變電站綜合自動化系統的構成及應用

杜文柱

山東東營供電公司，山東東營 257000

變電站綜合自動化是多專業性的綜合技術，它以微型計算機為基礎，實現了對變電站傳統的繼電保護、控制方式、測量手段、通信和管理模式的全面技術改造，實現了電網運行管理的一次變革。其功能可以從以下幾個方面來說明。

1 繼電保護的功能

變電站綜合自動化系統中的微機繼電保護主要包括輸電線路保護、電力變壓器保護、母線保護、電容器保護、小電流接地系統自動選線、自動重合閘。由于繼電保護的特殊重要性，綜合自動化系統絕不能降低繼電保護的可靠性。因此，要求：

1）系統的繼電保護按被保護的電力設備單元（間隔）分別獨立設置，直接由相關的電流互感器和電壓互感器輸入電氣量，然后由觸點輸出，直接操作相應斷路器的跳閘線圈；

2）保護裝置設有通信接口，供接人站內通信網，在保護動作后向變電站層的微機設備提供報告等，但繼電保護功能完全不依賴通信網；

3）為避免不必要的硬件重復，以提高整個系統的可靠性和降低造價，特別是對35kV 及以下設備，可以配給保護裝置其他一些功能，但應以不因此降低保護裝置可靠性為前提。

繼電保護是變電站綜合自動化系統的關鍵環節，其最重要的功能就是要有獨立的、完整的繼電保護功能，在此基礎上還必須具備下列附加功能：

（1）繼電保護的通信功能及信息量。綜合自動化系統中的繼電保護對監控系統而言是相對獨立的，因此，繼電保護應具有與監控系統通信的功能。繼電保護能主動上傳保護動作時間、動作性質、動作值及動作名稱，并按控制命令上傳當前的保護定值和修改定值的返校信息；

（2）具有與系統統一時鐘對時功能。時間的精確和統一在電網運行中顯得十分重要，尤其是當繼電保護動作時，只有借助精確統一時間才能根據各套繼電保護動作的先后順序正確分析電網發生事故的原因。因此，1991年7月原能源部在頒布的《電力調度系統計算機網絡規劃大綱》中，已明確建議在同一電網內采用統一的對時方式，以便準確記錄發生故障和保護動作時間；

（3）存儲各種保護整定值功能；

（4）當地顯示與遠處觀察和授權修改保護整定值。對保護整定值的檢查與修改要直觀、方便、可靠。除了在各保護單元上要能顯示和修改保護定值外，考慮到無人值班的要求，通過當地的監控系統和遠方調度端，應能觀察和修改保護定值。同時，為了加強對定值的管理，避免差錯，修改定值要有校對密碼措施，以及記錄最后一個修改定值的密碼；

（5）設置保護管理機或通信控制機，負責對各保護單元的管理。保護管理機（或通信控制機）在自動化系統中起承上啟下的作用。把保護子系統與監控系統聯系起來，向下負責管理和監控保護子系統中各單元的工作狀態，并下達由調度或監控系統發來的保護類型配置或整定值修改信息；如發現某一保護單元故障或工作異常，或有保護動作的信息，應立刻上傳給控制系統或上傳至遠方調度端；

由于保護管理機溝通了監控系統與各保護單元間的聯系，起上傳下達作用，因而隔開了各保護單元與監控系統的直接聯系，不僅可以減少連接電纜，降低成本，而且可以減少相互間的影響和干擾，有利于提高保護系統的可靠性。

2 監視控制的功能

變電站綜合自動化系統應能改變常規繼電保護裝置不能與外界通信的缺陷，取代常規的測量系統，如變送器、錄波器、指針式儀表等；改變常規的操動機構，如操作盤、模擬盤、手動同期及手控無功補償等裝置；取代常規的告警、報警裝置，如中央信號系統、光字牌等；取代常規的電磁式和機械式防誤閉鎖設備；取代常規遠動裝置等。

3 自動控制裝置的功能

變電站綜合自動化系統必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質量的自動控制功能。為此，典型的變電站綜合自動化系統都配置了相應的自動控制裝置，如電壓、無功綜合控制裝置、低頻率減負荷控制裝置、備用電源自投控制裝置、小電流接地選線裝置等。

1）電壓、無功綜合控制。變電站電壓、無功綜合控制是利用有載調壓變壓器和母線無功補償電容器及電抗器進行局部的電壓及無功補償的自動調節，使負荷側母線電壓偏差在規定范圍以內。在調度（控制）中心直接控制時，變壓器的分接頭開關調整和電容器組的投切直接接受遠方控制，當調度（控制）中心給定電壓曲線或無功曲線的情況下，則由變電站綜合自動化系統就地進行控制。

2）低頻減負荷控制。當電力系統因事故導致有功功率缺額而引起系統頻率下降時，低頻減負荷裝置應能及時自動斷開一部分負荷，防止頻率進一步降低，以保證電力系統穩定運行和重要負荷（用戶）的正常工作。當系統頻率恢復到正常值之后，被切除的負荷可逐步遠方（或就地）手動恢復或可選擇延時分級自動恢復。

3）備用電源自投控制。當工作電源因故障不能供電時，自動裝置應能迅速將備用電源自動投入使用或將用戶切換到備用電源上去。典型的備用自投有單母線進線備投、分段斷路器備投、變壓器備投、進線及橋路器備投、旁跳斷路器備投。

4 遠動及數據通信功能

變電站綜合自動化的通信功能包括系統內部的現場層間的通信和自動化系統與上級調度的通信兩部分。

1）綜合自動化系統的現場層間通信，主要解決自動化系統內部各子系統與上位機（監控主機）和各子系統間的數據和信息交換問題，它們的通信范圍是變電站內部。對于集中組屏的綜合自動化系統來說，實際是在主控室內部；對于分散安裝的自動化系統來說，其通信范圍擴大至主控室與子系統的安裝地，最大的可能是開關柜間，即通信距離加長了。

2）綜合自動化系統必須兼有RTU的全部功能，應該能夠將采集的模擬量和狀態量信息，以及事件順序記錄等遠傳至調度端；同時應該能夠接收調度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部功能。

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