变电站综合自动化系统中保护与自动装置的功能配置

摘 要 主要探讨变电站综合自动化系统中的结构形式、主要特点和自动装置的功能配置。同时，对微机保护装置的硬件结构及其特点进行综合分析。

关键词 综合自动化系统；保护与自动装置；功能配置

中图分类号：TM766 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0029-02

电力系统中变电站运行的稳定性、可靠性以及经济性很大程度上依靠变电站的继电保护与控制和监测手段的完善以及它们经济性、可靠性和技术指标等多方面因素。变电站综合自动化系统是以计算机为主导，把变电站一、二次设备组合成网络化、模块化、标准化的计算机监控系统，逐渐取代了传统的继电保护屏，打破了传统继电保护不能进行外部通信的局面。同时，变电站综合自动化系统能够采集到相对完备的信息、数据，并应用计算机的计算、分析功能，控制、监视变电站内部各类设施的运行及操作，具有运行工作管理智能化、操作监视屏幕化、结构微机化以及功能综合化等特点。

1 变电站综合自动化系统的主要功能

1.1 系统中的监测功能

自动化系统在对变电站进行数据采集、处理、显示、打印的同时，使相关工作人员对变电站运行状况有所了解，一旦出现问题可及时采取措施。采集到的数据主要包括：模拟量、开关量以及脉冲量三大类。

1）采集数据中的模拟量。变电站监测的模拟量包含主变一次、二次以及各线路电流，各母线与重要线路的电压，变压器分接头位置、主变温度与室温、母线零序电压、各线路零序电流等。同时变压器分接头位置、主变温度与室温、母线零序电压也能用开关量、脉冲量监测。

2）采集数据中的开关量。变电站进行监测的开关量主要包括各种刀闸、开关、交直流电源运行状况、变压器运行状况、各微机运行状况、开关机构运行状况、继电保护动作信息以及变压器分接头等。

开关量的输入方法主要有微机串行口输入或接点输入，而对于开关等监测对象应使用具有互异状态特点的双接点输入方法，可起到提升可靠性的作用。

3）采集数据中的脉冲量。变电站监测的脉冲量主要包括线路、主变一次与二次的无功电度量和有功电度量、用电的有功电度量、电容器的无功电度量等

1.2 系统中的监控功能

变电站综合自动化系统能够提供可靠、便捷的人机通话，工作人员可使用显示器、键盘进行刀闸、开关、变压器分接头的操作。此系统也可依据电网工作状况实现自动开关控制或变压器分接头。全部可靠性操作在软硬件设计时要满足双重化的基本原则。手动操作开关的方法主要有键盘操作、把手操作以及保护柜操作。当处于正常条件下，可选用键盘操作方法；在非正常条件下，可选用把手操作和保护柜操作的方法。保护柜操作方法可以利用柜上按钮或保护机键盘来实现。

变电站监测的主要内容有下面几项。

1）跳闸统计。主要是统计跳闸次数，内容包含手动跳闸次数和事故跳闸次数的统计。

2）接地选相。中性点不接地系统中，一旦电网发生单相接地故障，可使用相电压降、零序电流、零序电压增量判断接地线路及其相别，同时也可运用功率方向法等作出判断。为了确保其可靠性，要进行多次采样后才可确定。在确定之后，主机进行报警，并显示、打印。工作人员参照提示，运用人为检除法跳开开关自动重合，验证主机判断情况。

3）无功电压的自动操控。依照电网无功、电压计算和判断选择调节变压器分接头位置，还是投切电容器，进而使无功和电压符合要求。此外，在电网、电容器或变压器出现故障时不要误动，且电容器处于检修状态下，不应让其参与控制。

2 变电站综合自动化系统中主控室的结构配置

1）模拟屏式。主控室模拟屏前方设置微机台，其内部主要放置微机和USB电源，上方放置主机显示器CRT、打印机以及键盘。模拟屏的主结线图上应设置操作把手和仪表。其他物品，如交直流电源柜、监控柜、电度表柜、变送器柜、保护柜等都要放在模拟屏后方，或其他房间。

2）控制台式。主控室模拟屏前方设置控制台，无模拟屏。控制台的对面设置交直流电源柜、电度表柜、监控柜、变送器柜以及保护柜等设备。此外，控制台上方或周围应放置主机显示器CRT、键盘以及打印机。必要的光字与仪表、操作把手、模拟主结线都要放置在控制台上方。

3）微机台式。主控室前方设置微机台，无控制台，且无模拟屏。主控室的后方设置交直流电源柜、电度表柜、监控柜、变送器柜、保护柜等设备。主机及微机电源放到微机台内部，CRT、键盘、打印机放到微机台上方。

3 微机保护装置的硬件结构

1）高压线路的微机保护。当前，国内高压线路微机保护装置的性能、原理、制造工艺以及技术指标均达到了世界先进水平，微机保护的正确率已超越了常规化保护。

对于高压以及超高压输电线的微机保护装置而言，多单片机组成的多CPU硬件已经作为现今的通用标准。这种微机保护装置的基本特点：电压频率转换原理的数据采集是整个设备的公用部分，它的频率信号输出会分别输送至每个保护插件，然后经每个保护插件实现测频、变换采样值标度以及保护功能计算。三个保护CPU将分别处理高频保护、距离保护以及零序保护。监控CPU通常负责人机接口、通信控制、保护定值管理、保护CPU运行状态监控等。

多个CPU保护装置除了处理继电保护外，也要实现临近线路的后备保护。当零序保护CPU插件或距离保护CPU插件出现问题时，纵然线路的主保护能实现工作，但它却会失去远方后备的保护作用。因此从上面来看，高压、超高压输电线路中，主保护、后备保护均要实现配置双重化。然而对于110 kV及其以下输电线路通常仅配置一个线路保护。

2）微机元件的继电保护。微机元件的保护样式有许多且具有结构特色，主要有单片机型、工控机型保护。很多厂商借鉴于线路微机保护开发及应用经验，进而推出了很多与其结构相近的单片机型微机元件保护。

利用工控机完成微机保护，主要有可靠性高、成本低、规模小等特点。工控机易组合、接口简单、功能易拓展，能够减少微机保护装置的开发时间，最终一定会在微机继电保护发展中表现出旺盛生命力。

3）低压线路微机保护。这一装置通常可分为“一对一”方法，即一套设备完成一条线路保护和“一对多”方法，即一套设备完成多条线路保护。对于“一对一”方法，有些厂家使用封闭式设计，起到了防尘、抗潮、抗干扰的作用，并且具有安全性、可靠性、节约性特点。而“一对多”方法的有分布式结构的所有优点，同时便于安装及日常维护，一般在中低压变电站广为使用。

4 结束语

本文主要介绍了变电站综合自动化系统中保护与自动装置的功能配置。其中主要针对系统内部的主要功能、主控室的结构配置以及微机保护装置的硬件结构进行阐述，以此指导实践活动。

参考文献

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