自動化變電站體系結構及其構建方式探討

荊國勝 周 波

(鄭州祥和電力設計有限公司，河南 鄭州 450000)

1 發展階段

變電站的發展經歷了從傳統變電站到自動化變電站的發展階段，中間經歷了綜合自動化變電站和數字化變電站。傳統變電站保護設備以晶體管、集成電路為主，二次設備按照傳統的方式布置。綜合自動化變電站是隨著微機保護技術和計算機通信技術的發展而產生的。利用計算機技術和通信技術對變電站的二次設備進行重新組合、優化，實現對變電站設備運行情況進行監測、控制和協調。數字化變電站則實現了整個變電站信息的網絡化及斷路器設備的智能化。如今的自動化變電站則是實現信息采集、測量、控制、監測的全自動化，且可進行必要的自動調節，在線分析決策等功能。自動化變電站的變電站本身具有高度的可靠性，同時它還能進行自我診斷和自我治療，對可能發生的故障進行預測并作出快速反應。自動化變電站收集的信息不僅能夠實現站內共享，而且能夠實現與電網中相應的高級系統之間的互動。

2 體系結構

2.1 硬件集成技術

以往的變電站的信息處理過程和數據計算機相關分析都是依賴中央處理器來實現的，各種功能運行的效果和質量很大程度上都取決于中央處理器性能的高低。這種設計存在很大的弊端，首先中央處理器能夠集成的資源是有限的，而自動化變電站需要對各種信息進行處理，因此它不能滿足自動化變電站對資源的要求。其次，中央處理器集成的硬件資源并不都是自動化變電站所需要的，一些資源可能不可用從而造成資源的浪費。再次，嵌入式系統中操作系統的復雜性也使系統的測試的難度增加。隨著電子學的不斷發展，硬件系統的設計不斷出現了模塊化、集成化的特點，使得硬件設計可以針對不同的功能進行相應的模塊化設計，硬件系統可以用來實現一些以前用軟件來實現的功能，從而保障邏輯處理的準確性和安全性，提高設備的集成度，同時模塊化設計也有利于智能設備的檢修和升級。

2.2 軟件構件技術

軟件系統在自動化變電站中具有強大的功能，他不僅能夠實現傳統的信息管理功能而且能夠實現站內狀態估計、檢測，遠程維護等許多高級功能。所以軟件構件技術的應用不

可缺少。軟件構件技術是靈活、實時的軟件系統實現的基礎。軟件構件技術成熟運用的前提是較好的軟件結構體系。在自動化變電站中應用軟件構件技術一方面可以提高自動化變電站軟件的效率和彈性，將低開發的成本;另一方面魁加強系統功能之間的互相配合，合理有效的對變電站內系統功能進行配置。

2.3 信息管理存儲技術

信息系統的高度集成和數字化信息平臺的統一使得自動化變電站具有良好的經濟性和外延性。同時使信息資源的共享和分配也有了相應的平臺。但是，大量的信息的收集也為信息的實時傳輸到來了阻礙。目前，以太網的發展還不能滿足自動化變電站對信息的需求，所以信息的分級傳輸和存儲就變得非常重要，信息的優先級傳輸和就地存貯的目的是為

了實現信息循環數的準確性和安全性，對信息進行分層管理，根據不同的信息設置不同的安全保障策略，從而提高信息傳輸的安全性。

2.4 分布電源系統保護控制技術

將分布電源系統引入智能電網中，提高了智能電網的運行效率，增加了智能電網的靈活性，分布式能源接入電網后將對電網的頻率、電壓穩定等產生影響，所以如何保證在任何情況下繼電保護系統都能對電網做出快速、可靠地保護是智能配電站面臨的難題。分布式能源的保護策略有低壓保護、全線速動保護、高頻切機和低頻減載等保護。分布式能源的控制重點主要是對并網進行控制，并網后會改變電網的供電配置格局，增加系統的不穩定因素。所以，必須使用自動同期控制和重合閘控制相結合的方式。

3 自動化變電站的構建

3.1 自動化變電站體系架構

自動化變電站的體系架構功能應更加完善，更加符合變電站的技術要求。自動化變電站高度集成的模塊化硬件設計和分散控制的設計思路使得信息采集和各模塊的分工協作得以高效完成，同時保障了硬件系統的可靠性。自動化變電站緊湊的系統架構是變電站內的各項功能都發生了改變，通過硬件的集成和嵌入式系統軟件構件技術的采用，使自動化變電站的功能系統更加的靈活、安全和可靠，提高了變電站設備的集成程度和自我協調能力，使變電站系統的數字化、信息化程度有了很大提高，同時簡化了系統的維護工作，減少了工程的實施成本。

3.2 智能設備的設計和應用

智能設備是實現自動化變電站的一項技術基礎。智能設備是由多個高壓設備和智能組件的組合形成的，這種組合可以由多種方式。智能設備的使用可以對變電站內的一次設備進行實施的監測，可以對一次設備的運行情況和故障類型進行判斷和評估，從而利于設備的在線運行指導和維修。此外將智能設備應用到變電站中還可以減少變電站運行的管理成本，提高電網運行的可靠性。

3.3 保護控制方法

傳統的繼電保護控制方法難以滿足不斷變化的智能電網的要求。分布式能源的接入后改變了電網的運行方式，而傳統的保護控制方式不能適用這種改變，因此自動化變電站需使用開放式的保護控制方法。開放的控制保護方法是指隨著電網的運行參數的不斷變化，按照一定的原則，對保護控制方法進行動態的調整，以保障不同狀態下的安全運行。它需要制定不同層次的保護控制策略，針對不同的層次進行相應的控制和協調，提高對變電站系統內故障的反應能力，提高自動化變電站的自動化水平和自愈性控制。

4 結語

目前，自動化變電站的研究工作還不成熟，自動化變電站還需要多階段的努力才能建成。自動化變電站的建立必須突破不同專業間的壁壘，將各個相關的專業知識和技術進行有效的融合，形成知識的整合，優化資源的配置。只有這樣才能實現自動化變電站易集成、易擴展、易維護的要求。