隨著電力系統(tǒng)自動化技術的迅猛發(fā)展，各地區(qū)電網(wǎng)都在建設和實現(xiàn)無人值班變電站。變電站自動化系統(tǒng)是新建無人值班變電站的發(fā)展主流，且技術已日益成熟，特別是分層分散分布式變電站自動化系統(tǒng)更以其卓越的性能受到廣泛的歡迎，而且已經(jīng)為電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行發(fā)揮了巨大作用。本文以長沙馬王堆變電站為例，采用由法國施耐德電氣公司的Sepam數(shù)字式微機保護所組成的分層分布式變電站自動化系統(tǒng)，分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，從應用設計、現(xiàn)場驗收、運行管理出發(fā)，論述了當今變電站自動化建設中的實情和發(fā)展趨勢。 　　 　　1　Sepam系統(tǒng)的特點 　　 　　1.1　系統(tǒng)的組成 　　Sepam系統(tǒng)由Sepam數(shù)字式微機保護單元和ISIS監(jiān)控系統(tǒng)單元組成。ISIS監(jiān)控系統(tǒng)的核心是ES1000監(jiān)控系統(tǒng)軟件，其中ISIS監(jiān)控系統(tǒng)主要由中央計算機系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡和Sepam保護單元三大部分組成。Sepam系統(tǒng)的數(shù)字式微機保護單元，主要由Sepam2000，Sepam1000，Sepam100三大類型所組成，且每一種類型有多種可供選擇的型號，以適應不同電壓等級不同保護方式、保護類型的需要。Sepam2000主要用于主設備保護，Sepam1000主要用于母線保護（本例中110kV終端站未用母線保護功能）及電流互感器、電壓互感器測量監(jiān)視，Sepam100用來實現(xiàn)模擬圖顯示和實現(xiàn)就地及遠方控制之間的切換用。 　　1.2　系統(tǒng)的特點 　　Sepam系統(tǒng)功能強大，可以完成各種電壓等級下的保護、控制、監(jiān)控、PLC（可編程）、四遙、報警、事件記錄等功能。保護功能先進、可靠、全面。為了查找故障原因及了解故障的嚴重程度，能提供跳閘時每相及接地故障電流值；根據(jù)開關檢修及預試周期的特點，能記錄開關動作次數(shù)，以便及時查詢哪臺開關需要檢修。大屏幕高清晰度的液晶顯示，能顯示和查找各種電量參數(shù)和非電量信息；故障顯示通過每相跳閘電流的讀取和貯存顯示故障相。設置獨有的EMS（電磁兼容）板，即使在有強干擾的環(huán)境下（如HV變電站）也能安全可靠運行，全面符合IEC標準；使它能夠在變電站內(nèi)采用高級的數(shù)字技術而不需要采用任何防護措施。帶電時每個端子之間都是互不連接的，維護簡單，定值整定和測試非常方便?？刂七壿嫻δ軓姶?，通過簡單的參數(shù)設定就能滿足多種應用模式的需要。特別是設有具有強大內(nèi)置的PLC，使得變換設置更靈活。本系統(tǒng)具有連續(xù)動態(tài)自檢能力的智能電子裝置，輸入輸出接點的數(shù)量可通過加裝擴展板來實現(xiàn)，讀取數(shù)據(jù)可以帶有相位，給運行、維護人員帶來了極大的方便。由于通常保護CT需要大飽和倍數(shù)，正常測量精度不能滿足準確的控制、測量和報警的要求，而測量CT低飽和倍數(shù)難以滿足保護大過流倍數(shù)的要求，因此Sepam以基于特殊的Rogo Wski線圈原理制作的CSP線圈的電流互感器（無磁芯），可以提供很寬的動態(tài)范圍和突出的線性度。ES1000軟件功能強大，圖形界面清晰，人機界面友好，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)和測量值的監(jiān)視，具有實時和對過去運行趨勢曲線圖的自動跟蹤記錄等功能；運行過程中的報警顯示、顯示打印和運行報告登錄，對各部件進行遙控，故障后的網(wǎng)絡自動重構(gòu)，根據(jù)用戶付費進行能量管理，對不同地點的用戶進行費用分配。 　　 　　2　應用設計分析 　　 　　2.1　系統(tǒng)設計思想 　　Sepam系統(tǒng)是一個完整的變電站自動化系統(tǒng)，除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘手段外（本例用Sepam100作模擬圖功能顯示和實現(xiàn)就地及遠方切換），其余全部的控制、監(jiān)控、測量和報警功能均可通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)ISIS完成，變電站無需另設遠動終端設備（RTU），監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足“四遙”的功能及無人值守的需要。 　　