變電站綜合自動化系統分析與設計

王展

【摘要】變電站綜合自動化系統將變電站的二次設備功能進行重新組合，在使用過程中不斷進行優化設計，并且對變電站系統進行有效的監督。變電站綜合自動化系統設計領域十分廣泛，所要求的技術比較高。本文主要對變電站綜合自動化系統的主要組成部分、結構設計以及重點問題展開論述。

【關鍵詞】變電站；綜合自動化系統；分析；設計

引言

變電站是電力系統的重要組成部分，關系著電力系統的運行和經濟效益的發揮。變電站綜合自動化系統在我國還沒有形成統一的市場標準，市場上的產品結構和類型也是不同的，這為變電站綜合自動化系統的實施造成了一定的阻礙。所以提高變電站綜合自動化系統的應用和拓展，有利于提高我國電力系統的發展水平，能為國家的經濟建設提供更加有力的支持。

1.變電站綜合自動化系統的組成

1.1 變電所

變電所是變電站綜合自動化系統必不可少的組成部分之一，它對電力的綜合調度起著指導和決定作用。變電所作為調度運行的主要窗口，有利于使人機之間進行有效的交互，語音報警、彩表打印等功能可以對變電站綜合自動化系統進行實時監督、對可控裝置進行調節，可以完成“四遙功能”。變電所通常由監控工作站、運動主站、工程師監控站這三個部分組成。

1.2 遠方工程師站

遠方工程師站通過MKDEN系統，可以與公用電話線進行連接，這樣工程師就可以在有電話的任何地方，實現與網上的元件進行通信，還可以就地對計算機中的磁盤進行讀取，通過對波長記錄的分析，對遠方存在的故障和問題進行診斷與分析。

1.3 就地監控工作站

變電所的監控系統是以計算機的監視系統為監控中心，可以對設備進行全程的監視、測量、控制、記錄以及報警等功能，還可以實現遠方控制中心和保護設備與就地監控工作站之間的通訊，實現信息和數據共享。就地監控工作站的監視系統具備的功能有：畫面顯示功能、記錄功能、數據采集與處理功能、報警處理功能、控制功能以及順序計錄功能。

1.4 運動主站

運動主站可以利用微機技術，即MODEN技術，通過專用運動通道，從而實現在上一級調度的運動功能。這是運動主站的主要作用。

1.5 工程師主站

工程師主站有一個LONWORKS接口，這個接口的主要作用就是分別用于與錄波專用網和監控網相連接。工程師主站的主要功能是：與監控網和錄波網的任一元件進行通信，實施多種測試、讀取數值的工作；工程師主站的就地計算機主要用途是可以把分散在各個保護裝置的中錄波插件數據，迅速進行記錄并且存盤，而且計算機還可以與配套軟件工具合作，實施多種工作。

1.6 網絡層

變電站綜合自動化系統是引用了國外先進的LONWORKS 網絡技術，使其作為變電站內的技術。LONWORKS網絡技術具有很高的可靠性，使用便捷、具有開放性、廉價性的優點，而且在網絡初始化、變電所的擴建、通信網絡的運行以及監視的過程中，可以使用變電站內通信網LONWORKS站內的通信網絡。變電站包括兩個網絡，分別是故障錄波專用網和監控主網。

1.7 間隔層

間隔層設立在各繼電保護小間內，是繼電保護監控的子站層。間隔層各間隔的設備相互獨立，呈橫向一次分布式布置，僅是憑借通信網進行聯系，所堅持的工作目標就是在本間隔可以完成的工作絕不下放。間隔層對收集的數據進行上送，對相關設備進行測量和控制，即使中央控制出現失效，間隔層仍可以使子站的測量、保護和控制工作順利進行；而且間隔層內，測量、控制、保護等工作可以通過一個裝置全部完成。

2.變電站綜合自動化系統的結構設計

2.1 分層分布式結構

在變電站綜合自動化系統的分層分布式結構設計中，可以根據設備部件和功能的不同，把變電站的設備分為三層，分別是間隔層、設備層和變電站層。間隔層是按照斷路器的間隔來劃分的，具有測量、控制和繼電保護部件的功能；設備層主要包括電流互感器、電壓互感器等主要設備，還包括隔離開關、輔助觸點等；變電站層包括遠距離通信的遠動通信機和站級監控主機，監控主機主要負責監控變電站的運行情況。

