變電站綜合自動化系統綜述

河北唐山開灤東歡坨礦業分公司 劉浩淼

變電站綜合自動化系統綜述

河北唐山開灤東歡坨礦業分公司 劉浩淼

近年來，隨著電網運行水平的提高，各級調度中心要求采集實時準確的信息，以便及時掌握電網及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，這要求調度中心采用更多的更優越的管理模式，如無人值班的管理模式，以提高勞動生產率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。當代計算機技術通信技術等先進技術手段的應用，已改變了傳統二次設備的模式，優點是簡化系統、信息共享、減少電纜、減少占地面積及降低造價等。基于上述原因，電力行業各有關部門已把變電站自動化作為一項新技術應用于電力系統運行中。

一、變電站自動化系統

變電站自動化系統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行各種運行作業，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統。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，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。

二、變電站綜合自動化系統的功能

1. 實時數據采集 。

（1）遙測。變電站運行的各種實時數據，如母線電壓、線路電流、主變溫度、功率等。

（2）遙信。斷路器、刀閘位置、分接頭位置、各種設備狀態、瓦斯、各種信號等。

2. 數據統計和處理。

（1）限值監視和報警處理。各種報警級別、多種報警方式(聲響、語音)、告警閉鎖和解除等。

（2）遙信信號監視和處理。遙信變位次數統計、變位告警等。

（3）運行數據計算和統計。電量累加，分時統計，運行日報、月報，最大值，最小值，負荷率，電壓合格率統計等。

3. 操作控制。斷路器及刀閘的分合，變壓器分接頭調節。

4. 運行記錄。遙測越限記錄、遙信變位記錄、SOE（事件順序）記錄、設備投停記錄、操作記錄、保護定值修改記錄等。

5. 報表和歷史數據。變電站運行日報、月報、歷史數據顯示和保存等。

6. 人機界面。系統電氣主接線圖、實時數據畫面顯示、實時數據曲線顯示、畫面調用方式菜單和導航圖、各種參數在線設定和修改、畫面拷貝和報表打印、各種記錄打印、畫面和表格生成工具等。

7. 保護信息。保護定值顯示及修改、保護運行狀態監視、保護動作信息、自檢信息、保護故障錄波及事件記錄。事件記錄應包含保護動作序列記錄、開關跳合記錄。其SOE分辨率一般為1～10 ms，以滿足不同電壓等級對SOE的要求等。

8. 控制和操作閉鎖。操作人員可通過CRT（陰極射線管）屏幕對斷路器、隔離開關、變壓器分接頭、電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統出故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應具有以下內容。

（1）電腦五防及閉鎖系統 。

（2）根據實時狀態信息，自動實現斷路器、刀閘的操作閉鎖功能。

（3）操作出口應具有同時操作閉鎖功能。

（4）操作出口應具有跳合閉鎖功能。

（5）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間。

（6）控制操作及修改整定值的記錄。

9. 系統的自診斷功能。系統內各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也像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。

三、變電站綜合自動化的結構及模式

本文，筆者以分層分布式結構的系統為例，該系統由間隔層自動化裝置、中間層通信及后臺監控系統3部分組成。

1.間隔層自動化裝置。按照電壓等級的不同將系統分成幾個間隔層，對不同的間隔層分別考慮。該自動化系統取消了傳統的保護加集中式RTU的模式，對35 kV及以下的間隔層設備用保護測控合而為一的方式，其裝置不僅有保護功能，還具有遙測、遙信、遙控功能，可以采用集中組屏，也可分散到各間隔安裝。

2.中間通信層。由通信總線和通信處理機組成(前置機)，由于系統內部采用命名管道，可跨網運行。該綜合自動化系統對一般的變電站取消通信處理機，將此部分功能與后臺監控合并在一起，由一臺上控機完成，同間隔層自動化裝置的通信由計算機內的不同插卡完成。

3.后臺監控系統（人機工作站）。后臺監控系統由工業微機組成，可通過網絡由一臺或多臺微機組成，構成分布式監測控制系統，負責整個系統的協調和管理，顯示各種畫面、表格、告警信息和管理信息等。

四、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基本信息有：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，一類要求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，要求傳送速度快；另一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安全性要求，站內通信網聯系站內各個智能單元、后臺監控及遠方通信裝置，是整個系統的關鍵。根據實際系統結構及工程實際需要，大致按以下原則考慮：

1.電力生產的連續性和重要性要求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能力，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設備。

2.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，通信負荷不過載。

3.站內通信網應組合靈活，可擴展性好，具有較好的開放性，調試維修方便，宜采用總線型網絡。

4.通信媒介的選用原則是盡量采用光纖，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。

5.站內通信網的協議及規約應符合國家及國際標準。

6.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程需要，并且可能運行環境比較惡劣（分布式分散布置），因實際的信息量不是很大，可考慮慢速網（如現場總線或485通信方式）。