[摘  要]联系自动化领域的发展趋势，指出将常规站进行无人值守改造的必然性，笔者结合工作实际和改造原则，提出了两种改造模式，一种是将常规站直接改为综自站，一种是在常规RTU的基础上，扩充功能，就两种模式进行了分析比较，并对220kV站实现无人值班改造提供了一些经验。
[关键词]常规变电站 无人值班 RTU 改造

0引言

变电站自动化和无人值班是当今电网调度自动化领域的热门话题，其发展势头正方兴未艾。无人值班是电力工业随着科学技术的发展而产生的新型的变电站运行方式，在这种运行方式里，先进技术成份含量大，它集中包含了工业自动化，人工智能分析，通讯等多学科先进技术的结晶，这是科学发展一般规律所直接导致的必然结果。

对原有变电站有步骤地实施无人值守改造势在必行，其原因有三点：

第一，它能更好地适应工业对电能质量的要求。现代工业，尤其是高新技术产业，对电能的电压水平、频率、纹波系数、供电连续性等指标都有较高的要求，因此，在变电站中引入工业自动化，实现无人值班是科学的选择。

第二，它是电力企业安全运行的要求。统计表明电力行业的事故中，由人为因素造成的占有相当大的比重，由于人容易受环境、情绪、疾病等诸多因素影响，因此人本身就是一个不可靠因素，无人值班却可以提高运行可靠性。例如深圳供电局实现变电站无人值班后，误操作事故率降低了60％。因此，我们现在不应该再讨论无人值班站该不该上，而应该讨论无人值班站该怎样上。

第三，从经济效益的角度看，当无人值班变电站达到一定数量时，就可以达到减人增效的目的。

变电站自动化是在自动化技术、计算机技术、网络通讯技术的基础上发展起来的，我国大约在上世纪90年代中后期才大规模推广变电站自动化和无人值班这项工作，经过10多年的发展基本形成了新建变电站全部采用综合自动化技术，常规站逐步向综合自动化变电站和无人值班过渡的局面。本文重点考虑的是常规变电站改造的问题。

1改造原则

我们开展各项工作都要考虑投资的经济效益和社会效益，即投资的“产出”是否高于“投入”。由于各地情况不尽相同，因此，每个供电单位在实施常规站无人值班改造工程时，必须进行全面论证。在对各地充分调研的基础上，我们确定了以下改造原则：

• 常规变电站的无人值班改造应服从电网调度自动化的总体设计。

变电站自动化系统是电网调度自动化的一个子系统，因此其配置、功能、设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行的需要。

• 充分利用原有设备，改造后应满足变电站实际的需要。

按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全实现无人值守，即使是无人值守，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此改造时应考虑远方与就地控制操作并存的模式，但必须保证在同一时间只允许一种控制方式有效。

• 改造时应从技术上保证站内自动化系统的硬件接口满足国际标准。

系统的支撑软件符合ISO开放系统的规定，系统的各类数据、通讯规约应与相应的电网调度自动化系统保持一致，以适应电力工业信息化发展的要求。

2 改造模式

由于各变电站现有设备、变电站在系统中的重要性、改造投资等情况均不一样，其改造方案没有统一模式，应根据具体情况而定。国内常规站的基本模式是采用RTU和当地监控系统的两遥站，从笔者掌握的情况，要改造成无人值班站，可以有以下两种方案。

直接改为综自站

如资金允许可直接改为综自站，但需要注意下面三个问题。

2.1.1 生产厂家的问题

目前在变电站自动化系统选型当中存在着所选系统功能不够全面，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况。主要有以下问题：

• 我国市场经济体制不成熟，厂家过分重视经济利益，用户过分追求技术含量，不重视产品的性能，因而一批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、可靠性很差的所谓高技术产品仍能不断使用。厂家只要有人买就生产，改进的积极性也就不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量保证措施，有些外购件的生产更是缺乏管理，因而导致部分投运的变电站问题百出。
• 有些厂家就某产品只组织技术鉴定，而没搞产品鉴定。另外，生产厂家对变电站自动化系统的功能、作用、结构及各项技术性能指标宣传和介绍不够，导致电力企业内部专业人员对系统认识不透彻，造成设计漏洞较多。