2.2 分散式結構

分散式結構是按照系統回路進行設計的，在每個開關柜上直接安裝單回路的數據采集、監控單元以及微機的保護單元，這樣分散式結構不僅可以節約光纜，起到合理利用資源的作用，還可以增強變電站綜合自動化系統的抗干擾能力。用網絡電纜連接起單回路的數據采集、監控單元以及微機的保護單元和I/O通信控制器，最終的結果導致作用單一，僅能實現數據和信息的傳送。

2.3 集中式結構

上世紀90年代研制出來的集中式變電站綜合自動化系統，變電站控制室內的計算機是變電站自動化的心臟和核心位置，而且其他的零部件結構負責數據的采集工作。在微機保護中，每一個保護柜都有一個相對應的單元，管理的單元的串行口和變電站自動化系統的數據采集和控制部件系統相連接，可以實現傳送保護裝置各種數據和參數的功能，還可以顯示保護裝置的定值。

3.變電站綜合自動化系統的關鍵問題以及解決策略

3.1 測量功率的方向問題

測量功率的方向問題主要體現在四個主要方面。（1）在變壓器中，電流的流入方向是正方向，流出方向是負方向；（2）容電器、抗電器等元件，以流出母線的功率作為正方向；（3）對于所有的線路，統一以流出母線為正方向，流入母線作為負方向；（4）電流沒有方向。

3.2 精簡優化傳送調度端的監控信號

精簡優化傳送調度端的監控信號主要是因為信息量過于龐大、信號的選取沒有標準、取消中央系統信號帶來的問題這三個主要的方面。首先信息量過于龐大主要指的是變電站綜合自動化系統每天產生的信息量過于龐大，所以在工作過程中，要精簡數據和信息，篩選出有用數據。對于本身具有自動調節功能的直流系統，只需要將故障信號和接地信號反映給值班人員，對于其他的信號可以直接忽略；對于為專業的維護人員服務的信號，值班人員不需要了解，對于這類信號可以不用采集；對于斷路器操作機構產生的信號，雖然信號比較多，但是作為調度員，只需要對總體情況有把握，不需要對每一個信號都進行了解；其次信號選取的標準首先要根據保護裝置的型號和標準進行分類，對微機的保護信號統一管理；最后因為變電站綜合自動化系統由于是完全自動化的管理，所以不需要安排人員進行看管。但是當變電站發生事故和異常情況時，無法進行音響警告，這時就需要安排人員進行看管。

3.3 母線電壓測量問題

在正常的運行方式下，設備的母線電壓測量可以正確反映各段母線電壓值。但是當某臺變壓器停電或者變壓器保護實現校驗，而母線仍然運行時，這時如果將變壓器的后備保護電源斷開后，就不能正確反映母線的電壓。當雙母線的接線方式被使用時，只有一條母線正常運轉，也不能正確反映母線測量的電壓。所以要準確的測量母線的電，要采用獨立的測量裝置。

3.4 對一些信號進行特殊處理

這些信號包括保護跳閘信號、斷路器位置信號、事故總信號、控制回路斷線信號、預告總信號、通信狀態信號以及保護裝置失電信號。這些信號具有一定的特殊性，需要進行特殊的處理，才能夠服務于變電站綜合自動化控制系統的需要。

4.結語

變電站作為國家電網中的一個節點，對于電網整體的運行和電力的供應有重要作用。我國目前已經開始實施變電站綜合自動化系統，但是就目前來看，變電站綜合自動化系統依然存在著一些發展的問題，不能滿足電力系統保護的所有需要。隨著電力科技的發展和研究的不斷深入，變電站綜合自動化系統將會成為變電站發展的主要方向和趨勢， 為國家電力的發展打下堅實的基礎。

【參考文獻】

[1] 王澤芳，董鋼，景興紅等.淺談變電站綜合自動化系統的結構和優化[J].科學咨詢，2012，（1）：75-76.