变电站综合自动化应用综述

摘要

介绍变电所自动化基本概念，结构形式，结合天津地铁110KV变电站和天津地铁35KV变电站介绍了分层模式和分布分散下的变电站综合自动化应用。

Abstract: Introduce basic concept of substation automation, structure form .In combination withTianjin subway 35 kv/110 kv substation introduces the hierarchical the application of model and scattered distribution of substation.

关键字：变电站 综合自动化 结构应用

Keywords: substationIntegrated automation Structureapplication

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：

1.变电站综合自动化基本概念

变电站是电力网络的节点，它连接线路的输送能力，是电力系统的一个重要环节。变电站综合自动化是集变电站继电保护，控制，测量，信号和远动综合为一体的多微机自动化系统。利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合自动化功能。

2.变电站综合自动化在电网管理的应用

电网管理系统是一盒多层控制系统，最高级管理整个电网，最低一级在变电站，其自动化控制网络节点。变电站的状态数据被收集到监视中心，用于维护和规划电网。变电站综合自动化支持从当地和远方获取电力系统信息；支持当地和手动功能；在变电站综合自动化和电力管理系统之间，提供与开关设备的通信连接接口。

3.变电站综合自动化系统结构形式

根据综合自动化系统设计思想和安装物理位置不同，就目前国内外变电站综合自动化发张过程来看，其结构形式大致可以分为集中结构形式；分层分布式系统集中组屏的结构形式，分散与集中相结合和分布分散结构形式几种。

集中式结构一般采用功能较强的计算机并扩展I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数字量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机控制，微机保护和自动控制等功能。实时采集变电站各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集和实时监控等功能，完成设备的保护功能。由于其结构紧凑占地面积小，造价低，适用于规模较小的变电站。但是由于其计算机功能较集中，可靠性受影响，软件复杂，组态不灵活，仅能使用于保护逻辑比较简单的情况。分层分布式，将整个变电站的一、二次设备分为三层。

从运行和物理设备的角度出发可以将划分为：变电站层，间隔层，过程层。

变电站层可以监视整个变电站的开关状态，通常位于中央控制室，包括了站级控制主机、远动通信等，变电站层设现场总线或局域网，实现主机之间以及监控主机与间隔层的之间的信息交换，为运行人员提供了人机接口（HIM），实现对变电站的监督管理。

间隔层通常紧靠开关设备，一个间隔层设备只允许对一个间隔进行操作；一般按照断路器间隔开划分，具有测量、控制部件或继电器保护部件。间隔层的控制设备允许对一个间隔进行就地控制。保护完成该单元线路或变压器的保护和故障记录等功能

过程层，过程层紧靠或与开关设备集成在一起，过程层只能对单一的开关进行设备操作，这一层的工作就是直接操纵设备，主要指变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，互感器等一次设备。

间隔层控制单元自动化、标准化使用系统较高，简化了变电站二次部分的配置，简化了二次设备之间的互相连接线，可靠性高，组态灵活，检修方便。

分布分散式是以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将保护、控制、输入/输出、闭锁单元就地地分散安装在一次主设备的开关屏上，安装在主控室内的主控单元通过现场总线与这些分散的单元进行通信，主控单元通过网络与主机联系。这种结构保护部件完全主要依靠设备分散安装可以减少控制室面积，节约二次电缆，适用于地铁等对于控制可靠性，建筑面积有要求的工程项目。

4.变电站综合自动化应用实例

4.1天津地铁110KV变电站分层布置应用实例

天津地铁3号线建设有两座110KV变电站，变电站按无人值班变电站设计，采用分层分布式综合自动化系统实现控制、保护、测量及数据采集功能。

站级管理层由五防主机工作站、操作员工作站、继电保护工程师站、监控系统维护工程师站、GPS对时设备、打印机、音响报警装置等构成。

间隔层实现对现场一次设备进行保护、测量、控制、信号监视功能。间隔层设备主要包括主变系统各类保护测控装置、智能电能表、交/直流系统。

采用微机监控，设有远方（调度端及站内监控微机键盘上）、就地（在综合自动化屏或开关柜上）两种控制方式。在综合自动化屏或开关柜上均设置远方/就地切换开关。全站实现无人值班后，正常操作在站内后台机进行。保护装置采用微机保护，保护跳闸命令直接操作相应断路器的跳闸线圈，各保护装置相对独立，独立直流电源供电，能独立完成其保护功能。监控系统退出，保护能独立工作；保护用CT与测量用CT相对独立；保护装置逻辑判断回路所需开关量不和其他回路混用。

4.2天津地铁35KV变电站分布分散设计实例

天津地铁3号线正线共设置25个35KV变电站，并且设置控制中心。变电站自动化设计采用的是分布分散设计。

变电站综合自动化设三级控制，控制信号盘上集中操作、开关柜当地操作，三级控制方式相互闭锁，以达到安全控制的目的。在开关柜等设备配置保护，控制信号盘接受控制中心、后台监控计算机或维护计算机的控制命令，对所内被控对象进行集中控制。控制信号盘实现与控制中心的远程通信。

5.变电站综合自动化应用前景

变电站综合自动化实现了对电网的数字化控制，通过远动功能，故障录波可功能以得到实时数据，故障详细数据，便于工作人员对电网的操作。数字式保护功能更能动态的适应运行条件和网络拓扑的变化。自动控制可以在最短的时间对故障做出反应，改变网络拓扑，减少故障影响。

变电站无人值班随着变电站综合自动化的发展正在逐步实现，对于改善电网规划，优化网络性能等起着巨大的影响。随着变电站无人值班的进一步发展，电网规划可以突破地域，人员限制。

随着计算机技术，通信技术，信号采集技术以及新的分析计算技术的发展，尤其是一次电气设备的结构，被控程度和性能的提高，更多的控制方案可以实施，变电站综合自动化及的技术应用将会更加广泛。

参考文献

[1]klaus-peter Brand, Volker Lohmann, Wolfgang Wimmer 变电站自动化2009.

[2]佚名变电站综合自动化的发展前景进行分析.