變電站綜自檢測(cè)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)

一、變電站綜合自動(dòng)化的歷史及現(xiàn)狀

上世紀(jì)八十年代初，中國(guó)電網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控還剛剛開(kāi)始。自那以后，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備和系統(tǒng)構(gòu)成模式，大體經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：

1. RTU + 當(dāng)?shù)匮矙z + 保護(hù)裝置;

2. 測(cè)控單元 + 當(dāng)?shù)睾笈_(tái) + 遠(yuǎn)程主站;

3. 保護(hù)遠(yuǎn)動(dòng)一體化 + 遠(yuǎn)程主站。

在上面的第三種模式的早期，因?yàn)榇笮偷?10kV和220kV以上的變電站，還是有人值班的，所以還都配備當(dāng)?shù)睾笈_(tái)監(jiān)控機(jī)。后來(lái)逐步改造轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)人值班站后，當(dāng)?shù)睾笈_(tái)監(jiān)控機(jī)成為一個(gè)每月定期去人例行檢查時(shí)才開(kāi)機(jī)的擺設(shè)，已經(jīng)發(fā)揮不了多大作用，顯得不很重要，直至到近幾年，110KV 及以下等級(jí)變電站干脆不再配置當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)機(jī)，從而當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)機(jī)完全或部分退出歷史舞臺(tái)。

因?yàn)樵诒Ｗo(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)構(gòu)成的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變電站中，設(shè)備組成已經(jīng)統(tǒng)一考慮，在專業(yè)人員分管和組織機(jī)構(gòu)方面，也發(fā)生了相應(yīng)的變動(dòng)，有不少單位保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)成為一個(gè)班組，從組織管理上逐步適應(yīng)了綜自系統(tǒng)的這一科技進(jìn)步。

二、技術(shù)進(jìn)步對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提出了新課題

在綜自系統(tǒng)設(shè)備一體化、組織機(jī)構(gòu)相應(yīng)變化之后，工程實(shí)施中的檢測(cè)和驗(yàn)收卻一直不能一體化，明顯地，它的技術(shù)支撐手段，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于系統(tǒng)設(shè)備本身的技術(shù)發(fā)展水平。

1、什么原因呢?首先，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化以后，系統(tǒng)功能不但沒(méi)有減少，反而大大增強(qiáng)。功能要求和技術(shù)指標(biāo)都比以前有了很大的提高。由于需要專門(mén)的試驗(yàn)、檢驗(yàn)設(shè)備，這種功能和技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)和驗(yàn)證，都只能在設(shè)備制造廠家的試驗(yàn)室里完成。

2、當(dāng)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成并實(shí)施統(tǒng)調(diào)以后，建設(shè)單位不能以廠家單臺(tái)設(shè)備的例行測(cè)試數(shù)據(jù)作為驗(yàn)收依據(jù)，道理很簡(jiǎn)單：對(duì)一款菜式的合格標(biāo)準(zhǔn)不能以市場(chǎng)上采購(gòu)來(lái)的原料性能為判斷根據(jù)。綜合自動(dòng)化是作為一個(gè)完整系統(tǒng)向客戶提供規(guī)定功能和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)的，它必須給出系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的技術(shù)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，才能通過(guò)項(xiàng)目驗(yàn)收。這給調(diào)度自動(dòng)化部門(mén)很大的壓力，原因是：他們的技術(shù)檢測(cè)手段沒(méi)能跟上綜自系統(tǒng)的發(fā)展。

3、目前進(jìn)行綜自系統(tǒng)檢驗(yàn)通常需要配置諸多儀器，例如，標(biāo)準(zhǔn)功率源、繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置、毫秒表等，有些指標(biāo)還沒(méi)有合適的儀器測(cè)試，工作起來(lái)十分不便，且造成儀器資源浪費(fèi)。現(xiàn)在我們看一看在沒(méi)有綜合自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)之前，遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)技術(shù)人員是怎樣完成系統(tǒng)的基本功能測(cè)試的：

⑴遙測(cè)精度：用一臺(tái)變送器檢驗(yàn)儀上及標(biāo)準(zhǔn)源，手動(dòng)輸入模擬的電壓、電流、相角等，取幾個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，逐點(diǎn)完成測(cè)量后，手動(dòng)繪制數(shù)據(jù)報(bào)表;

