《宁夏电力》2008年增刊 无人值班变电站老站改造及远动系统设计 陈超，廉永华，刘嘉玲 (宁夏中卫供电局，中卫市755000) 精要：宁夏中卫供电局110kV变电站已全部实现无人值守，将110kV老站改造成为具有无人值守技术条件 的变电站成为调度自动化的主要工作。老站改造利用现有设备，具有投资小、便于维护等特点。本文针时无人 值中变电站的特点和重要性，阑迷了对老站孜造工作的一、二次回路改造方法，对测粒装置选型、远动转发装 置(U)选型、远动信息米集原则、常见问题处理等做了详细的论迷。 关键词：无人值斑变电站；老站改造；远动系统：烫计 中图分类号：TM764.2 文献标志码：B· 文章编号：1672-3643(2008zk-0137-05 1引言 (3)满足电网调度自动化的功能要求和对远动数据的 实时性、可靠性、正确性和准确性的要求。更加及时、全而地 变电站是输配电系统中的重要环节，是电网的主要监 掌握电网及变电站的运行情况，实现“四遥”和电压/无功功 控点。随者计算机技术在电力系统的应用和发展，越来越多 率调整自动控制(VQC)功能，增强调度中心监视和控制的 的新建变电站采用综合自动化设计，该设计在宁夏电网所 能力。 有新建变电站中已成为成熟的定型设计。但在电力系统中， (4)降低电网成本，提高经济效益。 仍存在大量服役多年的常规变电站，这些老变电站一般都 是电网的枢纽变电站，容量大、出线多投运久，其一次设备 3改造原则 老化、损坏及腐蚀严重，维护更新的工作量及费用逐年增 加，且效果不明显。站内二次设备从电磁型继电器保护、集 (1)充分利用原有设备，尽量降低改造成本：合理设计 成电路保护，弱电选控设备到“四合一”的集控台都在同时 回路，减小改造难度。 运行。这些设备的老化对变电站的安全、优质，高效运行构 (2)增强“四遥”功能，利用RTU、交流采样测量装置组 成很大威胁，对电网系统的安全、稳定、最优运行也是一大 建站内自动化系统以及相应的分布式通信网络，实现全站 隐患。鉴于每年对这类变电站投人大量人力、物力、财力进 自动化。保证远动信息直采、直送，远动命令直收、直控。至 行维护整治的效果不理想，因此，对这些旧站进行合理的、 中调，地调的远动信息传输采用调度数据网络通信(2M)和 经济的、先进可行的改造，使其满足无人值班或少人值班的 现有通信四线通道2种方式。 要求，已成为电力系统工程技术人员面临的追切问题。 (3)继电保护装置，故障录波器和系统安全自动装置独 立设置，保护信号采用双重采集，即微机保护装置的主保护 2改造目的 信号以硬接点方式分别接人中央信号、交流采样测量装置 和后台监控系统，数字输出通过串行口(S485)或由保护 (1)实现对变电站所有电气设备的实时监控，提高变电 管理机接入以太网与监控系统相连。 站运行的安全可靠性。 (4)电能量信息由智能电能表以串行接口方式接人电 (2)达到无人值班的要求，改善工作条件，实现液晶显 量采集装受，计量关口点的电能量信息采用无源脉冲接点 示实时监控及运行记录自动化，提高变电站的自动化水平 方式接人电量采集装置。 和运行效率。 (5)RTU的电气模拟量采用交流采样或通过交流采样 收稿日期：2008-06-20 作者简介：陈超(1981-），男，助理工程师，从事供电综合管理工作。 137- 万方数据
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《宁夏电力》2008年增刊 无人值班变电站老站改造及远动系统设计 智能 电度表 主站通道 调试界面 MODEM板 主CPU板 串行接口 总线 遥测板 控板n 脉板n 64路模拟量输人 16路输出 32路开关量输人 32路脉冲量输人 图1 地调 县调 UPS电源 调试界面 RTU 智能电度表 遥测 墨信 遥控 变送器屏 湿倍转接屏 遥控执行屏 图2 测量装置采集，系统框架和容量按变电站最终规模考虑，测 设计以满足同时独立地与多个系统或自动装置通讯。 控部分按现状规模配置。 4.13多种功能 (6)监控系统通过工控机或P℃服务器与变电站站控 具有完备的遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”功能，具有 层设备进行通信。 