變電站自動化系統的研究

【摘要】隨著我國用電總量的激增，我國電力系統的壓力也隨之增大，為此，在現有基礎上逐漸完善變電站的自動化工作進程，是提高電力系統運作質量，保證百姓安全穩定用電的基礎，本文從我國電力系統變電站運行的現狀出發，對變電站的自動化系統進行了深入的研究。

【關鍵詞】電力系統；變電站；自動化；結構形式

【中圖分類號】TM76 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0059-01

前言

變電站是電力系統的核心構成部分，隨著用電量的增加，變電站的工作量也隨之增大，傳統的變電站需要人工24小時監控，尤其是邊遠地區的變電站管理工作更是難上加難。自從引進了自動化運行設備，變電站可以實現無人監控，不僅為電力系統節約了人力資金投入，同時也能夠有效的解決邊遠地區變電站管理困難的問題。從目前的變電站自動化發展形勢來看，自動化的生產廠家生產不同規格和操作程序的自動化設備，不同設備之間兼容性小，不利于用戶的使用，對此，文章重點分析了變電站自動化系統的未來發展趨勢和研究方向。

1、綜合自動化系統的硬件結構形式

變電站自動化系統需要有軟件和硬件的支撐，而通過對市場的綜合數據調查我們發現目前國內市場上的自動化硬件系統的結構形式相對較為復雜，電力系統需要根據自身的輸電量和變電站地理環境等因素，進行綜合因素的考量，最終確定合理的方案。

1.1 結構形式

1.1.1 集中式綜合自動化系統

該結構的自動化系統與電力系統的主控制中心密切聯系，系統按照內部的規格和屬性選擇相應進算計設備系統，計算機的數據顯示器與主控中心連接，這樣，控制中心內能夠對各變電站的實際運營情況綜合把握。通過該系統的建立，變電站真正實現了無人操作管理和低規模高效率的運營模式。

1.1.2 分層分布式結構集中式組屏的綜合自動化

1.1.2.1 分層分布式結構的概念所謂分布式結構，是在結構上采用主從CPU協同工作方式，各功能模塊之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了集中式結構中獨立CPU計算處理的瓶頸問題。

通過對實踐數據的匯總分析，人們發現該系統模式不僅適合中小型的發展模式，同時也適合較大規模的電力系統，它將變電站的各個構成部件分割成不同的組屏，既減少了故障發生時對整體電路的影響，同時也方便各個構成部件的內部調整。

1.1.2.2 分層分布式集中組屏綜合自動化系統結構。該系統結構具有如下優勢，首先它的安全性更高，當電力系統出現故障時，該系統只影響到故障產生的局部，而對整體電路沒有根本影響，這就一定程度上降低了對電路的整體影響；其次，該系統的電纜安排相對較為合理，電纜的使用量縮減，降低了電力系統的經費支出；第三，通過多種方式的分工處理，有效的緩解了控制中心的工作負荷量；第四，該系統能夠與主控制中心建立密切的聯系，故障發生時能夠得到有效的控制。

1.2 分散分布式與集中相結合的綜合自動化系統結構。

它采用“面向對象”即面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進行設計的，間隔層中各數據采集、控制單元和保護單元做在一起，設計在同一機箱中，并將這種機箱就地分散安裝在開關柜上或其他一次設備附近，這樣各間隔單元的設備相互獨立，僅通過光纖或電纜網絡由站控機對它們進行管理和交換信息，這是將功能分布和物理分散兩者有機結合的結果。

1.2.1 分散與集中相結合的變電站綜合自動化系統結構框架。將配電線路的保護和測控單元安裝在開關柜內，而高壓線路保護和主變壓器保護裝置等采用集中組屏的系統結構稱為分散和集中相結合的結構，適合應用在各種電壓等級的變電站中。

1.2.2 優越性

首先，輔助設施數量減少，設備經費投資相對降低，為電力系統節約了經濟成本，同時縮小了主控室的內部面積，有利于實現無人化操作；第二，設備數量減少的同時設備安裝和維修工作量也降低，提高了工作效率；第三，分散的結構形式，減少了對整體的影響，方便檢修人員分批分部件檢修，有利于電力系統的穩定運行。

總之，隨著變電站自動化系統軟件和硬件設施的不斷完善，未來我國電力系統實現無人自動化操作是具有現實意義的。

2、變電站綜合自動化系統的硬件原理

目前變電站硬件設施的一個發展趨勢是綜合系統由若干小型系統組成，而各小型系統又分布為若干的內部模塊，不同模塊主要功能的實現主要依賴于內部軟件。一個變電站綜合自動化系統中各個子系統的典型硬件結構主要包括：模擬量輸入/輸出回路、微型機系統、開關量輸入/輸出回路、人機對話接口回路、通信回路、電源。

2.1 模擬量輸入/輸出回路變電站綜合自動化系統采集的變電站的電流、電壓、有功功率、無功功率、溫度等都是屬于模擬量。模擬量輸入電路的主要作用是隔離規范輸入電壓及完成模/數變換，以便與CPU接口，完成數據采集任務。模擬量的作用是把微型機系統輸出的數字量轉換成模擬量輸出，由數/模（D/A）變換器來完成。

3、傳輸線路的遠程保護

目前，各電力系統為了提高線路運輸的安全性和可靠性，都相繼引進了繼電保護裝置，雖然遠程繼電保護能夠對傳輸線路進行一定程度的保護，但是，由于繼電保護的信息數據接收是受到限制的，所以數據分析不全面，尤其是受到儲存器功能的限制，儲存器的信息可能出現循環利用，這檢驗中干擾繼電保護裝置的判斷。同時這種特性能做到連續監視傳輸線路負載，此外還能捕捉電力信號在正常一故障過渡時的預兆故障值和故障值。

4、結束語

綜上所述，變電站自動化系統的建設和發展是電力系統未來發展的一個必然趨勢，雖然目前國內的變電站自動化發展已經取得了一定的進步，但是實際運行問題也相對較多，為此，電力系統需要綜合考慮到自動化系統設備的效率因素和經濟因素，最終確定合理的自動化建設方案，提高電力系統的輸電能力，為廣大人民群眾提供更優質的電力服務。