1、變電站綜合自動化系統的幾點理解及認識摘要：本文討論了變電站綜合自動化有關的技術要求和根本的功能配置，結合我國變電站自動化的研究及應用現狀，對其在工程應用中存在的問題進展了討論，并提出相應的理解及認識。關鍵詞：變電站，綜合自動化，功能，智能單元引言近年來，隨著電網運行程度的進步，各級調度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網及變電站的運行情況，進步變電站的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制，操作，反事故措施等，即采用無人值班的管理形式，以進步勞動消費率，減少人為誤操作的可能，進步運行的可靠性。另一方面，當代計算機技術，通訊技術等先進技術手段的應用，已改變了傳統二次設備的形式，為簡化系統，信息共

2、享，減少電纜，減少占地面積，降低造價等方面已改變了變電站運行的相貌。基于上述原因，變電站自動化由“熱門話題已轉向了實用化階段，電力行業各有關部門把變電站自動化做為一項新技術革新手段應用于電力系統運行中來，各大專業廠家亦把變電站自動化系統的開發做為重點開發工程，不斷地完善和改良相應地推出各具特色的變電站綜合自動化系統，以滿足電力系統中的要求。國外從80年代初開場進展研究開發，到目前為止，各大電力設備公司都陸續地推出系列化的產品。如ABB，SIEENS,HARRIS等公司，90年代以來，世界各國新建變電站大部分采用了全數字化的二次設備；相應地采用了變電站自動化技術；我國開展變電站綜合自動化的研究及

3、開發相比世界興旺國家較晚，但隨著數字化保護設備的成熟及廣泛應用，調度自動化系統的成熟應用，變電站自動化系統已被電力系統用戶承受使用，但在電力部門使用過程中大致有兩方面的原那么：一是中低壓變電站采用自動化系統，以便更好地施行無人值班，到達減人增效的目的；二是對高壓變電站220kV及以上的建立和設計來說，是要求用先進的控制方式，解決各專業在技術上分散、自成系統，重復投資，甚至影響運行可靠性。并且在實際的工程中尚存在以下主要問題：(1)功能重復，表如今計量，遠動和當地監測系統所用的變送器各自設置，加大了T，PT負載，投資增加，并且還造成數據測量的不一致性；遠動裝置和微機監測系統一個受制于調度所，一個

4、是效勞于當地監測，沒有做到資源共享，增加了投資且使現場造成復雜性，影響系統的可靠性；(2)缺乏系統化設計而是以一種拼湊功能的方式構成系統，致使整個系統的性能指標不高,部分功能及系統指標無法實現。3對變電站綜合自動化系統的工程設計缺乏標準性的要求，尤其是系統的各部分接口的通信規約，如涉及到不同廠家的產品，那么問題更多，從而導致各系統的聯調時間長，對將來的維護及運行都帶來了極大的不便，進而影響了變電站自動化系統的投入率。變電站綜合自動化系統應能實現的功能微機保護：是對站內所有的電氣設備進展保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等平安自動裝置。各類保護應具有以下功能：

5、故障記錄存儲多套定值顯示和當地修改定值與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。數據采集包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據狀態量采集狀態量包括：斷路器狀態，隔分開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。保護動作信號那么采用串行口RS-232或RS485或計算機局域網通過通信方式獲得。模擬量采集常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值。饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。此外還有變壓器油溫，

6、變電站室溫等非電量的采集。模擬量采集精度應能滿足SADA系統的需要。脈沖量脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統連接，內部用計數器統計脈沖個數，實現電能測量。事件記錄和故障錄波測距事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。其SE分辨率一般在110s之間，以滿足不同電壓等級對SE的要求。變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。控制和操作閉鎖操作人員可通過RT屏幕對斷路器，隔分開關，變壓器分接頭，電容器組投切進展遠

7、方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保存人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應具有以下內容：電腦五防及閉鎖系統根據實時狀態信息，自動實現斷路器，刀閘的操作閉鎖功能。操作出口應具有同時操作閉鎖功能操作出口應具有跳合閉鎖功能同期檢測和同期合閘該功能可以分為手動和自動兩種方式實現。可選擇獨立的同期設備實現，也可以由微機保護軟件模塊實現。電壓和無功的就地控制無功和電壓控制一般采用調整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調相機等方式實現。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。無功控制可由專門的無功控制設備實現，也可由監控系統根據保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通

8、過專用軟件實現。數據處理和記錄歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：斷路器動作次數斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間。獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間控制操作及修改整定值的記錄根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。人機聯絡系統的自診斷功能：系統內各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心。與遠方控制中心的通信本功能在常規遠動四遙的根底上增加