参数在线修改、保存，遥信去抖，网络通讯，在线自检测、自 诊断、自恢复及自校准、自适应免调节等功能，有的还具有 4远动系统结构及要求 远程维护功能。 4.1.4高可靠性 4.1远动终端装童RTU 系统结构上的双冗余设计：双主机热备用、双电源自动 RTU装置是集变电站数据采集，传送，遥控执行的自动 切换，双网络通讯等：系统装置上的全防护设计：多重防过 装置。针对无人值班变电站，对其性能、可靠性等方面都有 流、防过压设计，通讯隔离、电源隔离设计，二大电源技术 较高的要求。 等：后备电池供电方式，U供电方式等。 4.1.1多CPU分布式体系结构 4.2远动系统主要组成与结构形式 分布式、模块化结构是当今流行的体系，多个CPU协 国内传统的二次系统及远动装置都是在控制室内集中 同工作，高速通信及网络技术的应用，提高了RTU、交流采 组屏或分散安装方式。 样测量装置采集、处理及传送信息的能力，确保了对多个并 进行无人值班改造的老变电站，其原保护部分如果可 发事件响应的实时性和故障分散的系统可靠性。 靠，就没必要更换，仅更换落后的远动装置和其他不满足无 4.12大客量、多通道 人值班要求的设备。二次部分的信号基本上都已集中到了 计算机技术的提高，使RTU、交流采样测量装置的采集 主控室，采用集中采集方式较为方便、经济。对有些没有集 和处理能力增强。无人值班变电站的信息量比传统变电站 中到主控室的信号或需要铺设大量电缆来传输的远动信 采集的量多1~2倍，这要求TU和交流采样测量装置的设 号，可在信号相对集中的地方集中设屏安装采集，有些过于 计容量在满足现有要求的前提下，还有扩充的余地。多通道 ·分散的信号可采用单元化采集模块分散采集。 ,138- 万方数据
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《宁夏电力》2008年增刊 无人值班变电站老站放造及远动系统设计 无人值班设计的新建变电站，其二次部分已经简化，使 扰装置，保证静态电压220V,动态电压下于5%（当负荷在 用的微机保护装置为分布式，这种情况下可因地制宜，主变 0%-100%范围内波动)，谐波下于2%： 及高压保护一般集中组屏，远动采集装置可以集中组屏安 (2)远动设备与通道的通信设斋共用一组接地装置单 装，又可以分散安装：选用的远动装置可分布式安装也可将 点与控制室地网相连，通道在接人调制解调器前按扎隔离 其主机及部分采集装置集中组屏：而低压保护可以分散安 器和防过电压装置： 装到开关柜上，远动装置的单元化采集模块也随保护设备 (3)远动系统与二次设备连接的电缆应采用屏蔽电缆， 一起分散安装，各保护单元及各远动采集单元之间分别通过 电缆的屏蔽层必须在受干扰端一点接地； 各自的通讯网络通信。这样可节约大量电缆，简化了施工。 (4)不同信号类型和不同电气间隔不能共用一根电缆； 相对集中组屏方式的设备运行、维护及管理，与现行的 (5)远动设备外壳必须直接接地，并与变电站接地电 变电运行管理体制及规程相适应，而全分散安装方式的设 网连通： 备在使用过程中需改变现行规程。 (6)对远动系统与微机保护等设备的数字接口通信状 4.3远动系统基本配置和功能要求 态进行监视，出现异常时应向调度主站端发报警信息； 在变电站实现无人值班的改造工程中，采取保护装置 (7)在运行设备中增加软件“看门狗”功能。 与RTU、交流采样测量装置结构相对独立、又相互交换信 息的方式，工作量和投资较少，易于实现。 5无人值班变电站远动系统“四遥”采集量 无人值班变电站对远动系统的基本要求根据部颁“远 的技术原则 动终端通用技术条件”的规范要求，并针对本地区的实际 情况而制定的。硬件方面要求远动系统采用分布式、模块 无人值班变电站的设计要因地制宜，基本原侧是满足 化、多CPU总线或网络机构，遥测采用变送器模式：遥信 安全生产、经济运行的要求，尽量减少工作量，在兼顾尽量 采用光电拥合隔离输入：遥控采用体积小、接点通载容量 减少旧站改造量和新建变电站典型设计方面要求的基础 较强的进口继电器输出。无人值班变电站远动系统基本功 上，对遥测、遥信、遥控的采集技术原则进行了以下几方面 能要求： 的统一规定。 (1)采集并发送模拟量、状态量和事件记录S0E,遥信 5.1逯测 变位优先发送： (1)35kV及以上线路、旁路的有功功率、无功功率及 (2)接受并执行遥控命令，可远方时钟同步： 电流； (3)遥信可接人可选24V220V,对无多余接点的遥信， (2)主变三侧有功功率，无功功率及电流： 可从光字牌接人； (3)10kV线路电流，电容器无功、电流： (4)具备以总线方式与多种微机保护通信功能： (4)母联分段、线路断路器电流： (5)可与两个以上调度自动化系统通信，并适应多种 (5)110kV、35kV、10kV母线电压（小电流接地系统测 通信规约： 量三个相电压)： (6)带有调试接口，可通过外界计算机进行数据显示 (6)站用变低压侧及直流母线电压： 和在线修改遥测数据变比系数、操作指令、掉电保护数据， (7)主变低压侧有功电能量： 可进行远程维护。 (8)有载调压变压器分接头位置信号（当以遥测方式处 4.4提高远动系统可靠性的技术要求 理时)： 在无人值班技术工作的初期并没有对远动系统的供电 (9)直流系统的浮充电流： 电源、装置接地、二次电缆连接、远动通道的连接方式等方 (10)主变温度信号。 面提出详细的技术规范，但随着无人值班变电站的增多，调 5.2最信 度值班人员对远动系统的依赖性越来越大，远动系统的运 (1)所有断路器的位置信号： 行可靠性成为较突出的问题。影响远动系统可靠性和稳定 (2)反映110kV运行方式的隔离刀闸位置信号、主变中 性的因素多来自外部干扰，据中卫供电局长期运行统计结 性点接地隔离刀闸位置信号： 果表明：系统遥控一次成功率保持在99%以上，未发生误 (3)变电站事故总信号、预告总信号： 动：遥测合格率在98%以上：但辅助接点“抖动”造成的道路 (4)110kV线路保护动作及重合闸动作信号（信号按各 信息“淹没”，说明在电网事故发生过程中出现大电流、强磁 线路同类的合并原则)： 场、电源波动等情况时，远动系统的抗干扰性能并不高。因 (5)保护放障信号（该信号同一电压等级或单元：如主 此，对提高无人值班变电站中运动系统的可靠性提出了以 变，各合并为一个信号)： 下技术要求： (6)主变保护动作信号（主变保护动作信号合并为一个 (1)远动系统电源优先采用站内直流供电，增加抗干 信号)： -139- 万方数据
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《宁夏电力》2008年增刊 无人值班变电站老站改造及远动系统设计 (7)主变预告信号（各台主变分别发：主变瓦斯、主变油 (3)将遥控接点接人控制回路，并加装“远方”和就地” 位异常、主变油温异常、主变过负荷、跳压装置故障、冷却器 切换开关，设置手动和遥控跳闸后的闭锁重合闸回路： 故障、复合电压启动等信号)： (4)保护动作信号和预告、事故等异常告警信号的复归 (8)有载调压变压器分接头位置信号（当以遥信方式处 形式，并且可以就地手动和远方遥控复归： 理时)： (5)设备遥控跳闸操作时，事故总信号的自动投切 (9)T回路断线信号（全站不分电压等级合并为一个 回路： 信号)： (6)对不能有载调压的变压器进行改造，使其能够当 (10)控制回路断线信号（按同类线路或单元合并为一 地手动跳压和远方遥调，将档位信号以遥信或遥测形式接 个信号)： 人RTU或交流采样测量装置： (11)110kV断路器异常信号； (7)远动、通讯及其他自动化装置应配备不间断电源 (12)UPS交流电源消失信号： UPS,其容量应在交流失电后可连续供电的时间不小于1 (13)站内直流系统异常倍号； 小时； (14)10kV接地信号（分段发出）： (8)主变油温、所用变交流电压、直流系统，UP系 (15)低周减载启动信号： 统及其它需要监视其运行状况的信号，以遥信、遥测方 (16)变电站火灾报警信号。 式监视：需要随时投切运行设备，以遥控方式控制。 5.3遥控 63二次设备的布置 (1)变电站全部断路器； 在原有二次设备不动情况下，只需增加少量的设备。 (2)可进行电控的主变中性点接地隔离刀闸。 (1)远动终端装置屏：1面： 5.4遥调 (2)后台监控系统：1套： 主变有载调压。 (3)各间隔测控屏：根据实际情况配置： (4)UPS电源：1台。 6老站改造方案 如果能对已有的屏体进行改造，使其能安置新设 备，可不用再新增加屏体：对于分散安装的远动设备，所 目前，无人值班变电站多采用常规远动方式，也有一些 需的屏体还可减少。