2.1.2不同产品的接口问题

接口是自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括RTU与通讯控制器、保护与通讯控制器、小电流接地装置与通讯控制器、故障录波与通讯控制器、无功装置与通讯控制器、通讯控制器与主站、通讯控制器与模拟盘等设备之间的通讯。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通讯规约等问题。当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。如果所有厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的数据接口标准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以根据各种产品的特点进行选择，以满足自身的使用要求。

2.1.3变电站自动化系统的抗干扰问题和采取的措施

关于变电站自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站自动化设备出厂抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关电焊机、风扇、手提电话等定性实验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，一直没有一个定量的指标，这是一个极大的隐患。

变电站自动化系统的抗干扰措施是保证变电站自动化系统可靠和稳定地运行的基础，选择时应注意，合格的变电站自动化产品，除满足一般检验项目外，主要还应通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，而且还要重点通过四项电磁兼容试验，分别是：1MHz脉冲干扰试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验、快速瞬变干扰试验。

鉴于以上等诸多原因笔者认为如果直接将常规变电站改为综自站应坚持按照“运行可靠、功能实用、技术先进、价格合理、维护方便、易于推广”的选型原则去实施，便会成效显著，偏离了这个原则，就收不到应有的效果。另外，各电力公司所拥有的综自站型号数量不宜过多，不宜超过3种，否则不利于运行人员掌握和维护。

• 2在现有设备的基础上进行改造，即保留站内RTU设备，扩展其功能以实现无人值班

当前，有一种观点认为，RTU已被淘汰，实现110kV和 220kV新建变电站的变电站自动化系统（SAS）时只需要采用保护和监控一体化的装置即可。这种观点是不正确的，对我国调度自动化系统的进一步发展是有害的，不利于我国变电站自动化系统与国际标准接轨，因为这一说法曲解了变电站自动化系统（SAS）的真正目的和功能含义。

在此笔者要对RTU的定义进行详细解释，以澄清一些模糊概念。

最近IEC赋予了RTU在变电站自动化系统的作用，国际电工委员会(IEC)在IEC 61850-2中对远方终端装置(RTU)的定义如下：“远方终端装置(RTU)是典型的SCADA系统中的外部子站，它通常作为通信网络和变电站设备间的接口。”此定义说明，国际电工委员会(IEC)赋予RTU在变电站自动化系统中以重要作用。

20世纪80年代和90年代中期所使用的RTU，是不能实现国际电工委员会IEC对RTU新定义的要求的，有必要发展能满足IEC 61850国际标准的远方终端装置。

用这种方法进行改造时，需增加遥控屏一面，二次设备基本保持不变，更换所有光字牌为节能型光字牌，信号灯更换为节能型带接点信号灯，信号继电器全部更换为具备远方电动复归和就地复归的信号继电器，冲击继电器更换为静态继电器。

根据《实现变电站无人值班对调度自动化系统的基本要求》，为保证变电站安全运行，尽可能将变电站信息传至调度和集控站，将变电站设备的位置信号，一次设备、保护及安全自动装置的异常及动作信号按照保护单元一一对应，传至调度和集控站，使变电站各种信息一目了然。

• 为满足安全及遥信量的要求，利用带接点的节能型光字牌，满足遥信接点不足的需要，利用带接点的节能型信号灯，满足无“控制回路断线”遥信量给远方报信号及就地显示的需要。
• 为解决变压器遥调/遥信问题，将变压器有载调压装置更换为UP-818有载调压机构，档位信号以8421遥信方式传送，档位信息分别以“档位10”、“档位8”、“档位4”、“档位2”、“档位1”五个遥信量来表示，如实际档位是6时，“档位4”、“档位2”上传的遥信值是1，在收端通过计算量来确定主变的档位。
• 为实现远方复归，将所有信号继电器更换为远方电动复归和就地复归的信号继电器。
• 加装遥控闭锁继电器来解决远方/就地操作时相互闭锁问题，远方操作时就地操作把手必须放在“预备合闸”（或“合闸后”）位置。“控制回路断线”取自红灯-绿灯，由于是无人值班，取消闪光回路及事故音响回路，当地位置指示的红灯-绿灯直接接入正电。

