关于变电站自动化系统的研究

摘 要：近年来，随着电力企业的快速发展，各种先进的科学技术得以在电力系统中进行应用，变电站综合自动化系统作为自动监控系统，其集各种通信技术、信息技术、计算机技术等先进技术于一体，将微机保护、远动及自动装置进行重新组合，并按照一定的程序和要求综合在一起，实现对变电站二次设备进行优化设计，并对变电站内全部设备的运行情况进行有效的监视和测量。变电站自动化系统具有较好的控制和协调的能力，有效的提升了变电站安全稳定的运行，降低了运行维护的成本，提高了变电站运行的经济效益，实现向用户提供高质量的电能的要求。文章对变电站自动化系统的结构和功能进行了分析，并进一步对变电站自动化系统的发展趋势进行了具体的阐述。

关键词：变电站；综合自动化；系统

前言

随着各行各业对电能需求量的增加，电力系统运行的稳定性越发受到关注。变电站作为电力系统核心的部分，其工作量也不断增加，这就使传统的人工进行监控及管理的工作模式越来越无法适应社会发展的需求，所以自动化系统的引进具有迫切性和必然性。利用变电站自动化系统，可以实现无人监控，不仅有效的节约了人力成本，而且也提升了变电站的管理水平。但在当前各自动化生产厂家所生产的自动化设备来看，由于其采用的标准还不，所以相互之间缺乏兼容性，这对用户使用带来了较大的困难，所以需要针对当前变电站自动化系统的结构和功能进行分析，从而对其未来发展趋势进行研究，以便于更好的推动变电站自动化系统的发展速度。

1 变电站自动化系统结构

1.1 集中式结构

集中式结构是将采集到的模拟量、开关量和脉冲量等信息进行集中处理与计算，完成微机监控、保护和自动控制功能。集中式结构保护和监控功能的实现，需要由多台计算机来进行，各种功能由不同的计算机来完成，而且每台计算机承担不同的任务，由于集中式结构不需要占有多大的占地面积，结构较为紧凑，所以更适于用在规模较小的变电站内，但由于其采用模拟量的信号传输，所以具有精度低、干扰大、维护难度大、扩展差的问题存在，因此在具体应用中，更适宜用在变电站综合自动化发展的初期阶段。

1.2 分层分布式结构

电气一次回种中设计的结构主要以分层分布式结构为主，其有效的将变电站分为站控层、通信层和间隔层。回路的数据采集、保护和监控通过间隔层使其综合为一个装置，在数据源现象的开关柜上进行安装。其信息交换及管理都是通过主机来进行的，即每一个装置都通过光纤或是电缆来实现与站控层监控主机进行通信。利用分层分布式结构更有利于无人值守变电站管理模式的实施，不需要信号屏和模拟民间，将回路的测控装置分散安装在开关柜内，由于在安装前已也进行调试，所以现场不需要进行多少的安装量，而且二次设备之间连接电缆也较少，具有较强的抗进干扰性，所以对于加快变电站综合自动化系统的发展起到极其重要的作用。

2 变电站自动化系统功能

2.1 数据采集与处理

模拟量的采集有进线和馈线电流电压与功率，母线段电压电流，变压器油温、电容器室室温、直流屏操作电压等。一般采用交流采样或直流采样方式。状态量主要有断路器与隔离开关、变压器分接头的位置、无功补偿电容器的投切与一次设备运行状态与报警信号等。这些量多采用光电隔离的开关量中断输入或周期扫描方式获得。脉冲量指脉冲电能表输出的以脉冲信号表示的电能量，它的采集与状态量相同。数据处理包括变电站运行参数的统计、分析和计算。变电站运行参数和设备越限报警与记录，包括开关的变位报警设备运行的越限报警，保护装置的动作报警等。

2.2 微机保护与操作闭锁

微机保护包括线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护及备用电源自动投人和自动重合闸。根据监控系统命令发送故障信息、动作信息，选择保护类型及定值并能就地修改。在变电站综合自动化系统CRT屏幕上可对断路器、隔离开关进行操作，对变压器的分接头进行调节控制，对电容器组进行投切。为了防止计算机故障时无法操作被控设备，保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁包括出口跳、合闭锁和并发性操作闭锁，及适应一次设备现场操作的“电能五防操作与闭锁”功能。操作闭锁只有输入正确的授权口令后才能在屏幕上进行。

2.3 人机联系功能

目前变电站有无人值班和有人值班模式两种，无人化零为整时其操作是在远方控制主机上进行的，而有人化零为整时则在主控室后台机上进行，这两种方式在操作上并没有什么区别，都需要借助于CRT屏幕、键盘和鼠标来进行，各种功能的设置及选择都需要通过键盘进行设置，而且在定时、随机和召唤打印三种模式，可以确保各类数据和信息都能够进行长期的保存和记录。

3 变电站自动化系统发展趋势

3.1 从集中控制、功能分散型向分层网络型发展

在传统的变电站保护、远动及监控中，往往是一个功能模块管理多个间隔单元，这种情况下，一旦功能模块发生故障，则会导致整个自动化系统都会受到影响。所以在未来的发展中，需要向一个模块管理一个间隔单元的方向发展，这样有效的实现了功能模块的独立性和适应性，减少故障时对系统的影响。特别是目前计算机应用普遍使用的LAN局域网，其对变电站综合自动化系统具有更好的适应性，其无论是通信介质、拓扑结构、传输速度还是接入网设备数量都得到了较大的提高，而且利用LAN技术还可以将所有智能装置有效的连接在一起，从而实现对现场的协调控制和监控管理。

3.2 从专用设备到平台

现代计算机技术的发展使设备的功能仅由软件决定，硬件只与所要求的I/O数量有关。开发通用标准型硬件和软件平台，具备开放性和数据一致性特点，方便不同制造商相互接口和操作，以适应所有保护和控制。保护功能可由算法实现且可由用户任意设置，各种算法经优化组合在一起，达到更好的选择性、更高的冗余度。控制设备可提供控制和监测任务的分散数据处理功能。分散采集的数据可随时由远方监控主站系统调用。可编程逻辑功能提供诸如定向间隔监视指令、连锁和切换操作等。

3.3 新技术的应用

近年来，随着数字信号处理器的庆用，使一次设备分散布置的RTU快速的发展起来，其作为测量控制单元，不仅功能上实现了优化，而且保护功能也更加完善，而且与其他各项功能实现了有效的集成，使系统的通信容量得到较大的提升。目前通信光纤的庆用，由于其频带较宽，信道多，而且衰减小、受电磁干扰小等诸多优点的存在，使其在远距离及短距离内进行大容量的信息的传输成为可能，特别适合在处于强电磁干扰的环境下进行使用，是当前自动化系统发展过程中，最佳的通信信道。

4 结束语

我国变电站综合自动化系统的发展才只有十几年的时间，其作为多专业的综合性技术实现了变电系统的技术上的改革。特别是在当前我国处于快速发展的特殊时期，由于对电能的需求量不断增长，所以为了确保电能供应的质量，更需要各种智能技术的应用，变电站自动化系统的引进，是电力系统发展的必然选择，也是新时期开创电力系统优质、安全、经济运行和全面提升电力自动化水平重大的举措。

参考文献

[1]黄益庄.变电站自动化技术的发展方向[J].继电器，2008.

[2]徐立子.变电站自动化系统的分析和实施[J].电网技术，2000.

[3]金午桥.变电站自动化系统的发展策略[J].电力系统自动化.