從系統(tǒng)設計的角度來看，該系統(tǒng)具有以下特征： 　?。?）分布式設計 　　系統(tǒng)采用模塊化，分布式開放結(jié)構(gòu)，確保各控制保護功能的可靠性及系統(tǒng)的可升級性，各控制保護功能均分布在開關柜或盡量靠近開關的控制保護柜上，主變中的主、后備保護分離，備自投都集中組屏在控制室里，所有的控制、保護、測量、告警等信號均在就地單元內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號后，經(jīng)由RS-485通信接口，通過專用通信電纜傳輸至主控室的監(jiān)控計算機，各就地單元相互獨立，不會相互影響，保護功能完全不依賴于監(jiān)控計算機。增強了整個系統(tǒng)的可靠性和可用性，整個系統(tǒng)把各饋線、站用變、主變、直流電源系統(tǒng)、電容器綜合補償裝置、防火消防與監(jiān)控計算機相聯(lián)，形成一個完整的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。如圖1所示。 [align=center]圖1　馬王堆110kV變電站網(wǎng)絡系統(tǒng)圖 　　Fig.1　Network system diagram of Mawangdui 　　110kV substation[/align]　　 　　（2）簡單可靠 　　由于采用可直接安裝于開關柜和靠近開關的控制保護柜上的集成化就地控制保護單元，簡化了二次接線，開關室或開關場與主控制室之間僅有通信屏蔽電纜連接，使控制電纜減少到最低限度，并有很強的抗電磁干擾能力。 　?。?）可擴展性 　　系統(tǒng)設計采用網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式，充分考慮今后變電站規(guī)模及功能擴充的需要，當變電站規(guī)模和系統(tǒng)擴大時，就容易通過增加就地控制保護單元的方法來實現(xiàn)，而且能通過網(wǎng)絡的拓展，使系統(tǒng)逐步擴充和完善。 　?。?）系統(tǒng)兼容性好 　　系統(tǒng)由標準化的軟、硬件組成，數(shù)據(jù)庫用類似于工業(yè)BASIC語言集成，數(shù)據(jù)庫函數(shù)功能強大靈活，并配有標準的RS-485串行通信接口，專用智能通信卡applicom，規(guī)約轉(zhuǎn)換器，調(diào)制解調(diào)器，Sepam數(shù)字式微機保護裝置用的通信聯(lián)接盒CCA609，通信保護鍵dongle，用戶可按照站內(nèi)的需要靈活配置，組成一個監(jiān)控網(wǎng)絡，系統(tǒng)軟件也能容易適應計算機技術的高速發(fā)展。 　?。?）經(jīng)濟性 　　由于極大限度地簡化了二次接線和二次設備的配置，大大減少了主控室和保護室的面積，消除了控制電纜及電纜層，提高了系統(tǒng)的易維護性，因而可顯著地降低變電站的綜合造價。 　　2.2　系統(tǒng)的功能 　　系統(tǒng)與用戶之間的交互界面為視窗圖形化顯示，利用鼠標控制所有功能鍵等標準方式，使操作人員能直觀地進行各種操作，系統(tǒng)所用的程序菜單為樹狀結(jié)構(gòu)，用戶利用菜單可以容易到達各個控制畫面，每個菜單的功能鍵上均有清楚的文字說明以及所要到達的畫面，所有系統(tǒng)的原數(shù)據(jù)，均為實時采集并來自現(xiàn)場的就地控制保護單元，經(jīng)由串行通信接口傳送到監(jiān)控計算機作處理顯示。為了防止誤操作，實現(xiàn)了權(quán)限管理，通過給予操作人員不同的登錄密碼，系統(tǒng)可把各用戶分成不同級別，不同級別用戶擁有不同的權(quán)限，系統(tǒng)應用程序的每一項功能均能按用戶要求及系統(tǒng)設計而改編，以便于修改和符合實際需要。 　　 　　3　現(xiàn)場調(diào)試運行情況分析 　　 　　3.1　調(diào)試驗收初期情況 　　按照技術協(xié)議和系統(tǒng)設計特點，Sepam綜合自動化系統(tǒng)進入調(diào)試運行階段時發(fā)現(xiàn)了存在的問題。如Sepam2000中PLC芯片燒壞；開關作傳動試驗時，從一次側(cè)、二次側(cè)升流到過流狀態(tài)時，開關跳閘，其跳閘電流反應較慢；速斷動作時，電流在監(jiān)控計算機上根本不顯示，且不能顯示故障屬于哪一段、哪一相等信息；保護控制回路電源與開關機構(gòu)控制回路電源不獨立；電壓切換時或有極短暫的交流失壓時，監(jiān)控計算機有死機現(xiàn)象。 　　