变电站综合自动化系统构建论析

摘要：变电站综合自动化系统是集微机继电保护、远程通信于一身且利用通信技术和计算机对对变电站设备进行全方位、实时监控的自动化控制和管理系统。但是目前由于发电厂供电设备等的原因，导致供电系统跳电、断电灯现象发现不及时；加之，变电站设备技术的落后等等现象的出现严重的阻碍了变电站的发展。文章详细阐述了系统总体设计，为变电站综合自动化系统的构建提供了理论意义。

关键词:变电站；综合自动化；系统设计

综合自动化技术的发展，使得变电站综合自动化系统在发供电企业被广泛的利用。且变电站综合自动化系统比传统继电器具有更强的功能。发电厂继电保护装置作为电力系统安全保障的重要部分，对于发挥整个电力系统的安全运行和系统装置具有重要的意义。但是目前由于自然和人为方面的原因使得发电厂故障的发生率比较高，而继电保护装置能对系统故障起到很到切除和保护作用。研究变电站综合自动化系统对于更好的解决电力系统的安全问题具有很强的现实性。

1.设计原则

变电站综合自动化系统的实施，主要是为了满足电厂改造的现实需求，且尽可能的减少停电等电力故障的发生。因此在系统的改造设计中应该尽可能的满足设计的原则。其中主要的一些原则有：（1）实用性原则。该原则是系统设计原则中的首要原则，在系统设计中该原则主要是通过系统中的系统操作应该尽可能的满足简单、易懂且根据系统运行的实际情况出发，在充分利用已有资源的前提下进行的。（2）可靠性原则。该原则是为了保证系统的可靠运行而设立的。目的是在系统的设计过程中充分保证系统的硬件设备的可靠性、软件系统的可靠性、系统集成的可靠性等。（3）先进性原则。在系统设计中应该引入先进的系统设计思想和理念。保证设备的先进性和设计思想的先进性。（4）可扩充性原则。系统设计中可扩充性原则是指系统容量的可扩充性和系统功能的扩充性。（5）开放性原则。主要是指系统设计应该是一个便于系统集成和信息共享的灵活、开放系统。（6）此外，系统配置和网络结构原则和电信号及告警信号接入原则。主要是在系统设计方面网络结构以站控层、网络层、间隔层为主，信号以遥信信号、遥测信号、遥控信号、事故信号等为主。

2.变电站综合自动化系统结构

变电站综合自动化系统结构主要由集中式结构、分布式结构、分布分散（层）式结构所组成的。

2.1集中式结构

集中式结构是指机集中式系统采用功能较强的具有扩展输入/输出功能的计算机，并以模拟信号和数字信号的集中采集为主，对信息进行相关的处理和计算，并实现了计算机的自动控制、微机监控、微机保护等功能。在该结构中最主要的特点是集中式结构具有实用性好、造价低、体积小、结构紧凑、能保护变电站的设备和线路、同时可采集变电站的数据信息和模拟量信号等。该结构同时也存在着很多的缺陷，例如：该结构的设计比较复杂繁琐、工作量大，对不同规模的变电站软硬件的系统设计不同，计算机的功能较集中不便于计算机的管理，该保护与常规的相比而言，缺乏直观性、程序设计和调试维护都比较麻烦等等。这些缺陷严重的阻碍了集中式结构的设计。

2.2分布式结构

分布式结构是指通过变电站综合自动化系统的单个功能分散给多台计算机而得以实现的。该系统设计主要是以功能设计为主，目的是解决CPU的运算处理问题，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力。一般在多个CPU之间选用优先级的网络系统并采用串行通信方式或者网络传输以实现数据通信，从而很好的解决了数据传输的瓶颈问题，同时系统的实时性也得到了提高。分布式结构的最大的优点是能便于系统的扩展和维护，同时局部故障的发生对其它模块正常运行不产生影响。因此该结构可以适合应用于中、低压变电站，并可通过分层组屏和集中组屏进行安装。