值得注意的是：无人值班要求远动 采用综合自动化方式。这里主要介绍常规变电站一次、二次 设备有长效UPS电源，应考虑UPS电源系统或稳压电源 设备及其他自动装置，针对无人值班的运行管避模式而进 系统的安放位置。 行的改造、简化设计。 6.1变电站一次设备改造 7无人值班变电站建设中的实际问题 变电站一次设备的选型、布局等规划，是变电站无人值 班的基础保障。对于新建变电站的一次设备应从设计入手， 71远动系统设计中的注意事项 进行合理规划，做到安全、可靠、合理。对于老站改造的一次 (1)电源的设计 设备应做好检修、保养和改造工作，使其安全、稳定地运行。 应能保证在变电站发生事故失去交流供电或全站 老站改造设计： 失压时，远动设备仍然正常地运行，完整地记录和流畅 (1)对原来不能电动操作的顺便进行改造，使其能够 地传送事件信息，方便集控和调度人员及时发现和处理 遥控，如主变中心点接地刀闸； 事故、分析事故，所以，远动设备（特别是关健设备，如： (2)对老式变压器进行改造，使其能够有载调压，并且 RTU、MODEM)必须有可靠的不间断电源供电。然而，因 可以遇调： 为没有这部分的设计，造成US只给后台机供电，而 (3)对原来没有信号指示而现在需要监视的设备，加 MODEM、RTU等关键设备没有可靠供电。 装辅助设备，使其提供信号来反映设备的状态。如一些电动 (2)网络的设计 刀闸或反映运行方式的隔离刀闸增加遥信信号。 变电站自动化系统多为以太网，LON网、CAN网、 6.2变电站的主要二次设备改造 S485等网络进行通讯，这些网络的拓扑连接一般为总 (1)原中央信号装置的各种预告、事故等信号简化、合 线型，其物理特性对网络的连接有较严格的要求，应该 并后以遥信方式接人RTU或交流采样测量装置，加装切换 有明确的、唯一的首端和尾端，如果连接成星型、树型或 开关来投、切闪光母线及事故音响回路： 随意连接，就会使网络阻抗不均衡，抗干扰能力下降，通 (2)继电保护装置需加装信号继电器来反映保护动作 讯频繁中断，严重影响对系统的监视和控制，此种情况 信号，以遥信方式接入RTU或交流采样测量装登，微机保 在网络节点数较多的情况下尤为突出。而实际中，因为 护装置的动作信号可以以遥信方式或通信方式提供； 没有设计，施工时网络线也大多由厂家人员施放，电缆 -140 万方数据
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《宁夏电力》2008年增刊 无人值班变电站老站改造及远动系统设计 没有标记，工程结束后也没有网络连接图，造成故障查 应用到了厂站端设备中，这使设备之间的通信有了较大 找的困难及后续施工的随意，难以保证网络严格地按总 的进步。但网络通讯的多样性和复杂性使得不同厂家的 线型网络的要求连接。 设备很难连接，所以在采用网络通讯时，应做好各设备 7.2通道可靠性问题 及厂家之间的协调工作。 远动通道的可靠与否关系到远动信息的传送质量， 直接影响集控调度人员实时监视电网及设备运行状态， 8无人值守变电站的防火、防盗和远程监视 及时发现和处理故障。难以想象电网发生故障时发生通 道中断的情况下，调度如何对无人值班站进行控樹？事 变电站实现无人值班后，站内存在防火、防盗问题。 后又如何分析事故？不同介质的双通道是无人值班站的 解决这一问题的办法是变电站的门窗加装防盗网并保 常规配置，在较先进的地区还采用高速以太网作为主通 留一名值班门卫来负责安全保卫工作。在室内安装防火 道，辅之以其它类型（如调度数据网、四线通道、扩频，载 报警探测器，信号通过RTU发往主站使调度员及时了解 波、GPR$等)通道，构成可靠的远动通道网络。如果是单 站内情况。 通道方式，因其通道方式脆弱，如为载波则其通道质量 较差，即使是光纤通道，在应用中也多次发生过光缆被 9结束语 破坏、光纤通讯机板卡损坏、接口器件损坏等情况，造成 通道中断的情况，严重影响了远动信号的传输。 在我们大胆探素和不懈努力下，通过对无人值守老 7.3与微机保护及其他智能装置的通讯接口 站改造的实施，使得越来越多的无人值守取得了明显的 微机保护和另一些变电站智能装置（小电流接地检 成效，标志着中卫供电局调度自动化管理水平的迅速提 测装置，故障录波装置)一般都提供标准的串行口$~ 高。