变电自动化系统安全控制和稳定性分析

摘要：随着网络信息技术的推广和发展，以及通讯技术在电力系统自动化中的应用，变电站的智能自动化技术也随之发展起来。计算机信息技术在变电站自动化的应用更加适应了现在变电站的自动化系统中庞大的信息数量。此外从结构上，分成分布的综合系统使得系统的扩展性更强，工作更加的方便灵敏。

关键词：变电 自动化 稳定性

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0368-01

0引言

目前的电力常规自动化系统主要就是微机管理，这种自动化改造近视一种局部的自动化，这就造成了系统不具有自我诊断的能力，即在系统出现二次故障时无法检测，于是，在现实中不得不定期对设备进行维护检测和调试，而且，一旦设备出现了不可预见的故障，便会影响到整个电网的运行。

1变电的自动化系统

1.1集中式结构

集中式结构是将系统设备按其功能归类划分，形成若干个独立系统，各系统分别采用集中装置来完成自身的功能。集中式结构一般由 1 个或 2 个 CPU 实现对整个变电系统的保护、监视、测量、远动的集中控制。而且为了提高可靠性，一般采用双系统瓦为备用。该系统可采用前置主机和后台辅机相结合的配置方式。前置主机完成模拟最和开关量以及脉冲量的采样输入、开关量输出控制与信号输出、向辅机传送数据等功能。辅机主要完成负荷显示、打印输出、远动通信和丰机问的数据串行通信等功能。前置主机可采用 STD 总线工业控制机，后台辅机以管理为主，可采用 PC机。为了提高系统可靠性，可采用双系统互为备用方案，2 套 STD 系统通过管理器来协调运行。管理器采用可编程序控制器（PC 机），系统正常运行时，一套系统与 PC 机通信，PC 机监视其运行是否正常，一旦发现异常立即由控制同路启动另一套系统，使之投入运行，同时退出故障系统。

1.2分散式结构

分散式结构是将设备划分成多个单元，将控制、保护和数据收集单元安装在高压户外断路器的附近，或者将设备安装在用户的户内开关附近。这种设计结构是根据一次回路设计，将各个分散单元用电缆连接，构成一个网络式的综合系统。这种分散式结构既相对独立又相互联系，方便维护和扩展，可靠性高、抗干扰能力强。局部发生故障时不至于影响整个电网，并且大大的减少了二次设备的占地以及电缆使用。但是其成本相对其他结构较高。

1.3集中与分散结合式结构

这种结构是集中和分散两种结构的集合，这种结合式结构形式多样，应用较多的形式是分散式结构及集中式组屏，其集中了分散式结构的各项优点，稳定性高，便于扩展和维护，同时又采用了有利于设计安装和管理维护的组屏式的集中结构。

2变电自动化系统内的通信网络设计

变电的自动化是建立在网络技术、计算机技术、通讯技术的发展的基础上的。网络构建的安全化、灵活化是自动化变电系统的重要保障，也是电力系统自动化的前提条件。自动化系统完成的 63 种功能可分为 7 组：远动功能、自动控制功能、测量表计功能、继电保护功能、与继电保护有关的功能、接口功能、系统功能。现场总线技术是网络技术的通讯手段，其通讯速率和及时性为小数据的工业测控的通讯提供了性价比极高的网络构架。并且，相对于串行通讯技术，具有可靠和灵活的特点，基于此类原因，现场总线技术成为了变电自动化的系统主要通讯技术，改变了变电系统的整体结构。当现场总线技术作为自动化的主干网时，总体性能随节点数的增长迅速下降。因太过忽视通用性，没有稳定的同意国际化标准，于是这种结构也显现出其不可忽视的缺陷：（1）通讯节点对响应速率影响较大，随着节点数量的增加系响应速率下降，很难适应通讯需求。（2）带宽也对于数据的传输有着限制。（3） 总线拓扑结构的局限性是当网络出现任何一处故障时，均有可能使整个系统瘫痪。因此，自动化系统的通讯技术要求需要高度的可靠性、稳定性，这就要求，计算机网络技术需要通用、标准的网络技术。在综合性的评估中，自动化系统的通讯发展方向越来越倾向于计算机技术以及网络通讯技术。

3变电自动化系统安全控制和稳定性分析

3.1稳定性危机（Stability crisis）

电力系统暂态过程积蓄的能量可能破坏其运行稳定性，即不能再回到初始状态或停留在一个允许的新状态。这一过程历时很短，如几秒钟。

3.2持久性危机（Viability crisis）

局部或整个系统发电、送电和负荷不平衡，导致系统运行参数大幅度偏离正常值，可能破坏对用户的持续供电。这一过程历时较长，如几秒钟至几分钟。电力系统在极不稳定状态下为了维持稳定运行和持续供电，必须采取必要的控制措施。这种控制称为紧急控制（Emergency control）或预测控制（Predictive con-trol），也称为极不稳定状态下的安全控制或动态安全控制。对稳定性危机的紧急控制称为稳定性控制（Stabilitycontrol）。通过稳定性控制可能使系统恢复正常状态，也可能使系统暂时处于另一种稳定状态，即恢复状态。针对持久性危机的紧急控制，通常称为校正控制（Correc-tive control）。如控制电压和无功功率、切机或限制发电机出力、限制负荷和系统解列等，以便使系统恢复到正常状态或转为恢复状态，保持对用户的持续供电。恢复状态下系统的完整性一般会受到破坏，如某些发电机或负荷被切除，系统某些部分被解列等，而且安全储备通常也是不足的。因而需要进行恢复控制（Restorativecontrol）。恢复控制包括起动备用设备，增加发电机组的功率，重新投入被切机组、负荷和线路等。

电力系统的预防控制、紧急控制和恢复控制总称电力系统安全控制（Security control）。安全控制是维持电力系统安全运行所不可缺少的部分。不过在电力系统发展的初始阶段，这种控制比较容易实现，一般可使用就地设置的比较简单的装置。随着电力系统的发展扩大，对安全控制提出越来越高的要求，安全控制成为电力系统运行和控制的一个极其重要的课题。

4结论

综上所述，由于电力系统的不断发展扩大，因此对电力系统动态过程的分析越来越复杂，对系统自动控制的要求也越来越高。分层分布式综合自动化变电系统通过各种设备间相互交换信息、数据共享，实现对变电运行的自动监视、管理、协调和控制，从而提高了变电保护和控制性能，改善和提高了电网的控制水平。有利于系统扩展的方便性和灵活性。特别是利用计算机网络技术作为通信系统发展模式，更是日后变电自动化发展的趋势。

参考文献：

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