2.3分布分散（层）式结构

按逻辑分布分散（层）式结构系统把变电站综合自动化系统分为变电站层(站级测控单元)和间隔层(间隔单元)两层或者分为间隔层、通信层、变电站层三层。该结构系统的最大特点是设计思路是依据变电站的断路器间隔所设计。该结构系统的主要优点是系统可靠性高、变电站二次系统的配置比较简单，系统由于受标准化和自动化的间隔级控制单元控制使适用率更高。此外，具有灵活的组态和软件逻辑设计也是一个重要的优点。

3.综合自动化系统软件设计

综合自动化系统软件设计是指在既能够满足实时性要求同时又保证数据的可靠性、开放性和安全性的前提下的设计的系统软件。它包括的模块主要有：系统软件结构、系统软件配置、微机保护主程序、采样中断服务程序、故障处理程序、微机保护通讯设计等部分。其中系统软件配置主要是通过接口软件和保护软件两部分的配置构成。在微机保护主程序中主要包括初始化、自检、开放中段与等待中断、自检循环四个部分。

4.数据库设计

数据库设计是一个复杂的过程。他主要包括：数据变化类型、物理结构设计、逻辑结构设计、数据类型、数据处理、表结构设计等组成。其中数据变化类型中就包含了静态数据、动态数据、供电运行历史数据。数据库中包含了实时数据库和历史数据库。实时数据库主要是完成静态数据的管理，其中主要包括基本信息库和网络信息管理库、实时信息库、设备及其参数信息库等，为分布式内存数据库，采用的是通过磁盘完成的持久性存储。而历史数据库主要是通过SQL、SERVER.实现的。在数据类型方面，主要包括基本的数据类型、特殊数据类型和缺省值构成。并通过数据计算、数据转发、数据存储、表表生成、系统校时等功能对系统数据进行处理。对于表结构设计而言，表是SQL SERVER的重中之重，是存放所有数据库文件、系统配置文件的场所。对于数据库的设计意义重大。

5.人机界面设计

人机界面设计的主要内容包括：数据及参数的查询、实时告警、事故追忆、保护信息四个部分。其中界面主要显示的内容有：当地/远方控制的选择、信号复归；保护装置的投入和退出；设备运行/检修的设置；变压器分接位置的控制；控制闭锁的设定；报警的界限、设置与退断路器及隔离开关的操作；手动/自动设置；保护类型的选择及定值的更改；运行操作人员密码的更改；帮助值班人员妥善处理事故；各种报表和负荷曲线；值班记录；退出运行的设备和装置的保护配置；保护整定值；变电站内一次设备的运行情况；事件的顺序记录；系统的实时运行参数；系统的主接线；事故记录；报警画面与提示信息；控制系统的配置等。人机界面的最大优势是值班人员可以随时、全面地了解供电系统及变电站的运行情况。其次，数据及参数的查询包括告警信息的查询、数据的查询、实时曲线的查询、历史曲线的查询、设备参数的查询五个方面且对每个方面都在该设计系统中有较为详细的说明和操作步骤。再次，实时告警是分析告诫时间的同时，并对告诫事件的结果进行处理并给用户提供相应的处理系统情况的事件信息。同时记录事故发生前后的运行情况，对事故的原因进行分析追忆。最后，对保护信息的操作和浏览进行保护信息的管理。

6.结语

在变电站综合自动化系统中变电站本来就承担着变换电压、输送电能的角色，除此以外变电站综合自动化系统还包括一个控制系统的功能作用，他对电力系统的二次回路即保护回路、控制回路、测量回路等出现的接线复杂、元件多、可靠性低等特点提出了新的系统设计思路，本文重点完通过设计综合自动化系统的软件程序，数据库设计和人机界面设计旨在日益完善计算机控制技术在变电站综合自动化系统中的应用。

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