摘要本文介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本概念，分析了我國現(xiàn)行的變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的基本功能，以及對變電站綜合自動化系統(tǒng)在實(shí)際工程中的建設(shè)和投入運(yùn)行的完善提出了一些相關(guān)的認(rèn)識和建議。

關(guān)鍵詞變電站 自動化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

中圖分類號:TM63文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了保證國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，國家對電力行業(yè)的政策作出了調(diào)整，大力發(fā)展高壓電網(wǎng)和特高壓電網(wǎng)，智能電網(wǎng)也被逐漸提上日程，同時變電站綜合自動化系統(tǒng)也在全國得到廣泛的應(yīng)用。變電站綜合自動化系統(tǒng)是指應(yīng)用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平，及時分析和反饋電力系統(tǒng)中實(shí)時信息的一種自動化系統(tǒng)，特別是對二次設(shè)備(包括控制、保護(hù)、測量、信號、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置)利用微機(jī)技術(shù)經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站進(jìn)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)。變電站綜合自動化系統(tǒng)是自動化和計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)變電站無人值班，提高生產(chǎn)效率。

1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

變電站綜合自動化系統(tǒng)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其體系結(jié)構(gòu)的性能、功能和可靠性得以不斷提升。根據(jù)國內(nèi)外在變電站綜合自動化上的發(fā)展，目前主要采用的結(jié)構(gòu)形式分為集中式結(jié)構(gòu)和分層分布式結(jié)構(gòu)。

1.1 集中式結(jié)構(gòu)

集中式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)，采用不同性能的計(jì)算機(jī)，通過擴(kuò)展其外圍的接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成監(jiān)控、保護(hù)等功能。特別值得注意的是集中結(jié)構(gòu)并不是指由一臺計(jì)算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和遠(yuǎn)東通信的功能是由不同的計(jì)算機(jī)完成。這種結(jié)構(gòu)形式主要出現(xiàn)在變電站綜合自動化系統(tǒng)的初期。

采用集中采集式的優(yōu)點(diǎn)在于它有較完善的人機(jī)接口功能，占地面積少，造價低，適合1110KV或規(guī)模較小的變電站。但是隨著變電站規(guī)模的發(fā)展，集中式結(jié)構(gòu)的形式出現(xiàn)了不少問題，由于每臺計(jì)算機(jī)的功能比較集中，一旦某臺計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，會影響其他的計(jì)算機(jī)工作，因此必須采用雙擊并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)才能提高可靠性;其次，集中式結(jié)構(gòu)軟件復(fù)雜，修改工作量大，調(diào)試繁瑣。此外，這種結(jié)構(gòu)的組態(tài)也不靈活，對于主接線不同或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，不利于批量推廣。

1.2 分層分布式結(jié)構(gòu)

分層分布式是以變電站內(nèi)的電氣間隔和元件(變壓器、電抗器、電容器等)為對象開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式。分層分布式可分為三層結(jié)構(gòu)，即站控層、間隔層和過程層，每層由不同的設(shè)備和子系統(tǒng)組成，完成相應(yīng)的功能。

分層分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于可以大幅度的減少二次設(shè)備所需要的電纜和連接電纜，有效抑制電纜傳輸信息時的電磁干擾;其可靠性高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，便于維護(hù)和擴(kuò)展;模塊化設(shè)計(jì)，使大量現(xiàn)場工作可在設(shè)備制造廠家一次性完成。

2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能

變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了常規(guī)的變電站二次系統(tǒng)，使遠(yuǎn)方調(diào)度所可對變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)及對微機(jī)保護(hù)裝置定值修改、投入或閉鎖部分保護(hù)功能，信號復(fù)歸，對隔離開關(guān)和斷路器進(jìn)行操作和閉鎖，故障錄波，自檢等，使變電站變成無人值守。具體的功能一般有如下幾個方面:

(1)數(shù)據(jù)采集與顯示。對模擬量、開關(guān)量、電能量以及來自其他智能設(shè)備數(shù)據(jù)的進(jìn)行采集與處理，是變電站綜合自動化系統(tǒng)執(zhí)行其他功能的前提和基礎(chǔ)。(2)微機(jī)保護(hù)。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)主要對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，電力變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動裝置。(3)安全監(jiān)視與報警并記錄。對所采集的實(shí)時數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行監(jiān)視，并在出現(xiàn)異常狀態(tài)時報警、顯示和信息上傳，按時間先后順序進(jìn)行記錄等。(4)自動控制操作。操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。(5)進(jìn)行電壓控制和無功補(bǔ)償控制。進(jìn)行電壓控制和無功補(bǔ)償是保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行必要手段，它是配電網(wǎng)非常重要的控制目標(biāo)。在運(yùn)行時，能實(shí)時控制電壓和無功的基本手段是有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)檔和無功補(bǔ)償電容器組的投切。(6)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動功能。如進(jìn)行遙測、遙感、遙信、遙調(diào)、遙視、遙控、保護(hù)定值的遠(yuǎn)方監(jiān)視和修改、故障錄波和測距并遠(yuǎn)方傳輸?shù)取?/p>

