變電綜合自動化技術特點與運行對策

盧春梅 王冠英 李本生

摘要： 科技創新、技術創新、管理創新是企業發展的動力。隨著電力系統自動化技術的發展，變電綜合自動化系統，實現了對變電站運行自動監視、管理、協調和控制。

關鍵詞： 變電運行；自動化；管理

前 言

變電站自動化技術經過十多年的發展已經達到一定的水平，在電網改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術，從而大大提高了電網建設的現代化水平，增強了輸配電和電網調度的可能性，降低了變電站建設的總造價。然而，技術的發展是沒有止境的，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，勢必對已有的變電站自動化技術產生深刻的影響。變電站綜合自動化功能由電網安全穩定運行和變電站建設、運行維護的綜合經濟效益要求所決定，是電力系統發展的趨勢與要求。變電自動化系統通過各種設備間相互交換信息、數據共享，實現對變電運行的自動監視、管理、協調和控制，提高了變電保護和控制性能，從而改善和提高了電網的控制水平。

1 自動化網絡與發展

網絡系統是數字化變電站自動化系統的命脈，它的可靠性與信息傳輸的快速性決定了系統的可用性。常規變電站自動化系統中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個CPU控制下進行的，使得同步采樣、A/D轉換，運算、輸出控制命令整個流程快速，簡捷，而全數字化的系統中信息的采樣、保護算法與控制命令的形成是由網絡上多個CPU協同完成的，如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個復雜問題，其最基本的條件是網絡的適應性，要害技術是網絡通信速度的提高和合適的通信協議的制定。假如采用通常的現場總線技術可能不能勝任數字化變電站自動化的技術要求。數字化變電站自動化系統的兩級網絡全部采用100MHz以太網技術是可行的。目前研究的主要內容集中在過程層方面，諸如智能化開關設備、光電互感器、狀態檢測等技術與設備的研究開發。

2綜合自動化的特點和優點

變電站綜合自動化系統具有功能綜合化、系統結構微機化、測量顯示數字化、操作監視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統變電站二次系統不同的是：各個保護、測控單元既保持相對獨立，又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現數據共享，協調配合工作，減少了電纜和沒備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。

3 自動化系統的結構

在變電站自動化領域中，智能化電氣的發展，特別是智能開關、光電式互感器機電一體化設備的出現，變電站自動化技術進入了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元，如D變換、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來，作為智能化一次設備的一部分。反言之，智能化一次設備的數字化傳感器、數字化控制回路代替了常規繼電保護裝置、測控等裝置的F/0部分；而在中低壓變電站則將保護、監控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關柜上，實現了變電站機電一體化設計。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三類：①電力運行實時的電氣量檢測：②運行設備的狀態參數檢測；③操作控制執行與驅動。變電站需要進行狀態參數檢測的設備主要有變壓器、斷路器、刀閘、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統。在線檢測的內容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態等數據。操作控制的執行與驅動包括變壓器分接頭調節控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、刀閘的開合控制，直流電源充放電控制。過程層的控制執行與驅動大部分是被動的，即按上層控制指令而動作，在執行控制命令時具有智能性，能判別命令的真偽及其合理性。（2）站控層。主要任務是：①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；②按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；③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；④具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；⑤具有（或備有）站內當地監控，人機聯系功能；⑥具有對間隔層、過程設備的在線維護、在線組態，在線修改參數的功能⑦具有（或備有）變電站故障自動分析和操作培訓功能。（3） 間隔層.間隔層設備的主要功能是：①匯總本間隔過程層實時數據信息；②實施對一次設備保護控制功能；③實施本間隔操作閉鎖功能；④實施操作同期及其他控制功能；⑤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；⑥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。必要時，上下網絡接口具備雙口雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網絡通信的可靠性。

3 變電運行自動化管理

（1）智能化。一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構，數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。（2）網絡化。變電站內常規的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速的網絡通信，二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/0現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源其享，常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。（3）運行系統。變電站運行治理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。

4 結束語

隨著變電站自動化系統的廣泛運用，以集控技術為基礎的遠程維護、故障診斷、實時監控功能的完善，為我們變電運行提供了一套全新的工作、管理模式。只有不斷地總結工作中的經驗與教訓，以開拓進取、不斷創新的精神，管好、用好變電綜合自動化系統使電網更安全、更可靠、更經濟的運行。

參考文獻：

[1] 楊奇遜.變電站綜合自動化技術發展趨勢[J].電力系統自動化，1995，