根據(jù)這些現(xiàn)象，經(jīng)過詳細認真的分析，發(fā)現(xiàn)Sepam2000中的PLC燒壞與開關的彈簧機構(gòu)是否蓄能到位有關。因原設計中，只考慮到Sepam2000裝置中有ESB出口的PLC板，其中設有防跳繼電器和出口中間繼電器的功能，而實際情況是開關機構(gòu)采用的是彈簧機構(gòu)，由于彈簧機構(gòu)在我國的應用不多，加之國產(chǎn)的工藝質(zhì)量達不到完全可靠的要求，特別是蓄能變位靈敏性能不高，從彈簧蓄能到完全儲能具有明顯的時間差異，使得開關的輔助常開常閉觸點動作不能及時到位，最終靠Sepam2000中的PLC的電子觸點來斷弧，從而造成Sepam2000PLC芯片燒壞。 　　針對這種情況，提出了解決問題的兩種途徑：一是更換開關的彈簧機構(gòu)，采用ABB公司的產(chǎn)品。這種辦法由于費用太高，不可取。二是采用外掛繼電器的辦法，增設1個防止跳躍的集成電路中間繼電器、1個檢測彈簧機構(gòu)是否儲能的中間繼電器、1個跳閘繼電器和1個合閘繼電器。通過采用微機繼電保護綜合測試儀對每個開關保護單元做了傳動試驗，結(jié)果能滿足保護校驗規(guī)程的要求。改造設計后的裝置，經(jīng)過一年多的操作和運行，證明是可靠的。 　　其余缺點是由于通信通道和通信程序的問題，以及Sepam2000數(shù)字式微機保護裝置中重合閘的時間計數(shù)器中各種時間參數(shù)設置不合理造成的，交流失壓在加裝UPS后恢復正常。 　　3.2　系統(tǒng)性能綜合缺陷 　　無瞬時報警畫面切換顯示。系統(tǒng)通信中采用1801polling方式與調(diào)度通信，并采用JBUS規(guī)約與當?shù)貎膳_applicom通信卡進行通信。由于1801規(guī)約的容量限制，不能傳送全部變位數(shù)據(jù)信息，只能折中地采用掛葫蘆的方式，程序中字節(jié)實施壓縮技術。通信接口采用RS-485。由于RS-485接口網(wǎng)絡上只能有一個主節(jié)點，無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng)，導致系統(tǒng)可靠性差。數(shù)據(jù)通信方式是命令響應式，從節(jié)點只能在收到主節(jié)點的命令后才能響應，一些重要的變位信息得不到及時上送，使得系統(tǒng)靈活性差、實時性差、糾差能力也差。 　　3.3　運行狀況 　　經(jīng)過一年多的運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作靈活可靠，實現(xiàn)了真正的無人值守，起到了城區(qū)110kV無人站示范作用，為今后變電站自動化和無人值守變電站的建設積累了經(jīng)驗，培養(yǎng)了運行、檢修人員。 　　 　　4　技術發(fā)展趨勢 　　 　　變電站自動化系統(tǒng)隨著計算技術的發(fā)展而日新月異，基于電力系統(tǒng)技術的要求和特點，發(fā)展的趨勢是： 　　（1）對中、低壓變電站，保護和控制要求應盡量綜合統(tǒng)一； 　?。?）對高壓、超高壓中心樞紐站，保護和控制必須具有相對的獨立性； 　?。?）自動化系統(tǒng)應具有很強的軟、硬件兼容性和可升級性，以適應計算機技術、電力電子技術的高速發(fā)展，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用分散式、開放式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并具有易于擴充的功能。 　?。?）采用和跟蹤基于ATM的通信網(wǎng)絡與交換技術，采用智能電子規(guī)約轉(zhuǎn)換器，以適應internet/intranet網(wǎng)絡技術的發(fā)展，逐步實現(xiàn)與國際規(guī)約IEC870-5系列國際標準相適應的開放式通信體系結(jié)構(gòu)。 　　 　　5　結(jié)語 　　 　　Sepam自動化系統(tǒng)是一種成熟的值得采用的一種綜合自動化系統(tǒng)。但當前應注意幾點： 　?。?）目前國內(nèi)外綜合自動化系統(tǒng)制造廠家較多，質(zhì)量和功能也參差不齊，地區(qū)電力系統(tǒng)內(nèi)采用的自動化系統(tǒng)應是可靠的，型號不能太多，這是解決運行、維護的良策。 　?。?）解決自動化系統(tǒng)的高起點，高度自動化與開關、機構(gòu)落后和不配套帶來的矛盾。 　?。?）解決無人值班站中運行人員和維護檢修人員文化素質(zhì)差同新技術廣泛應用不相稱的矛盾。這些問題的正確解決，是當前發(fā)揮綜合自動化技術優(yōu)勢的關鍵。 　?。?）變電站自動化系統(tǒng)的可靠性是第一位的，各設備間接口必須進行完全的電氣隔離，交流電源保護地及裝置外殼可靠接地以及與主站通信通道的防雷措施必須落到實處。