按照以上技术方案，即可满足无人值班要求。饶阳110kV变电站是我公司以此方案进行无人值班改造的，改造结束半年来，各方面的运行状况都很好，

这种改造方案的优点是：

• 节约投资，以一个110kV站为例，经笔者测算，改成综自站约需120万左右，而采用第二种改造方案费用最低仅需20万左右。
• 便于管理和施工，因为从我国目前的运行体制、人员配备、专业分工来看，自动化、保护、计量等专业都是相互独立的，另据最新消息“综自”这一词在很多国际会议上已经取消，将来的发展模式有待进一步观望，因此没有必要将所有常规站都改造成目前模式的综自站。
• 改造期间不停电，如果直接改为综自站则需要将站内所有二次设备全部更换，也以一个110kV站为例，经笔者测算，大约需要一个月时间，这样会增加很多不安全因素。
• 新技术的支持，随着计算机技术和网络技术的发展，新一代网络光纤化RTU已经问世，通过高速网，将以前常规RTU无法传送的遥视报警信息（防火、防盗、防渍等）直接上传至调度端，彻底消除了通讯“瓶颈”。

2．3经济效益的分析

由于一次设备基本能够满足无人值班的要求，对无人值班不产生很大影响，经济技术分析将不考虑一次设备更换，如表1所示。

比较

项目

有人值班

无人值班

（综自改造）

无人值班

(常规改造)

运行人员

6－8人

0

0

设备费

-------

100万元

（综合自动化系统）

10万元（RTU）

材料费

-------

20万元（电缆）

4万元（继电器）

4万元（电缆）

施工费

-------

18万元

3万元

其他

2万元

2万元

合计

140万元

23万元

表1变电站经济分析对照表

由此可见，常规变电站的无人值班改造在经济方面的优势是相当明显的。

• 结束语

对于有人值班的变电站，对通信及远动方面的要求不是很高，远动不参与变电设备的控制，变电站有异常情况时，当地值班人员都能及时发现并采取相应的对策。而对于无人值班的变电站，远动设备参与变电设备的控制，这就要求通信及远动设备的运行有非常高的可靠性，这也是要引起各位注意的问题，在设备选型及维护运行等方面都要高度重视。饶阳变电站的无人值班改造已结束一年，各方面的运行状况都很好，对我们进行220kV变电站的无人值班改造提供了经验。

对220kV变电站来讲，由于其安全可靠性在电力系统中起着重要作用，目前虽然国内技术上能够实现无人值班，绝大多数在新建变电站时，即建成无人值班的变电站，而对常规220kV变电站，一次设备完全能够满足无人值班的要求，二次设备基本是微机化，更能够满足要求，利用微机保护的特殊优势，再根据220kV系统的一些技术要求，解决一些如进行远方同期合闸等的技术问题，进行无人值班改造，投资将很少，而效益十分巨大。

参考文献：

• 丁道齐现代电网安全稳定运行的三大支柱 江苏科学技术出版社
• 邹启群等常规变电站无人值班改造的一些经验继电器2003，4
• 沈国荣黄健通信技术是变电站自动化的关键电力系统自动化2001，25(10):1～5
• 谭文恕变电站通信网络和系统协议IEC 61850介绍电网技术2001，25(9): 8～9
• 胡广书数字信号处理：理论、算法与实现清华大学出版社1997
• 胡炎董名垂韩英铎电力工业信息安全的思考电力系统自动化2002，26(7):1～4
• 洪宪平走向网络化的远动系统电力系统自动化2002，26(7):1～4