摘要：該文論述了常規變電站改造為無人值班的重要性，并針對改造方法提出了幾點建設性的意見。

關鍵詞：改造 RTU 接口

0 引言

變電站自動化和無人值班是當今電網調度自動化領域的必然趨勢，其發展勢頭正方興未艾。無人值班是電力工業隨著科學技術的發展而產生的新型的變電站運行方式，在這種運行方式里，先進技術成分含量大，它集中包含了工業自動化，人工智能分析，通訊等多學科先進技術的結晶，這是科學發展一般規律所直接導致的必然結果。對原有變電站有步驟地實施無人值守改造勢在必行，其原因有兩點：第一，它能更好地適應工業對電能質量的要求。現代工業，尤其是高新技術產業，對電能的電壓水平、頻率、紋波系數、供電連續性等指標都有較高的要求，我們電力企業就要適應這種要求，工業自動化以及與之相應的變電站自動化有著信息加工量大、信息反饋快等人力不能超越的優點。因此，在變電站中引入工業自動化，實現無人值班是科學的選擇；第二，它是電力企業安全運行的要求，統計表明電力行業的事故中，由人為因素造成的占有一定的比重，實踐證明人容易受環境、情緒、疾病等諸多因素影響，因此本身就是一個不可靠因素。確實有不少事故是由人為誤操作引起的，無人值班卻可以提高運行可靠性。例如鄭州地調早在1959年就開始采用遙控技術，40多年從未發生過誤操作，深圳供電局實現變電站無人值班后，誤操作事故率降低了60%。因此，我們現在不應該再討論無人值班該不該上，而應該討論無人值班該怎樣上；第三，從經濟效益的角度看，當無人值班變電站達到一定數量時，就可以實現減人增效。

變電站自動化是在自動化技術、計算機技術、網絡通訊技術的基礎上發展起來的，我國大約在20世紀90年代才大規模推廣變電站自動化和無人值班這項工作，經過10多年的發展基本形成了新建變電站全部采用綜合自動化技術，常規站逐步向變電站自動化和無人值班過渡的局面。而本文重點考慮的是常規變電站改造的問題。

1 改造原則

我們開展各項工作都要考慮投資的經濟效益和社會效益，即投資的“產出”是否高于“投入”。由于各地情況不盡相同，因此，每個供電單位在實施常規站無人值班改造工程時，必須進行全面論證。

(1) 自動化系統是電網調度自動化的一個子系統，因此常規變電站的無人值班改造也應服從電網調度自動化的總體設計，其配置、功能、設備的布置應滿足電網安全、優質、經濟運行的需要。

(2) 充分利用原有設備。

(3) 改造后應滿足變電站實際的需要，按我國的實際情況，目前變電站還不大可能完全無人值守，即使是無人值守，也有一個現場維護、調試和應急處理的問題，因此改造時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。但必須保證在同一時間只允許一種控制方式有效。

(4) 改造時應從技術上保證站內自動化系統的硬件接口滿足國際標準，系統的支撐軟件符合ISO開放系統的規定，系統的各類數據、通訊規約應與相應的電網調度自動化系統保持一致，以適應電力工業信息化發展的要求。

2 改造模式

由于各變電站現有設備、變電站在系統中的重要性、改造投資等情況均不一樣，其改造方案沒有統一模式，應根據具體情況而定。國內常規站的基本模式是采用RTU和當地監控系統的兩遙站，從筆者掌握的情況，要改造成無人值班站，可以有以下兩種方案。

2.1 可以直接改為綜自站，但要注意解決以下幾個問題

2.1.1生產廠家的問題

目前在變電站自動化系統選型當中存在著所選系統功能不夠全面，產品質量不過關，系統性能指標達不到要求等情況。主要有以下問題：由于我國市場經濟體制不成熟，廠家過分重視經濟利益，用戶過分追求技術含量，不重視產品的性能，因而一批技術含量雖較高，但產品并不過關，甚至結構、可靠性很差的所謂高技術產品仍在不斷使用。廠家只要有人買就生產，改進的積極性也就不高，甚至有些產品生產過程中缺乏起碼的質量保證措施，有些外購件的生產更是缺乏管理，因而導致部分投產的變電站問題百出。還有一種情況，有些廠家就某產品只組織技術鑒定，沒搞產品鑒定。另外，生產廠家對變電站自動化系統的功能、作用、結構及各項技術性能指標宣傳和介紹不夠，導致電力企業內部專業人員對系統認識不透徹，造成設計漏洞較多。

2.1.2 不同產品的接口問題

接口是自動化系統中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括RTU與通信控制器、保護與通訊控制器、小電流接地裝置與通訊控制器、故障錄波與通訊控制器、無功裝置與通訊控制器、通訊控制器與主站、通訊控制器與模擬盤等設備之間的通訊。這些不同廠家的產品要在數據接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協調數據格式、通訊規約等問題。當不同廠家的產品、種類很多時，問題會很嚴重。如果所有廠家的自動化產品的數據接口遵循統一的、開放的數據接口標準，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據各種產品的特點進行選擇，以滿足自身的使用要求。

