浅谈变电站综合自动化

摘 要：变电站是联系发电厂和用户的中间环节，是电网中线路的连接点，起着变换电压、交换功率和汇集分配电能、控制电力流向、调整电压的作用。自动化采用无人值班的管理模式，以保证劳动生产率提高，人为误操作减少，运行的可靠性加强。

关键词：变电站 可控性 可靠性

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0129-01

变电站综合自动化系统就是将变电站的二次设备利用计算机和现代通信高科技技术，通过功能组合和优化设计，对变电站实施自动监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统，是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的应用。在技术上涉及到自动控制、运动、通信、测量、计量、信号及控制等二次系统，专业上涉及到自动化、继电保护、变电站运行等。

1 变电站综合自动化系统的特点

（1）功能综合化：是按变电站自动化系统的运行要求，将二次系统的功能综合考虑，在整个的系统设计方案指导下，进行优化组合设计，以达到协调一致的继电保护及监控系统。（2）系统构成的数字化及模块化：保护、控制、测量装置的数字化，有利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。（3）结构分布分层化：综合自动化系统的基本功能和各子系统功能分别由不同的微机处理机完成。依据所完成的功能不同在结构上采用两层或三层式布置。（4）操作监视屏幕化：当变电站有人值班时，人机联系在当地监控系统的后台机（或主机）上进行，当变电站无人值班时，人机联系功能在远方的调度中心或操作控制中心的主机或工作站上进行，不管那种方式，操作维护人员面对的都是CRT屏幕，操作的工具都是键盘或鼠标。（5）测量显示数字化：常规指针仪表被CRT显示器上的数字显示所替代，人工抄录完全由打印机打印、报表取代，提高了测量的精度和管理的科学性。（6）通信局域网络化、光纤化：具有较强的抗电磁干扰能力，能够实现高速数据传输、实时报文、满足实时性要求，组态灵活，易于扩展、可靠性大大提高、减少了电缆用量、方便施工。（7）运行管理智能化：体现在无人值班、人机对话及操作的屏幕化、制表、打印、越限监视和系统信息管理、建立实时数据库和历史数据库、开关操作及防误操作闭锁等方面。

2 变电站综合自动化系统的优越性

（1）提高供电质量。在变电站综合自动化系统中，能实现对有载调压变压器和无功补偿电容器的自动控制，使系统能根据母线电压水平调节电容器投退或对变压器进行调档，从而极大地提高电压合格率，以便确保电力系统中的主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低电网线路损耗，减少各种电能损耗。（2）提高供电可靠性。在综合自动化系统中，通过集合各个电气量数据和信号，利用计算机计算和判断，将综合结果反映来，以帮助值班人员尽快的发现问题并处理，尽早恢复供电。（3）减少变电站总投资额，缩小变电站使用的面积和空间。变电站综合自动化系统采用计算机和通信技术，能够简化系统的结构，利用更多的共享资源和信息，从而节省大量电力电缆；采用大规模的集成电路，由此减少了二次设备的占地面积以及变电站的投资。（4）提高运行管理水平。（5）提高安全、可靠运行水平。

3 变电站综合自动化的结构

（1）过程层，由智能化的一次设备和网络化的二次设备组成，有三大功能：其一电力运行的实时电气量检测；其二运行设备的状态参数在线检测与设计；其三操作控制的执行与驱动操作控制的执行与驱动。

（2）间隔层，主要功能有六个方面：一是汇总本间隔过程层实时数据信息；二是实施对一次设备保护控制功能；三是实施操作同期及其他控制功能；四是对本间隔实施操作闭锁功能；五是承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及所控层的网络通信功能；六是对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。

（3）站控层，主要功能有六个方面：一是通过两级高速网络汇总全所的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；二是全所操作闭锁控制功能具有在线可编程；三是具有所内当地监控，人机联系功能；四是按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；五是接受调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；六是具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能。

4 变电站综合自动化系统存在的问题

（1）变电站的技术标准问题：变电站综合自动化系统的设计其标准问题由技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题组成，截止到现在还没有统一标准，这是当前需要解决的问题。（2）各个厂家产品的接口问题：接口是综合自动化系统中迫切需要解决的问题之一，包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、通信控制器与主站、无功装置等与通信控制器、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。（3）变电站综合自动化系统的抗干扰问题：变电站综合自动化系统的抗干扰措施是保证综合自动化系统可靠和稳定运行的基础，选择产品时应挑选合格的自动化产品，除了能够满足一般检验项目外，还应顺利通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，快速瞬变干扰试验。（4）传输规约和传输网络的选择问题：传输规约问题制约着变电站综合自动化系统的建设和设备选型，即在变电站和控制中心之间应使用101规约，在变电站内部应使用103规约，电能量计量计费系统应使用102规约。新的国际标准IEC 61850公布之后，变电站综合自动化系统从过程层到控制中心将使用统一的通信协议。

5 变电站综合自动化的发展趋势

（1）无人值班无建筑小室的变电站。变电运行人员如果查看设备和控制操作就地进行，利用一个手持式可视无线终端，监视一次设备的同时进行操作控制，所有与之相关的量化数据在可视无线终端上显示，人机操作界面接口实现统一化、运行操作实现无线化。（2）强大的通讯接口能力。主要通讯部件双备份冗余设计（双CPU、双电源等），使用光纤总线等，通过网络使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备组成一个统一的、互相协调工作的整体，保证就地通讯网络协议的标准化。（3）防误闭锁逻辑验证图形化、规范化、离线模拟化。（4）保护监控一体化。此种方式已在35 kV及以下的电压等级中普遍采用，今后此方式在110 kV及以上的线路间隔和主变三侧中也是趋势。（5）系统数据采集和一次设备一体化。对电流电压、有功无功、开关状态等信息进行常规的采集外，对如主变的油位、开关的气体压力等某些设备的在线状态检测量化值，都将与一次设备的传感器紧密结合，直接保存到监控系统的实时数据库中。

参考文献

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[2] 何仰赞，温增银.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

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