淺談變電站及其自動化運行

何愛榮

摘 要 變電站在電力系統中，承擔著電能傳輸和分配的任務，變電站繼電保護、監控自動化系統是保證上述任務完成的基礎。變電站自動化系統是電力系統自動化系統的一個重要組成部分，承擔著監測電網故障，隔離故障部分；采集變電站實時運行信息，對變電站運行進行監控和計量等作用。本文簡述了變電站自動化系統的基本概念，功能特點和結構模式，并根據運行經驗提出了一些看法和建議。

關鍵詞 變電站 變電站自動化系統 系統結構 系統功能

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

1變電站及變電站自動化的概念

變電站是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過變壓器將各級電壓的電網聯系起來。變電站的主要設備是開關和變壓器。變電站的主要工作是在發電端把電壓升高，變為高壓電，從而把發電廠生產出來的電能輸送到較遠的地方，再根據用戶需要把電壓降低，輸送到用電端。

隨著智能電網的不斷發展，變電站已經進入了自動化發展的新階段。變電站自動化是在變電站內應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術、計算機管理技術實現變電站運行監測、協調、控制和管理任務，部分代替或取代變電站常規二次系統，減少和代替運行值班人員對變電站運行監視、控制的操作，使變電站運行更加安全、穩定、可靠。

2變電站自動化系統的結構

變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備；在邏輯結構上可分為三個層次，根據IEC6185A通信協議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。

（1）過程層：過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分為電力運行實時的電氣量檢測；運行設備的狀態參數檢測；操作控制執行與驅動。

（2）間隔層：間隔層設備的主要功能是匯總本間隔過程層實時數據信息；實施對一次設備保護控制功能；實施本間隔操作閉鎖功能；實施操作同期及其他控制功能；對數據采集、統計運算及控制命令的發出具有優先級別的控制；承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網絡通信功能。

（3）站控層：站控層的主要任務是通過兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息，不斷刷新實時數據庫，按時登錄歷史數據庫；按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；接收調度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內當地監控，人機聯系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態，在線修改參數的功能；具有變電站故障自動分析和操作培訓功能。

3變電站自動化系統的功能配置

變電站自動化系統是一系列自動化技術的綜合，它包括微機保護、故障錄波與故障測距、小電流自動選線、電能計量、遠動監控、電壓無功綜合控制等功能。

（1）微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。

（2）數據采集及處理功能：包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據。

（3）事件記錄和故障錄波測距：事件記錄包含保護動作序列記錄和開關跳合記錄。故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。

（4）控制和操作功能：操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。

（5）防誤閉鎖功能。

（6）系統的自診斷功能：系統內各插件應具有自診斷功能，對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修。

（7）數據處理和記錄：歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據。

（8）人機聯系系統的自診斷功能：系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

4變電站自動化技術發展現狀

變電站自動化系統在基本監控功能方面如遙測、遙信、遙控等方向的技術已經發展比較成熟，在較高層次上的應用功能，如變電站防誤閉鎖、電壓無功控制方面，也取得了一定的發展。

目前，全面整體解決方案成為變電站自動化發展趨勢。變電站自動化系統作為一個復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含眾多的設備和子系統，各功能、子系統之間存在著不同程度的關聯，隨著計算機和電子技術的進步，通信技術的發展，變電站自動化的發展，已由單個孤立的裝置自動化過渡到系統整體計算機化。

變電站自動化關鍵在于實現信息交換。通過控制和保護互連、相互協調，允許數據在各能塊之間互相交換，可以提高他們的性能。通過信息交換，實現信息共享，提供常規的變電站所不能提供的功能，減少變電站設備的重復配置，簡化設備之間的互連，從整體上提高變電站自動化系統的安全性和經濟性，從而提高整個電網的自動化水平。

變電站自動化系統已經成為現代電力管理系統的一部分，大力發展變電站自動化技術，推行變電站自動化管理，可以為整個變電站乃至整個電網的運行提供有參考價值的決策信息，有助于減少或避免發生惡性事故，給電力企業帶來巨大的經濟效益。