110kV及以下變電站綜合自動化系統剖析

摘 "要：變電站綜合自動化系統是將變電站的二次設備、自動裝置及遠動裝置、測量儀表、信號系統經過功能的組合和優化設計，利用計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，對在線運行的變電站的主要設備和輸、配電線路實時監視、測量、自動控制和保護，以及與調度通信等綜合性的自動化系統。它集微機繼電保護、測量、控制、遠程通信于一體，對變電站設備進行全方位的控制和管理，不僅代替了常規的測量、監視儀表和常規控制屏，還用微機保護代替常規的繼電保護屏，彌補了常規的繼電保護裝置不能自檢也不能與外界通信的不足。變電站綜合自動化技術是自動化技術、計算機技術、通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用。

關鍵詞：變電站;自動化;通信;

中圖分類號：TM76 " " "文章編號：1674-3520（2014）-11-00-02

前言

傳統變電站監控系統元件多、接線復雜，可靠性低，保護繼電器主要是電磁式的，反應速度慢、精度低，特別是由于這些元件都不帶有記憶功能，不能對歷史事件進行有效的記錄，影響事后分析故障及故障的處理時間，所以不能滿足日益發展的電力系統的要求。當前，計算機技術、通信技術迅速發展，各類計算機控制技術在工業上的應用日臻完善，微機化在變電站綜合自動化系統的應用已經成為發展的主要方向。

變電站綜合自動化系統主要特點

變電站綜合自動化系統建立在數據通信技術、計算機技術、軟件技術的基礎上，是一種集測量、控制、保護及遠動等功能為一體的微機控制系統。變電站綜合自動化系統主要是由多個微機保護單元，測量控制單元，通訊網絡，后臺管理機，打印機等組成，接線簡單，系統可靠，適應了現代生產發展和能源管理的要求。主要有以下特點：

結構微機化：系統的的主要元件用可編程邏輯控件代替分立元件，實現了硬件軟化，軟件硬化，所有功能都是通過軟件來實現，實現了將數據采集、數據傳輸、遠方控制、微機保護等環節能夠并列運行，運行參數、操作記錄、歷史記錄等均可通過打印機輸出。通過網絡連接，實時的將數據上傳到電力調度。

功能綜合化：微機保護單元具有完善的測量、控制、保護功能，綜合自動化系統就是利用了微機保護單元的完善功能，根據用戶需要配置獨立的微機保護單元，通過通訊網絡將微機保護單元和后臺管理機按照一定的結構形式連接起來。它可以保護除交直流電源以外的全部二次設備，微機保護代替了以繼電器為主的模擬保護，監控裝置（后臺管理機）綜合了儀表屏、操作屏、模擬屏、遠動、中央信號系統和光字牌等功能，接線簡單。

運行管理智能化：一般微機保護單元都有實時在線自診斷功能，可以在微機保護單元的面板上顯示故障發生的時間和故障類型，保護單元通過網絡將自診斷結果送到后臺管理機，這樣使得運行人員可以隨時掌握保護單元的運行狀態。由于保護單元在抗干擾方面采取了一定的措施。使得其抗干擾能力強，提高了保護的高可靠性。

操作監視屏幕化：系統將所有的操作和監視功能，通過后臺管理機來實現。操作人員通過顯示器全方位監視變電站運行方式和運行參數，屏幕數據取代了常規方式下的指針儀表，實時接線畫面取代了模擬屏，遠程遙控開關的分合閘。軟件程序取代五防閉鎖裝置，提高了操作的可靠性，減少了人為誤操作。

變電站綜合自動化系統各個子系統及其基本功能

SCADA監控子系統

SCADA系統完成對各模擬量、狀態量和脈沖量的采集和處理，并將處理結果以圖形、表格等形式進行顯示。其功能包括數據采集;事件順序記錄SOE;數據處理與記錄;故障記錄、故障錄波和故障測距;人機聯系等。

數據采集：變電站采集的典型模擬量有：進線電壓、電流和功率值，各段母線的電壓、電流，各饋電回路的電流及功率值。此外還有變壓器的油溫、直流電源電壓等。變電站內采集的狀態量數據主要有：變電站內各高壓斷路器和高壓隔離開關的位置狀態;變電站內一次設備運行狀態及報警信號，變壓器分接位置信號，無功補償電容器的投切開關位置狀態等。這些信號大部分采用光電隔離方式的開關中斷輸入或周期性掃描采樣獲得。脈沖量是指脈沖電度表輸出的脈沖信號表示的電度表。

