淺談變電站自動化系統

摘 要 科學技術的不斷發展，變電站自動化系統取代傳統的變電站二次系統，已成為電力系統的發展趨勢。本文闡述了變電站自動化系統的特點和設計原則，并提出了發展方向。

關鍵詞 變電站 自動化 特點 設計

一、變電站自動化系統的特點

完整的變電站自動化系統除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余的全部控制、監視、測量和報警功能均可通過計算機監控系統來完成。變電站無需另設遠動設備，監控系統完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調的功能以及無人值班之需要。從系統設計的角度來看有以下特點：

1.分布式設計。系統采用模塊化、分布式開放結構，各控制保護功能均分布在開關柜或盡量靠近開關的控制保護柜上的控制保護單元，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監控計算機，各就地單元相互獨立，不相互影響。

2.集中式設計。系統采用模塊化、集中式立柜結構，各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監控計算機。

3.簡單可靠。由于用多功能繼電器替代了傳統的繼電器，可大大簡化二次接線。分布式設計在開關柜與主控室之間接線；而集中式設計的接線也僅限于開關柜與主控室之間，其特點是開關柜內接線簡單，其余接線在采集、控制保護柜內部完成。

4.可擴展性。系統設計可考慮用戶今后變電站規模及功能擴充的需要。

5.兼容性好。系統由標準化之軟硬件組成，并配有標準的串行通訊接口以及就地的I/O接口，用戶可按照自己的需要靈活配置，系統軟件也能容易適應計算機技術的急速發展。

二、變電站自動化系統的設計原則

1.變電站自動化系統作為電網調度自動化的一個子系統，應服從電網調度自動化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿足電網安全、優質、經濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。

2.分散式系統的功能配置宜采用下放的原則，凡可以在間隔層就完成的功能如保護、備用電源自投、電壓控制等，無須通過網絡和上位機去完成。220kV樞紐站及220kV電壓等級以上的變電站，其網絡層和站級層宜采用雙重化、冗余配置，以提高系統可靠性。

3.按我國的實際情況，目前變電站還不大可能完全無人值守，即使是無人值守，也有一個現場維護、調試和應急處理的問題，因此設計時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線修改整定值的功能，以遠方為主，就地為鋪，并應從設計、制造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。

4.站內自動化及無人值班站的接入系統設計應從技術上保證站內自動化系統的硬件接口滿足國際標準。系統的支撐軟件符合ISO開放系統規定，系統的各類數據、通信規約及網絡協議的定義、格式、編程、地址等與相應的電網調度自動化系統保持一致，以適應電力工業信息化的發展要求。

5.要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計，確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性。分布式系統的SOE分辨率通過保護單元來實現。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器（TV），對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器（TA），供監測用的量可合用保護TA。

6.變電站自動化系統設計中應優先采用交流采樣技術，減輕TA，TV的負載，提高測量精度。同時可取消光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，由計算機承擔信號監視功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的實時性、可靠性，節約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設計、安裝、維護工作量。

7.目前無論國內還是國外的分散式變電站自動化系統各部件之間的聯系大部分采用串行口通信方式（RS232C，RS422，RS485總線等），其通信速率和資源共享程度均受到限制，故建議采用局域網（LAN）通信方式，尤其是平等（peertopeer）網絡，如總線型網（介質共享型），即網上每個節點都可與網上其他節點直接通信，例CSC-2000型采用的LonWorks網，DISA-2，DISA-3型采用的CANnet（controlareanetwork）網等。

8.變電站內存在強大的電磁場干擾。從抗電磁干擾角度考慮，在選擇通信介質時可優先采用光纖通信方式，這一點對分散式變電站自動化系統尤為適用。例LSA678，DISA-2，DISA-3型等均采用了光纖通信方式。但鑒于光纖安裝、維護復雜及費用相對較高，因此配電站宜以電纜為通信介質。

三、變電站自動化的發展方向

1.饋線自動化。變電站自動化的發展，使供電可靠性有了很大的提高，但是要進一步縮短故障停電時間，很大一部分取決于饋線自動化的發展。饋線自動化必須在饋電線路上裝設電動開關，配置饋線終端設備FTU，對一些分支線路，還應裝設故障指示器，并利用通信系統，向系統提供饋線運行數據和狀態，執行系統下達的饋線開關遙控操作命令非線性負載。電動機直接啟動，不平衡負載，焊接設備以及家用電器設備增多，降低了電壓質量。電壓質量對現代電子設備及計算機系統影響極大。為此，提出系統應對電壓進行連續測量和質量分析，噪聲越限告警，同時要根據實際需要選擇不同的無功補償方式。

2.集成化、智能化和綜合化。變電站自動化系統作為一個龐大、復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含眾多的設備和子系統，個功能、子系統之間存在著不同程度的關聯，其本身及其所用技術又處于不斷發展之中，對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。在饋線自動化方面顯著降低了建設、運行和維護的綜合成本，為提高供電可靠性，創造了有利的條件。故障定位和自動恢復送電可以明顯地縮短停電時間。有效的解決這一問題，必須以數字式繼電保護、饋線自動化和DMS系統為基礎。對于故障定位，國外有人提出使用三種技術綜合處理：故障距離計算法、線路故障指示器法以及不同線路區間故障概率統計法，這些信息結合在一起進行模糊邏輯處理。

四、結束語

隨著科學技術的不斷發展，計算機已滲透到了世界每個角落。電力系統也不可避免地進入了微機控制時代，變電站自動化系統取代傳統的變電站二次系統，已成為當前電力系統發展的趨勢。