变电站自动化改造探讨

摘 要：推动电力企业改革势在必行，变电站推行计算机综合自动化监控可保护系统的应用，是电力体制改革创新的必然趋势。本文对常规变电站的无人值守改造，根据变电站综合自动化技术的原理和特点，提出采用分层分布式与集中控制相结合的综合自动化系统结构设计是今后的发展方向。

关键词： 变电站；无人值守；综合自动化技术

一、变电站概况

本人曾在阳山县秤架变电站工作15年，该站位于阳山西北部的秤架瑶族乡，距县城50公里，1987年建成投产，已运行20多年。变电站110kV线路4回、35kV线路7回、10kV线路6回，主变两台，容量为31500kvA、40000kvA。担负着秤架片60多座水电站电能联网的发送任务，起到非常重要的作用。但由于体制问题，一直未能注资技改。目前运行中存在操作不灵活，变压器运行不经济，设备严重老化等安全隐患。

2000年以来，随着阳山招商引资力度的不断加大，四面八方客商云集阳山投资办厂办电，皆因秤架水力资源十分丰富，开发小水电成为投资商的首选。目前，秤架片水电站星罗棋布，大大小小水电站达60多座，装机容量达15万kw，占了阳山财政的“半壁江山”。水电站的增加、容量的增大，造成变电站不堪重负，也造成了变电站运行方式的彻底改变。加上设计存在部分缺陷，严重影响了输送的可靠性，致使变电站运行中出现诸多不足因素。另外，阳山调度自动化系统尚未建立，无法调度自动化和远程自动控制，给运行及操作带来困难，没有发挥初衷设计效果，达不到安全稳定运行。

二、变电站计算机自动化网络的应用

随着电力体制改革的进一步深化，电网得到迅速发展，城、乡电网加快建设和改造，越来越多的供电部门已积极开展了变电站无人值班的实践。变电站无人值班工作的实施，使供电部门提出的“减员增效”工作得以成功实现，取得了明显的经济效益和社会效益，提高了电力企业的劳动生产率，促进了电网的安全稳定运行，推动了电力生产管理的现代化，对提高电网的安全、经济运行水平起到了积极的作用。从国内、外电网发展的情况看，变电站采取无人值班，不只是为了减少几个生产人员及其开支的问题，还是为了提高电网的科技发展水平和科学管理水平，加快电网发展。因此，无人值班变电站的建设和改造是十分必要的。在实际应用中，无人值班变电站的电压等级已从35kv发展到220kv，并且正在向更高的电压等级发展。

所谓无人值班变电站，一般指没有固定值班人员在变电站就地进行日常监视与操作的变电站，变电站日常操作与监视由上级调度或集控站通过调度自动化设施的三遥或四遥功能进行。变电站无人值班是变电站运行管理的一种模式，要实现这种模式目前有两类设计模式。一是将有人值班的常规变电站改造为无人值班运行管理方式。二是采用变电站综合自动化技术，一般用于新建无人值班变电站。

三、变电站计算机综合自动化系统设计

有人值班变电站的无人值班改造将常规的有人值班变电站改造为无人值班运行，一般适用于城农网改造中老旧变电站的无人值守改造。采用常规远动方式，充分利用原有的二次设备，并对其进行必要的改造以实现无人值守的模式。这种系统中保护和远动系统相对独立，结构简单，易于维护，省资金。在整个变电站的改造工程中，涉及到远动部分的主要有以下几点：

1、rtu部分

对于原来没有rtu的变电站，加装rtu装置；对于原已有二遥的变电站，只须对其进行扩容，增加采集的遥测、遥信数量，并扩展遥控、遥调功能。

增加信息量的采集。（1）遥测量：除采集有功功率、无功功率、电压和电流外，还需采集主变压器温度、所变电压、直流电压等。（2）遥信量：在原有的测量开关位置的基础上，还需接入重要的刀闸位置、保护输出、中央信号屏的光字牌、消防、小电流接地、主变压器分接头等信号。

2、控制输出

（1）将远动的遥控接点接入开关设备的控制回路，并在控制屏上所有断路器控制回路中加装远方/就地控制开关，当切至远方控制时，切断原有手合、手分、闪光回路，遥控继电器接点接入控制回路，实现开关的遥控。切至就地控制时，原有控制、信号方式不变。

（2）加装主变有载控制开关的远方/就地切换开关，切至远方控制时，通过遥控回路实现有载开关的升降和急停操作。切至就地控制时，原有控制、信号方式不变。

（3）加装控制继电保护中央信号的远方复归和机械闭锁的解除信号。

3、变电站综合自动化

目前新建变电站一般都采用了变电站综合自动化技术。所谓变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括控制设备、信号器具、测量仪表、继电保护装置、自动装置、远动装置等）利用微机技术，经过功能的重新组合，实现信息共享，对变电站实施自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化装置，它是变电站的一种技术装备。

变电站综合自动化的主要特征是功能综合化（其综合的程度可以因采用技术的不同而不同），结构微机化，操作监视屏幕化，运行管理智能化。它的出现为变电站的小型化、智能化、扩大控制范围及变电站安全可靠、优质经济运行提供了现代化手段和基础保证。

变电站综合自动化可以收集到较齐全的数据和信息，经过计算机高速计算和判断，可以方便的监视和控制变电站内各种设备的运行，完成对相关设备的操作。它的主要内容包括：

（1）电气量的采集和电气设备（如断路器等）的状态监视、控制和调节。

（2）实现变电站正常运行的监视和操作，保证变电站正常运行和安全。

（3）发生事故时，有继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障设备和完成事故后恢复的正常操作。

从长远的观点看，综合自动化系统的内容还应该包括高压电气设备本身的监视信息（如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等）。

从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分布式、分层分布式。目前，最为流行、受到广大用户欢迎的是分层分布式与集中相结合的综合自动化系统结构。这种结构将间隔层配电线路的保护和测控单元做在一起，就地分散安装在开关柜内或其他一次设备附近。各间隔单元的设备互相独立，仅通过光纤或网络电缆由站控机对他们进行管理和交换功能。而高压线路保护和主变压器保护装置等则采用集中组屏的方式。

分层分布式与集中相结合的综合自动化系统，其优越性主要体现在：

（1）简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。

（2）由于安装在开关柜的保护和测控单元出厂前已由厂家安装和调试完毕，再加上敷设电缆的数量大大减少，因此现场施工、安装和调试的工作量和工期也随之减少和缩短。

（3）简化了变电站二次设备间的互连线，节省了大量连接电缆。

（4）分层分散式结构可靠性高，检修方便，并且组态灵活，利于扩展。

四、结束语

近年来，大规模集成电路和通信技术的迅猛发展，给变电站综合自动化技术水平的提高，注入了新的活力，变电站综合自动化技术正在朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。变电站的设计采用综合自动化技术已成为国内外电网建设的发展趋势，势在必行；也是新一轮思想大解放、落实科学发展观的新举措，是变电站迈向现代化管理的发展方向，是电力体制改革创新的必然要求，也是变电站自身生存和发展的需要。