9、了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。根據現場的要求，系統應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調度中心不同方式的通信接口，且各通信口及DE應互相獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調度中心連接，通信規約應適應調度中心的要求，符合國標及IE標準。變電站綜合自動化系統應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能，還應具有當地運行維護功能。防火、保安系統。從設計原那么而言，無人值班變電站應具有防火、保安措施。轉貼于論文聯盟.ll.變電站綜合自動化的構造及形式目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種構造：分布

10、式系統構造按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。這里所談的分布是按變電站資源物理上的分布未強調地理分布，強調的是從計算機的角度來研究分布問題的。這是一種較為理想的構造，要做到完全分布式構造，在可擴展性、通用性及開放性方面都具有較強的優勢，然而在實際的工程應用及技術實現上就會遇到許多目前難以解決的問題，如在分散安裝布置時，惡劣運行環境、抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上存在的問題等等，就目前技術而言還不夠非常成熟，一味地追求完全分布式構造，忽略工程實用性是不必要的。集中式系統構造系統的硬件裝置、數據處理均集中配置，采用由前置機和

11、后臺機構成的集控式構造，由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種構造方式，這種構造有以下缺乏：前置管理機任務繁重、引線多，是一個信息瓶頸，降低了整個系統的可靠性，即在前置機故障情況下，將失去當地及遠方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設計角度上節約開支，仍需鋪設電纜，并且擴展一些自動化需求的功能較難。在此值得一提的是這種構造形成的原由，變電站二次產品早期開發過程是按保護、測量、控制和通信部分分類、獨立開發，沒有從整個系統設計的指導思想下進展，隨著技術的進步及電力系統自動化的要求，在進展變電站自動化工程的設計時

12、，大多采用的是按功能拼湊的方式開展，從而導致系統的性能指標下降以及出現許多無法解決的工程問題。分層分布式構造按變電站的控制層次和對象設置全站控制級站級和就地單元控制級段級的二層式分布控制系統構造。站級系統大致包括站控系統SS、站監視系統SS、站工程師工作臺ES及同調度中心的通信系統RTU：站控系統SS：應具有快速的信息響應才能及相應的信息處理分析功能，完成站內的運行管理及控制包括就地及遠方控制管理兩種方式，例如事件記錄、開關控制及SADA的數據搜集功能。站監視系統SS：應對站內所有運行設備進展監測，為站控系統提供運行狀態及異常信息，即提供全面的運行信息功能，如擾動記錄、站內設備運行狀態、二次設

13、備投入/退出狀態及設備的額定參數等。站工程師工作臺ES：可對站內設備進展狀態檢查、參數整定、調試檢驗等功能，也可以用便攜機進展就地及遠端的維護工作。上面是按大致功能根本分塊，硬件可根據功能及信息特征在一臺站控計算機中實現，也可以兩臺雙備用，也可以按功能分別布置，但應可以共享數據信息，具有多任務時實處理功能。段級在橫向按站內一次設備變壓器或線路等面向對象的分布式配置，在功能分配上，本著盡量下放的原那么，即但凡可以在本間隔就地完成的功能決不依賴通訊網，特殊功能例外，如分散式錄涉及小電流接地選線等功能的實現。這種構造相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：1可靠性進步，任一部分設備故障只影響部分，即

14、將危險分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比方長期霸占全站的通信網絡。2可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。3站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。根本的形式根本配置：集中處理集中布置：將集控式屏、臺都集中布置在主控制室。分布處理集中布置：將分布式單功能設備集中組屏仍集中布置在主控制室。分布處理分分布置：將分布式單功能設備布置在一次設備的機柜內或采用就地就近組屏分散設置的方式。根本形式：對于新建變電站的自動化系統的設計方式：對于容量較大、設備進出線回路數較多、供電地位

15、重要且投資較好的變電站，可采用分層分布式構造的雙機備用系統，輔之相應的保護、測量、控制及監測功能，并完成遠方的功能。對于容量較小，主接線簡單，供電連續性要求不高的變電站，宜取消常規的配置及前置機，采用單機系統，完成保護、測量、控制等功能的管理，并完成遠方的功能。對于擴建及改造現有的按常規二次系統設計的自動化系統設計方式：改造工程可采用新配置的具有三遙或四遙功能的RTU,完成對老站保護動作信息、設備運行狀態及部分功能的測量，并對原有的常規二次設備進展必要的改造或增加數據采集板，使之能與增設的自動化設備構成整體。當擴建工程的范圍較大，用戶對自動化的要求較高，投資又允許時，通常采用自動化系統方案。幾

