是指的一体化设计。目前国内科研院校，制造厂商如南瑞、四方、清华紫光、南自及东方电子、许继、阿继等经过多年的开发已形成了技术成熟，运行可靠的系列化产品(例 DISA、BJ、CSC 900、CSC 2000、DCAD 3200及FDK等)，并取得了宝贵的运行经验，得到了广大用户的肯定。特别是微机保护、监控、防误操作、故障录波、小电流接地选线等功能的不断完善，为一体化设计提供了良好的基础，同时，在激烈的市场竞争中许多商家也深感唯有一体化的设计才能大幅度降低成本，提高性能价格比，增强竞争力，保持并扩大市场份额。ABB、Merlin Gerin、GE、SIEMENS等外国公司早在几年前就已推出一体化设计的产品，国内如四方、南瑞、南自等公司亦已先后推出一体化产品，并取得了成功。

2.1.1 双CPU插件

    以美国GE公司的DDS系列产品为例，其特点是保护功能模件与监控功能模件均采用16位微处理器且具有相同的标准硬件结构，依靠EPROM中的固化软件来完成不同功能。如DDS系列中的 DMS有3个独立的CPU，分别管理保护、控制和通信，这样做可增强CPU的处理能力，避免CPU负担过重，故可靠性并未降低。DMS还可提供双重电源，互为热备用。每个DMS最多可控制7个一次设备，可满足各种复杂接线和联锁的要求。此外，DMS还可提供图形LCD，可实时显示本间隔各设备的状态、测量值和报警信息，并对选中设备进行操作。 DMS采用标准硬件结构，类似PLC的模块化设计，配置灵活，减少了备品备件，特别要指出的是间隔内的联锁均可在本间隔的控制器(如DMS或微机保护)中编程完成，因此，即使通信中断也不会影响保护和当地控制功能的实现。