變電站綜合自動化技術的現狀及發展

陸琴++張婷

摘 要：變電站實現綜合自動化是變電站的發展趨勢，是技術變革的發展方向，在近些年成為熱門話題。本文從系統結構、系統性能、系統通信及協議等多方面介紹了目前變電站綜合自動化的新技術動向，從變電站綜合自動化系統的類型、變電站綜合自動化系統的基本功能及變電站綜合自動化系統的發展概況等方面進行了綜合闡述，同時也展望了未來的發展趨勢，希望能夠對同行有少許借鑒。

關鍵詞：變電站；綜合自動化；現狀；發展

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0189-02

1 引言

變電站綜合自動化技術在近些年成為熱門話題，主要是因為：①我國電網越來越復雜，調度中心有更多的信息需求；②變電站需求遠方控制和操作；③為了實現進一步的信息共享；④對電網安全經濟運行要求越來越高。

2 變電站綜合自動化系統的發展概況

國外變電站綜合自動化系統從20世紀70年代開始研究，變電站監控功能得到了很快的發展。我國的相關研究從80年代中期開始，清華大學電機工程系1987年成功研制變電站綜合自動化系統并投入運行。近年來隨著科技通信技術的不斷發展，國內幾個比較大的自動化系統生產單位制造出了高水平的產品。

3 變電站綜合自動化技術

3.1 變電站綜合自動化系統的類型

變電站綜合自動化系統按照發展過程及系統結構特點，可以分為3種類型。

（1）增強型RTU方式。增強型RTU方式變電站自動化系統的主要設備包括RTU、變送器、繼電保護與自動裝置等。

該系統具有系統功能不強，硬件設備重復，整體性能指標低，系統聯接復雜，可靠性低等缺點，優點是成本低。該系統比較適合于老站的改造。

（2）分散式系統或第2代綜合自動化系統。使用該類系統可以取消常規的保護屏、控制屏、中央信號屏、遠動屏、測量儀表等。

該系統的優點是各種功能比較完善、人機界面較好、在線功能強。缺點是系統仍然比較復雜、聯結電纜較多、系統可靠性不太高。該系統總整體上來看僅是監控系統和保護系統簡單的相加，并沒有從整體上來考慮變電站綜合自動化系統的結構。

（3）引入了站控級和保護裝置級概念的變電站綜合自動化系統。該系統采用國際上成熟的先進設計思想，可以實現信息資源的共享以及保護、監控功能的綜合化， 站內二次回路大大簡化，完全消除了設備之間錯綜復雜的二次電纜由于保護裝置可放在開關柜上或放置在一次設備附近，從而可大大縮小主控制室面積，節省控制電纜。

3.2 變電站綜合自動化系統的基本功能

變電站綜合自動化是綜合了多專業的技術，其子系統主要包括監控子系統、微機保護子系統、電壓無功綜合控制子系統、電力系統的低頻減負荷控制、備用電源自投控制、變電站綜合自動化系統的通信。

監控子系統的功能主要包括有：①SOE事件順序記錄；②數據采集；③操作控制；④故障記錄、故障錄波和側距；⑤人機聯系；⑥安全監視；⑦諧波分析與監視；⑧打印；⑨數據處理與記錄。

微機保護子系統功能主要包括母線保護、線路主保護和后備保護、配電線路保護、主變主保護和后備保護、不完全接地系統單相接地選線、無功補償電容器組保護。

電壓，無功綜合控制子系統是綜合調節控制有載調壓變壓器分接頭和并聯補償電容器組，從而保證電壓質量和優化無功補償。

4 變電站自動化研究的新技術動向

4.1 系統結構

現場總線技術的使用已使得自動化系統的實現簡單的多，性能上也大大優于以往的系統。通過新技術的應用，測控設備將完全融合一次設備，系統的每個設備都有保護、監控、計費、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫，僅通過一對通信雙絞線實現設備智能化。

4.2 系統性能

今后努力的方向是充分利用資源，通過優化系統功能，從而實現電壓無功控制、小電流接地判別、防誤操作、事故應急處理方案、多臺主變的經濟運行方案優化、線路同期、設備壽命管理、錄波等功能。

4.3 系統通信

典型的變電站綜合自動化系統，可分為分布式的綜合設備、站內通信網、變電站層的監控及通信系統三個層次。

（l）在測控單元和通信單元之間。與比較點對點通信信道網（星形網），現場總線網的優勢在于多點共享。面對多CPU系統的信息傳輸及突發事件的優先傳輸問題，現場總線技術可以實現高速傳輸、設置傳輸優先級、安排信息傳輸的順序、多路偵聽自動上送功能。

（2）在當地計算機和通信單元方面。由于利用變電站自動化來實現無人值班，因此其傳遞的信息容量將很大。從系統整體的可靠性考慮，應配備雙通信單元、雙以太網、雙計算機來實現信息的傳輸及管理，該方案的通信媒介大多采用雙絞線。

（3）與多個控制中心的連結。與控制中心的連接突出表現在通道和通信協議上。變電站自動化的信息傳輸己逐漸向網絡方向發展，并將由局域網互聯向廣域網互聯發展，由此而帶來的電力系統信息共享的益處將是巨大的。

4.4 通信協議

設備的互聯互通不成問題，既可以靈活地進行系統集成，又便于操作人員的運行維護。國外大公司如西門子和ABB等對EJC6185O的研究，在理論上已經成熟，并正在開發支持EIC61850的產品，國內的南瑞、四方等也都在全面跟蹤研究EIC61850的最新發展動向，但還沒有適合國情的完整技術方案，更沒有示范工程的實施。在通信協議上大家還是選擇EIC60870系列標準，主要原因是受到技術水平以及研究水平的限制。

5 對變電站綜合自動化技術的展望

（1）智能電子裝置（EID）、現場總線及工業以太網技術會加速變電站自動化技術的發展；（2）數字式視頻圖像監視技術會越來越重要；（3）與電氣設備的狀態監測與故障診斷技術充分融合；（4）光電互感器的研究與應用；（5）電能質量的在線監測充分融合；（6）越來越廣泛的應用范圍。

6 結語

變電站實現綜合自動化是變電站的發展趨勢，是技術變革的發展方向。通過繼續拓展思路，不斷的應用新技術、新原理、新設備，將設備工藝進一步優化，不斷的相應要求，從而實現變電站的不斷發展。

參考文獻：

[1]丁書文，黃訓成.變電站綜合自動化原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]尹雯楠.MP4000變電站綜合自動化系統保護模塊的應用研究[D].北京：清華大學碩士學位論文，2003.

[3]代勞，張承學，王大方.CAN總線在低壓變電站綜合自動化系統中的應用[J].電力情報，2002，（3）：7-9.

[4]孫軍平，盛萬興，王孫安.新一代變電站自動化網絡通信系統研究[J].中國電機工程學報，2003，（3）.

[5]昊在軍，胡敏強.基于EIC6185O標準的變電站自動化系統研究[J].電網技術，2003，27（10）.