淺談變電站綜合自動化系統(tǒng)

摘要：變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。功能的綜合是其區(qū)別于常規(guī)變電站的最大特點，它以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)通訊為手段，以信息共享為目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng)前景

0 引言

變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。

1 變電站綜合自動化系統(tǒng)基本特征

1.1 功能實現(xiàn)綜合化。變電站綜合自動化技術(shù)是在微機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自動化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成模塊化。保護(hù)、控制、測量裝置的數(shù)字化（采用微機(jī)實現(xiàn)，并具有數(shù)字化通信能力）利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息的共享。

1.3 結(jié)構(gòu)分布、分層、分散化。綜合自動化系統(tǒng)是一個分布式系統(tǒng)，其中微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集和控制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計的，每個子系統(tǒng)可能有多個CPU分別完成不同的功能，由龐大的CPU群構(gòu)成了一個完整的、高度協(xié)調(diào)的有機(jī)綜合系統(tǒng)。

1.4 操作監(jiān)視屏幕化。變電站實現(xiàn)綜合自動化后，不論是有人值班還是無人值班，操作人員不是在變電站內(nèi)，就是在主控站內(nèi)，就是在主控站或調(diào)度室內(nèi)，面對彩色屏幕顯示器，對變電站的設(shè)備和輸電線路進(jìn)行全方位的監(jiān)視和操作。

1.5 通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纜化。計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光纖通信技術(shù)在綜合自動化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。

1.6 運行管理智能化。智能化不僅表現(xiàn)在常規(guī)自動化功能上，還表現(xiàn)在能夠在線自診斷，并將診斷結(jié)果送往遠(yuǎn)方主控端。

1.7 測量顯示數(shù)字化。采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，常規(guī)指針式儀表被CRT顯示器代替。人工抄寫記錄由打印機(jī)代替。

2. 變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)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(qiáng)調(diào)地理分布），強(qiáng)調(diào)的是從計算機(jī)的角度來研究分布問題的。這是一種較為理想的結(jié)構(gòu)，要做到完全分布式結(jié)構(gòu)，在可擴(kuò)展性、通用性及開放性方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，然而在實際的工程應(yīng)用及技術(shù)實現(xiàn)上就會遇到許多目前難以解決的一系列問題，如在分散安裝布置時，惡劣運行環(huán)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(shù)而言還不夠十分成熟，一味地追求完全分布式結(jié)構(gòu)，忽略工程實用性是不必要的。

2.2 集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機(jī)和后臺機(jī)構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)，由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測等功能，后臺機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，是一個信息‘瓶頸’，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，即在前置機(jī)故障情況下，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設(shè)計角度上節(jié)約開支，仍需鋪設(shè)電纜，并且擴(kuò)展一些自動化需求的功能較難。在此值得一提的是這種結(jié)構(gòu)形成的原由，變電站二次產(chǎn)品早期開發(fā)過程是按保護(hù)、測量、控制和通信部分分類、獨立開發(fā)，沒有從整個系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)思想下進(jìn)行，隨著技術(shù)的進(jìn)步及電力系統(tǒng)自動化的要求，在進(jìn)行變電站自動化工程的設(shè)計時，大多采用的是按功能‘拼湊’的方式開展，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的性能指標(biāo)下降以及出現(xiàn)許多無法解決的工程問題。

2.3 分層分布式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對象設(shè)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(tǒng)結(jié)構(gòu)。 站級系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（SCS）、站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）、站工程師工作臺（EWS）及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)（RTU）。站控系統(tǒng)（SCS）應(yīng)具有快速的信息響應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理分析功能，完成站內(nèi)的運行管理及控制(包括就地及遠(yuǎn)方控制管理兩種方式)，例如事件記錄、開關(guān)控制及SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）應(yīng)對站內(nèi)所有運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運行信息功能，如擾動記錄、站內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)、二次設(shè)備投入/退出狀態(tài)及設(shè)備的額定參數(shù)等。站工程師工作臺（EWS）可對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗等功能，也可以用便攜機(jī)進(jìn)行就地及遠(yuǎn)端的維護(hù)工作。

3 變電站綜合自動化系統(tǒng)維護(hù)管理

3.1 建立嚴(yán)格的運行管理體制，責(zé)任到人，并配備專職技術(shù)員，對設(shè)備進(jìn)行定期巡檢。

3.2 缺陷管理：建立缺陷管理制度和缺陷處理記錄，值班人員通過每日巡視設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)問題，通知有關(guān)人員及時處理。平時進(jìn)行運行分析，事故預(yù)想和反事故演習(xí)，使事故和缺陷處理準(zhǔn)確迅速。

3.3 防塵：該所鄰路，灰塵較大，采取對設(shè)備定時清灰制度。

3.4 10kV地下室雨季多潮，規(guī)定在7～9月份打開加熱器驅(qū)潮。

3.5 防寒：室外設(shè)備，如SF6斷路器在低溫下其SF6密度低，因此規(guī)定在12～2月份要打開加熱器升溫。

3.6 防雷：在遠(yuǎn)動箱與調(diào)度之間通訊線路上加裝隔離變壓器。

4 變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的單一的集中模式向與相對分散式、分層分布分散式多種體系結(jié)構(gòu)模式轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的面向單個測量、控制對象向面向電網(wǎng)元件（如進(jìn)線、出線、變壓器、母線、電容器等）轉(zhuǎn)變，由各功能單獨考慮向系統(tǒng)功能綜合考慮轉(zhuǎn)變，由一味強(qiáng)調(diào)功能全面向更強(qiáng)調(diào)功能實用和高可靠性轉(zhuǎn)變。總線結(jié)構(gòu)，無論是模塊級、間隔級還是站級，均由專用、低速向通用、標(biāo)準(zhǔn)化、高速轉(zhuǎn)變，原來采用的位總線、LonWorks、CAN、FF等現(xiàn)場總線統(tǒng)一向以太網(wǎng)轉(zhuǎn)變，這從國際電工委員會（IEC）即將推出的IEC 61850系列正式標(biāo)準(zhǔn)中也可看到這個趨勢。信息共享度，保護(hù)監(jiān)控功能以及數(shù)據(jù)共享從邏輯上的結(jié)合越來越緊密，物理上的結(jié)合也將隨著光電傳感技術(shù)的不斷發(fā)展和完善而更加緊密。防誤功能逐步走向不再配備專門的“五防”閉鎖硬件系統(tǒng)，而是把范圍更廣的綜合防誤操作功能結(jié)合在系統(tǒng)中，利用監(jiān)控設(shè)備的智能邏輯來靈活實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級的防誤操作。

5 結(jié)語

變電站自動化系統(tǒng)正在隨著功能結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放度的提高而提高，系統(tǒng)安全問題也越來越得到足夠的重視。近幾年來，通信協(xié)議的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化、通信通道的數(shù)字化和高速化、通信結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備抗干擾能力的提高等方面有了明顯的進(jìn)展。隨著新技術(shù)的發(fā)展、新標(biāo)準(zhǔn)的制訂、新應(yīng)用需求的提出，還會出現(xiàn)與之相適應(yīng)的新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。

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作者簡介：

孫文澤，男，(1975-)，湖北十堰人，學(xué)歷本科，湖北工業(yè)大學(xué)2009級在職碩士研究生，研究方向:電氣工程。