在提高远动系统可靠性的同时，还霜要经常对变电 232/422/485,远动装置-一般也提供多个标准串行口，可 站的一次设备进行维护，对于可靠性不高的设备进行更 以与其直接接口，根据几种接口的电气特点，其接口的 换，只有一次设备可靠了，才能真正提高无人值守变电 拓扑形式可以是点对点，或总线行，这种接口的通讯方 站的调度自动化水平。 式为主、从方式，由主机循环问各个节点，各接点只要在 被问到时才能响应。这种接口简单，易于连接，只要协调 参考文献： 好通讯规约后就可以直接通讯。但这种方式节点越多， [1]江智伟.变电站自动化及其新技术.电力出版社，2006 各节点等待通讯的时间越长，通讯实时性越低，有些需 [2]地区电网阔度自动化功能规范DLT550-94 及时传送信息（保护动作信号，装置故障信号等）的实时 [3]地区电网满度自动化设计技术规程DL5002-91. 性就下降。 [4]地区电网调度自动化系统实用化验收细则. 近年来，随若局域网技术的应用，一些网络技术也 [5]无人值守变电站调度自动化设备运行管理规定， ++十十十十十十十十十◆十。+。◆★十十 (上接第127页) 流、相电压、功率、功率因数、需量等数据，据此计算配变三 到了巨大作用。城然，载波抄表在实际使用中有时存在离线 相不平衡率、负载率，为平衡低压配网三相负荷、合理配置 现象，实时性相对较差，受环境约，在现场使用有一定的 配电变压器容量提供依据，并且可获取24点/天的运行数 局限性，但仍是解决抄表催费压力的首选方案。石嘴山供电 据，直接可用于线损理论计算，替代人工负荷实测，大大节 局在总结系统建设经验和教训的基础上，还在不断完善系 省了人力。利用电能表数据冻结功能，确保台区抄表时间同 统的功能，同时加大新建小区的推广和旧有小区的改造力 步，避免抄表时间不同期对线损统计结果的影响，保证了台 度，不断提高远程抄表在抄表总户数中的占有比重，为建设 区统计线损的准确性。通过对线损曲线波动分析，结合客户 “一强三优”现代供电企业创造最大效益。 用电情况分析，可以有针对性地进行用电检查，提高用电检 查工作的效率。 参考文献： [1]电力营销技术支持系统.北京：中国电力出版社，2002 5结束语 [2]DL/T698.低压电力用户集中抄表系统技术条件，1997. [3]宁夏电力公司远程抄表和管理系统建设规范，2006. 远程集中抄表系统的使用，为抄表催费工作带来了极 [4】宁夏电力公司集中抄表系统技术条件，2006 大便利，节约了人力和成本，并对提升营销工作管理水平起 -141- 万方数据
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无人值班变电站老站改造及远动系统设计 田万方数据 ANFANG D点A 文献链接 作者： 陈超，康永华，刘嘉玲 作者单位： 宁夏中卫供电局，中卫市，755000 刊名： 宁夏电力 英文刊名： NINGXIA ELECTRIC POWER 年，卷（期）： 2008(z1) 参考这然(6条) 1.无人值守变电站调度自动化设备运行管理规定 2.地区电网调度自动化系统实用化验收细则 3.DL5002-199L.地区电网调度自动化设计技术规程 4.DL/T550-1994.地区电网调度自动化功能规范 5.江智伟变电站自动化及其新技术2006 本文链接：http:/dg.wanfangdata.com.cn/Periodical_.nxdl2008zl038.aspx
无人值班变电站老站改造及远动系统设计 作者： 陈超， 廉永华， 刘嘉玲 作者单位： 宁夏中卫供电局,中卫市,755000 刊名： 宁夏电力 英文刊名： NINGXIA ELECTRIC POWER 年，卷(期)： 2008(z1) 参考文献(5条) 1.无人值守变电站调度自动化设备运行管理规定 2.地区电网调度自动化系统实用化验收细则 3.DL 5002-1991.地区电网调度自动化设计技术规程 4.DL/T 550-1994.地区电网调度自动化功能规范 5.江智伟 变电站自动化及其新技术 2006 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_nxdl2008z1038.aspx