⑵遙測(cè)數(shù)據(jù)響應(yīng)速度：用上面的同一種源，用秒表來(lái)卡測(cè)控單元輸出的響應(yīng)速度(也有用時(shí)鐘來(lái)估個(gè)大概時(shí)間的);

⑶遙信可靠性：手動(dòng)輸入變位信息(一般是在遙信輸入端子上用短接的辦法)，做若干次后作統(tǒng)計(jì);

⑷遙信響應(yīng)速度：同上，用秒表來(lái)卡輸出延時(shí)時(shí)間;

⑸遙信風(fēng)暴：事實(shí)上沒(méi)法做;

⑹SOE分辨率：事實(shí)上沒(méi)法做，因?yàn)槭謩?dòng)無(wú)法控制毫秒級(jí)的時(shí)間差;

⑺遙控可靠性：同遙信;

⑻遙控響應(yīng)速度：同遙信;

⑼同期功能：只能在廠家的試驗(yàn)室做，把數(shù)據(jù)拿過(guò)來(lái)充作現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。因?yàn)檫h(yuǎn)動(dòng)班手頭的普通標(biāo)準(zhǔn)源無(wú)法操控穩(wěn)定的頻率和相位，否則就要化大價(jià)錢專門(mén)購(gòu)買這種儀器，但實(shí)際使用率又不高;

⑽直流可控源：要用另一臺(tái)直流可控電源;

⑾GPS校時(shí)：一般要另帶一套GPS到需要檢測(cè)時(shí)標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)。

還有其它等等多種功能，都無(wú)法在統(tǒng)一的測(cè)試平臺(tái)下來(lái)完成。在沒(méi)有綜合檢測(cè)系統(tǒng)之前，實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試比上述更糟。因?yàn)榭刂坪洼敵鐾辉谕坏攸c(diǎn)，解決的辦法是用對(duì)講機(jī)，盡管喊破嗓子，精度是絕對(duì)上不去的。所以許多定量性的指標(biāo)實(shí)際上只具有定性的意義。你只是看到它動(dòng)了，至于幾秒幾毫，對(duì)不起，天曉得，也只能是估個(gè)大概了。

4.問(wèn)題的癥結(jié)：從以上我們看到，根本原因是：對(duì)指標(biāo)的要求是數(shù)字化、程序化的，但測(cè)試的手段卻還是人工的、手動(dòng)的。這樣測(cè)試的數(shù)據(jù)，怎么可信?

三、概念設(shè)計(jì)要點(diǎn)

解決上述問(wèn)題的根本之策，是設(shè)計(jì)一套集多種功能于一體的程序化的數(shù)字化發(fā)令系統(tǒng)，用虛擬儀器的設(shè)計(jì)概念，以可編程的方式，自動(dòng)地完成各種功能的性能檢測(cè)。它的核心，就是將發(fā)令系統(tǒng)和輸出檢查，全面建立在計(jì)算機(jī)編程控制的平臺(tái)上，計(jì)算機(jī)能夠達(dá)到的分辨率，就是這個(gè)系統(tǒng)所能達(dá)到的最高分辨率。

下面逐一舉例說(shuō)明。

1. 遙測(cè)精度：程控源可以手動(dòng)、也可以編程控制輸出，以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)測(cè)量和全負(fù)荷區(qū)間的自動(dòng)測(cè)量。計(jì)量精度0.5級(jí)已能滿足要求，因?yàn)閿?shù)據(jù)目標(biāo)不是針對(duì)電能計(jì)費(fèi)，而是提供生產(chǎn)調(diào)度部門(mén)的電網(wǎng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、以及調(diào)度中心對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的要求;

2. 遙測(cè)響應(yīng)速度：使標(biāo)準(zhǔn)源的輸出數(shù)據(jù)帶時(shí)標(biāo)，經(jīng)測(cè)控單元輸出的數(shù)據(jù)也帶上時(shí)標(biāo)，那么同一數(shù)據(jù)的時(shí)間差就是設(shè)備的響應(yīng)速度;

3. 遙信可靠性及響應(yīng)速度：編程輸出指定次數(shù)的變位信息進(jìn)入測(cè)控單元，將測(cè)控單元的輸出返回到測(cè)試儀，比較輸出信息和返回信息的時(shí)間差，就可以得到響應(yīng)速度;對(duì)多個(gè)信息進(jìn)行響應(yīng)統(tǒng)計(jì)，就可以得到可靠性指標(biāo);