2.1.3 變電站自動化系統的抗干擾問題和采取的措施

關于變電站自動化系統的抗干擾問題，亦即所謂的電磁兼容問題，是一個非常重要然而卻常常被忽視的方面。傳統上的變電站自動化設備出廠抗干擾試驗手段相當原始，僅僅做一些開關電焊機、風扇、手提電話等定性實驗，到現場后往往也只加上開合斷路器的試驗，一直沒有一個定量的指標，這是一個極大的隱患。變電站自動化系統的抗干擾措施是保證變電站自動化系統可靠和穩定地運行的基礎，選擇時應注意，合格的變電站自動化產品，除滿足一般檢驗項目外，主要還應通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，而且還要重點通過四項電磁兼容試驗，分別是：1 MHz脈沖干擾試驗；靜電放電干擾試驗；輻射電磁場干擾試驗；快速瞬變干擾試驗。

鑒于以上等諸多原因，筆者認為如果直接改為綜自站應堅持按照“運行可靠、功能實用、技術先進、價格合理、維護方便、易于推廣”的選型原則去實施，偏離了這個原則，就收不到應有的效果。

運行可靠體現在：

·本身各模塊能穩定協調地工作；

·關鍵部分一定要有冗余、備份等措施，不因單個模塊的故障而影響整個系統的正常運行；

·抗干擾能力強。

功能實用體現在：

·基本功能、日常操作所需的功能必須完備、簡明；

·信息分流，哪一層需要的信息才送往哪一層。

技術先進體現在：

·采用當前的主流技術；

·符合開放、分布分散分層的標準；

·如果能夠把握好設計開發、生產制造、安裝投運的各個環節，是可以做到先進性與可靠性相統一的。

價格合理、維護方便、推廣容易也都是非常重要的因素，與以上幾個方面是相輔相成的。

另外，各電力公司所擁有的綜自站型號數量不宜過多，不宜超過3種，否則不利于運行人員掌握和維護。

2.2 保留站內RTU設備，擴展其功能以實現無人值班

國際電工委員會(IEC)在IEC 61850-2(術語)中對遠方終端裝置(RTU)的定義如下：遠方終端裝置(RTU)是典型的SCADA系統中的外部子站，它通常作為通信網絡和變電站設備間的接口。此定義說明，國際電工委員會(IEC)賦予RTU在變電站自動化系統中以重要作用。

過去，人們認為，RTU為四遙(遙測、遙信、遙控和遙調)功能，并用規約與主站進行通信。今天，按國際電工委員會（IEC）在IEC 61850中的定義，RTU已經成為實現變電站自動化必不可少的裝置。它不僅要實現變電站與調度中心主站間的通信，而且還要作為變電站內智能電子設備（IED）與通信網絡間進行通信的接口。

目前，有一種觀點認為，RTU已被淘汰，實現110 kV和 220 kV新建變電站的變電站自動化系統（SAS）時只需要采用保護和監控一體化的裝置即可。這種觀點是不正確的，因為它忽視了變電站自動化系統（SAS）的真正目的和功能含義。在35 kV及以下電壓等級的配電變電站采用保護和監控一體化裝置，僅在目前價格比較低廉、監視精度要求不高的情況下還是可行的。在IEC 60870-5-103（我國行標DL/T 667-1999）的前言和第1節“范圍和目的”中也對測控一體化問題明確表示：“本配套標準未必一定適用于將繼電保護和測量、控制功能組合在一個裝置內并共用一個通信口設備的信息接口。”保護和監控一體化裝置難以用IEC 60870-5-103協議進行通信，因此將其用于變電站自動化系統，通信就成問題。

20世紀80年代和90年代中期所使用的RTU，是不能實現國際電工委員會IEC對RTU新定義的要求的，有必要發展成為滿足IDE 60870-5-103和IEC 61850國際標準的遠方終端裝置。

具體改造過程中的難點就是各種信號的采集。主要用表1所示幾種方法。

如資金允許可直接改為綜自站，同時筆者認為第三、四種改造方案也未嘗不可，尤其是第三種方案：即擴充原有RTU，增加遙控、遙調功能，保護及中央等信號的采集用直接更換端子排擴展接點法已在很多地方改造成功。其優點如下：

(1)節約投資，以一個110 kV站為例，改造成綜自站約需120萬左右，而采用第三種改造方案費用最低僅需20萬左右。

(2)便于管理和施工，因為從我國目前的運行體制、人員配備、專業分工來看，自動化、保護、計量等專業都是相互獨立的，另據最新消息“綜自”這一詞在很多國際會議上已經取消，將來的發展模式有待進一步觀望，因此沒有必要將所有常規站都改成目前模式的綜自站。

(3)改造期間不停電，如果直接改為綜自站則需要將站內所有二次設備全部更換，也以一個110 kV站為例，改造工期大約需要一個月左右，這樣會增加很多不安全因素。

(4)新技術的支持，隨著計算機技術和網絡技術的發展，新一代網絡光纖化RTU已經問世，通過高速網，將以前常規RTU無法傳送的遙視報警信息（防火、防盜、防漬等）直接上傳調度端，徹底消除了通訊“瓶頸”。