事件順序記錄SOE：變電站內各種事件信息的順序記憶并登陸存檔，如變電站內各開關的正常操作次數，發生時間;變電站內運行參數和設備的越限報警及記錄，包括變電站內開關的正常變位報警，設備及運行參數的越限報警，系統保護裝置的動作報警等。

數據處理與記錄：數據處理的主要內容包括電力部門和用戶內部生產調度所要求的數據。變電站運行參數的統計、分析與計算包括變電站進線及各饋電回路的電壓和電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電量、無功電量的統計計算;日負荷、月負荷的最大值、最小值、平均值的統計分析及各類負荷報表的生成和負荷曲線的繪制等。

故障記錄、故障錄波和故障測距：設備或線路發生故障時，系統自動記錄繼電保護裝置和各種裝置動作的類型、時間、內容等，并提供事故追憶。

人機聯系功能：屏幕顯示是變電站綜合自動化系統進行人機聯系的重要手段之一。通過屏幕顯示，可以使值班人員隨時、全面地了解變電站的運行情況，屏幕顯示的內容可以包括一次主接線，實時運行參數，變電站內一次設備的運行狀況等;鍵盤輸入數據如運行操作人員的代碼及密碼，運行操作人員密碼的更改，保護類型的選擇及定值的更改，報警的界限、設置與退出手動/自動設置等;人機聯系是變電站綜合自動化系統不可缺少的互補措施，為了防止計算機系統故障時無法操作被控設備，在設計上保留人工直接跳合閘手段和CRT屏幕操作閉鎖功能，只有輸入正確的操作口令和監護口令才有權進行操作控制。

微機保護子系統

微機保護是綜合自動化系統的關鍵環節。微機保護包括全變電站主要設備和輸電線路的全套保護，具體有：高壓輸電線路的主保護和后備保護，變壓器的主保護和后備保護，無功補償電容器組的保護，母線保護，配電線路的保護，備用電源的自動投入裝置和自動重合閘裝置等。作為綜合自動化重要環節的微機保護應具有以下功能：

故障記錄，故障自診斷、自閉鎖、自恢復，并具備斷電保持功能。

存儲多套整定值，并能顯示及當地修改整定值。

實時顯示保護主要狀態及統一時鐘對時功能（功能投入情況及輸入量值等）。

與監控系統通信功能，根據監控系統命令發送故障信息，保護裝置動作信息，保護裝置動作值以及自診斷信息;接受監控系統選擇保護類型及修改保護整定值的命令等，與監控系統通信應采用標準規約。

安全自動控制系統

為了保障電網的安全可靠經濟運行和提高電能質量，變電站綜合自動化系統中根據不同情況設置有相應安全自動控制子系統，主要包括以下功能：電壓無功綜合控制，低頻減載，備用電源自投，小電流接地選線，故障錄波和測距，同期操作，聲音圖像遠程監控。

通信管理子系統

通信功能包括站內現場級間的通信和變電站自動化系統與上級調度的通信兩部分。通信子系統應使用標準的通信規約。

綜合自動化系統的現場級通信。綜合自動化系統的現場級通信，主要解決自動化系統內部各子系統與監控主機及各子系統間的數據通信和信息交換問題，通信范圍是變電站內部。

綜合自動化系統與上級調度通信。綜合自動化系統兼有RTU的全部功能，能夠將所采集的模擬量和開關狀態信息，以及事件順序記錄等傳至調度端，同時能接受調度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。

通信技術是變電站綜合自動化的實現必需條件，有了通信技術才使得變電站的遙控、遙調、遙測、遙信功能得以實現，它是系統遠動的必需紐帶。

結束語

結論：變電站綜合自動化系統能夠提高供電質量，提高電壓合格率;提高變電站的安全可靠運行水平;提高電力系統的運行，管理水平;縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資，減少維護工作量，減少值班員勞動，實現減人增效的目的。但是，變電站綜合自動化系統依然需要大量的二次保護控制電纜，以及耗費不少的有色金屬，同時，自動化的實現需要成熟的計算機技術、通信技術、軟件技術的支持，這就必然要求系統具有強抗干擾能力和防病毒入侵能力以防止整個系統癱瘓。

建議：由于縣級供電局的歷史原因，員工技術業務水平有待提高，同時，變電站基本實現了變電站綜合自動化系統的技術改造，為更好的維護管理好變電站，做好電力供應。因此，向員工普及培訓變電站綜合自動化系統知識是必要。

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