變電站自動化系統的設計與應用

陳洪勝

（廣東電網公司惠州供電局，廣東 惠州 516000）

概述

變電站的系統自動化升級，不僅能夠提高系統運行的效率和準確性，還能夠對系統運行進行實時監控，做到數據的共享。所以，變電站系統的自動化是提高電力系統安全可靠運行的有效保障，下文中筆者將從設計原則 、系統結構設計兩個方面，結合某石化公司水廠污水降壓站的老站改造實例對該問題進行淺析。

1 設計原則

由于變電站的自動化系統不僅要實現原有的系統控制和操作功能，還要對系統的自身運行進行實時的監控和管理，所以在設計上我們要遵循一系列原則，筆者在認真分析了變電站的系統自動化升級后，認為設計原則主要包括以下幾種：

首先，要將變電站的自動化系統視為電力系統的一個子系統來對待，在設計的過程中各項功能和操作都要圍繞服務調度中心和控制中心來進行。

其次，要重視后臺管理和重要性，對于中級以上規模的變電站要實行雙重后臺設計。

再次，在對變電站的自動化系統操作方式的設計上，要采用實地操作和系統遙控相結合的方式，提高系統控制的靈活性。

其四，在系統各終端的接口設計上，應該始終與標準國際要求相一致，以免因為設備型號的問題導致系統無法延展。

其五，在設計的過程中要始終將系統運行的安全性和可靠性放在第一位，盡可能的實現保護、測量、控制一體化，但是各項功能之間又不至于互相干擾，引發運行故障。

其六，要盡量提高自動化系統數據采集的精度，使系統下載運行過程中可以根據數據及時的做出各種反應，在故障發生時能夠及時切斷閉合開關。

其七，在變電站自動化系統的設計過程中，要將系統中的各個運行元件并行串聯在線路中，以使其能夠互相制約。

最后，要采取相應的措施避免電磁干擾導致系統運行故障。一般情況下，安裝光纖通道可以更好的實現系統放電磁干擾的效果。

2 系統結構設計方案

上文中我們分析了變電站自動化系統的基本原則，根據以上要求，筆者認為合理的變電站系統設計方案可以有以下幾種：

2.1 一次系統設計方案

即在系統中選用兩臺主變壓器，每臺變壓器的容量均為35kV/6kV，然后連接至二次回路開關，并將高低壓分側并行。值得注意的是，采用這種并行方式，不宜選用聯絡開關。另外，每個回路分別配置配電室。

2.2 二次系統設計方案

二次系統設計方案的主要設計原理和方式是將分布分散式與集中式相結合。也就是在系統連接的過程中，將各個系統元件和設備按照重要程度和對系統的運行影響分為三個層級，即設備層、單元層和變電站層。這是三個層級之間的運行相互獨立，但是可以根據系統運行的具體需要進行信息交流。一般情況下，變電站層支持的協議情況同設備層和單元層都不相同，所以后兩者在實踐中的密切度明顯較高。

在運行的過程中，如果系統的各個構成元件，尤其是智能設備之間的數據傳輸和信息交流需要經過格式轉換，那么將很大程度上降低了系統的運行效率，同時也會加重監控系統的負擔。

為了解決支持不同通信規約的智能設備(IED)之間的兼容問題。在盡量少增加系統成本的前提下，增強系統的開放性和通用性。參照IEC提出的標準結構。在變電站層和間隔層之間增加通信管理層。SSC601通訊管理機主要用作現場總線網絡的網關節點，負責搜集測控裝置和直流屏等智能設備的實時數據，實現四遙功能和管理這些測控節點，并向上提供多協議的應用接口，同時負責第三方裝置的通信接入。

SSC601硬件平臺采取組件化設計原則，不同功能模組可按不同應用場合進行定制。支持CAN網、485網和10M/100M工業以太網，并提供多個RS232和RS485接口，并具備485總線和CAN總線中繼能力。硬件組件設計時考慮降壓站的各種干擾和現場總線的應用特點，具有安全可靠，組網靈活、施工方便等特點。

SSC601應用軟件包括常用上行至主站通信規約，如 IEC870-5-101，MODBUS，CDT DISA等，間隔層可以接入國內主流廠商的保護測控設備。系統具有豐富的第三方裝置規約庫，如直流屏，電度表，小電流接地選線裝置等，可以現場重組，并具備自定義協議的裝置接入能力。

2.3 系統配置

2.3.1后臺監控主機2臺，互為備用。選用DELL主機（P4 3.4G/1G/160G/網卡）20寸液晶顯示器。

2.3.2 3COM網絡交換機一臺（10/100M/16P）。

2.3.3 SSC601通訊管理機一臺，做為數據通訊的橋梁。

2.3.4打印機一臺，用來記錄運行狀態、報表和事故、異常報告。也用于軟件程序開發和進行修改后的打印輸出。

2.3.5衛星同步時鐘 1臺，用于主站、子站及保護設備的對時。

2.4 組屏方案

系統的組屏方案采用集中與分散相集合的原則。二臺主變壓器的保護組成一塊屏，通訊管理機、GPS以及以太網交換機集中組成一塊屏，35KVI、II段進線電度表成計量屏，還包括直流屏安裝在控制室內，使它處于比較好的工作環境，有利于提高系統運行的可靠性。

所有6kV微機保護裝置分散安裝在開關柜上，減少大量的二次電纜的安裝，裝置僅通過通訊電纜與上層系統聯系，避免了大量信號、測量、控制、保護電纜接入主控室，不但節省了費用，系統的可靠性還得到提高。

結語

綜上所述，變電站系統的自動化是集成電路技術、微型機技術、通信技術在電力系統應用的必然結果，如果能夠使變電站自動化系統更好的滿足變電站的運行要求，能夠更加安全可靠的服務于調度中心的指令，是我們的設計目標。上文中筆者根據自己的工作經驗，對該問題進行了淺析，希望能夠為促進我國的變電站自動化系統的發展盡綿薄之力。

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