16、個問題的認識及討論變電站自動化的根本概念變電站自動化是指應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術，通過計算機硬軟件系統或自動裝置代替人工進展各種運行作業，進步變電站運行、管理程度的一種自動化系統。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術；變電站綜合自動化是指將二次設備包括控制、保護、測量、信號、自動裝置和遠動裝置利用微機技術經過功能的重新組合和優化設計，對變電站執行自動監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統，它是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的綜合應用。其具有以下特征：功能綜合化：是按變電站自動化系統的運行要求，將二次系統的功能綜合考慮，在整個的系統設計方案指導下，進展優化組合設計，以到

17、達協調一致的繼電保護及監控系統。綜合INTEGRATED并非指將變電站所要求的功能以拼湊的方式組合，而是指在滿足根本要求的根底上，到達整個系統性能指標的最優化。表如今：簡化變電站二次設備的硬件配置，盡量防止重復設計。如遠動裝置和微機監測系統功能的重復設置，沒有到達信息共享。簡化變電站各二次設備之間的互聯線，節省控制電纜，減少、的負載。力爭克制以前計量、遠動和當地監測系統所用的變送器各自設置，不僅增加投資而且還造成數據測量的不一致性。保護模塊相對獨立，網絡及監測系統的故障不應影響保護功能的正常工作；對于110kV及以上電壓等級變電站，由于其重要程度，應考慮保護、測量系統分開設置；而對于110kV

18、以下低壓變電站，就目前的技術應用程度及工程應用角度而言，可以考慮將保護與測控功能合為一體的智能單元，這樣不但利于運行管理及工程組合，而且降低投資本錢。減少安裝施工和維護的工作量，減少總占地面積，降低總造價或運行費用。進步運行的可靠性和經濟性，保證電能質量。有利于全系統的平安、穩定控制。系統構成的數字化及模塊化：保護、控制、測量裝置的數字化即采用微機實現，并具有數字化通信才能，利于把各功能模塊通過通信網絡連接起來，便于接口功能模塊的擴大及信息的共享。另外方便模塊的組態，適應工程的集中式、分布分散式和分布式構造集中式組屏等方式。操作監視屏幕化：當變電站有人值班時，人機聯絡在當地監控系統的后臺機或主

19、機上進展，當變電站無人值班時，人機聯絡功能在遠方的調度中心或操作控制中心的主機或工作站上進展，不管那種方式，操作維護人員面對的都是屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。運行管理智能化：表達在無人值班、人機對話及操作的屏幕化、制表、打英越限監視和系統信息管理、建立實時數據庫和歷史數據庫、開關操作及防誤操作閉鎖等方面，可以減輕工作人員的勞動及人無法做到的工作。變電站綜合自動化站內通信網絡的建立變電站內傳送或交換的根本信息有：測量及狀態信息；操作信息；參數信息。根據信息傳送的性能要求，大致可分兩類考慮，一類要務實時響應較高的信息，如事故的檢出、告警、事件順序記錄和用于保護動作的信息，要求傳送速度較高；另一

20、類是對時間響應要求不高的信息，如用于錄波、記錄及故障分析的信息，可允許較長的傳送時間。對于不同的數據亦有不同的平安性要求，站內通信網聯絡站內各個智能單元、后臺監控及遠方通信裝置，是整個系統的關鍵，根據實際系統構造及工程實際需要，大致按以下原那么考慮：電力消費的連續性和重要性，通信網的可靠性應放在第一位一方面應具有較強的抗干擾才能，以滿足溫度、濕度和電磁干擾等環境要求，另一方面應考慮備用措施。站內通信網應根據通信負荷的特點合理分配，保證不出現瓶頸現象，通訊負荷不過載，對于大型變電站考慮100256個負載節點，一般中小型變電站考慮不超過60100個負載節點。通訊間隔 設計考慮不超過k.。站內通信網應滿足組合靈敏、可擴展性好、具有較好的開放性以及調試維修方便的要求。宜采用總線形網絡。通信媒介的選用原那么是盡量采用光纖，考慮到工程的經濟性，仍可采用電纜作為主要的通信媒介，但電纜接口一般設有隔離變壓器，以抑制共模干擾站內通信網的協議及規約應盡量符合國家及國際標準站內通信網的站級通信網由于處于較佳的運行環境，其信息流較大分布式集中布置，故可采用高速網；段級通信網根據實際工