根據(jù)變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能分配，其子系統(tǒng)可劃分為監(jiān)控、保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng)如圖1所示。

3 我國變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的一些問題

盡管變電站綜合自動化技術(shù)在逐漸的推廣，由于綜合自動化技術(shù)尚未完全成熟，其運(yùn)行過程中難免出現(xiàn)一些不盡如人意的地方，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)接口問題。接口的問題是綜合自動化系統(tǒng)中非常重要的問題，包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置 、故障錄波、無功裝置等與通信控制器 、通信控制器與主站、 通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。這些不同廠家的產(chǎn)品的數(shù)據(jù)要在同一個系統(tǒng)中使用時，其數(shù)字交換接口始終難以統(tǒng)一，在110KV及以下的電壓等級的系統(tǒng)中問題不是很明顯，但是在220KV和500KV的電壓等級的變電站中，不同功能模塊的數(shù)據(jù)接口就難以協(xié)調(diào)了。

圖1變電站綜合自動化系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)

(2)變電站綜合自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約問題:由于國內(nèi)各個地區(qū)、縣之間情況不統(tǒng)一，變電站和調(diào)度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規(guī)約。不同廠家通信規(guī)約的不同，對軟件的適應(yīng)性提出了較高的要求。

(3)變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾問題。變電站內(nèi)高壓電器設(shè)備的操作、低壓交流、直流回路電氣設(shè)備的操作、雷電引起的浪涌電壓、電氣設(shè)備周圍靜電場、電磁波輻射和輸電線路故障所產(chǎn)生的瞬間過程等會產(chǎn)生電磁干擾，這些干擾進(jìn)入變電站內(nèi)的綜合自動化統(tǒng)或其他電子設(shè)備，就可能引起自動化系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞某些部件或元器件。

4 對變電站綜合自動化系統(tǒng)的建議

我國在變電站綜合自動化系統(tǒng)方面發(fā)展非常迅速，但實(shí)際運(yùn)行中，部分變電站綜合自動化系統(tǒng)還存在一些問題，從而使得某些功能不能得到充分發(fā)揮。這也反映出目前自動化系統(tǒng)存在依然需要進(jìn)行進(jìn)一步的考慮各設(shè)備的質(zhì)量和系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的能力。

(1)如果所有廠家的綜合自動化產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口遵守一個統(tǒng)一的、開放的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，這個問題就可以得到解決。用戶可以根據(jù)各種產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿足自身的使用要求。

(2)關(guān)于變電站傳輸規(guī)約問題，在簽訂合同時就應(yīng)該與廠家協(xié)商好，變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)向調(diào)度主站系統(tǒng)的接口技術(shù)靠攏，以免在設(shè)置安裝后再需軟件人員花費(fèi)很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)約等技術(shù)問題。

(3)變電站綜合自動化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，選擇產(chǎn)品時應(yīng)注意，除滿足一般檢驗(yàn)項(xiàng)目外，主要還應(yīng)通過高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動模試驗(yàn)，而且還要重點(diǎn)通過其他電磁兼容試驗(yàn)，如:強(qiáng)脈沖干擾試驗(yàn)、靜電放電干擾試驗(yàn)、輻射電磁場干擾試驗(yàn)、快速瞬變干擾試驗(yàn)等。在實(shí)際的物理介質(zhì)選材上，應(yīng)首選光纖，因?yàn)楣饫w可以避免電磁干擾。

(4)應(yīng)盡量采用分散式故障錄波功能。分散式錄波比集中式錄波所用的電纜也更少，可靠性也更高。此外還可以通過便攜式電腦讀取站內(nèi)信息，提高操作的靈活性。

5 結(jié)束語

近年來，變電站綜合自動化系統(tǒng)的推廣，使得我國電網(wǎng)的發(fā)展得到進(jìn)一步的提高。無論是在規(guī)模上還是在可靠性上都取得了可觀的成績。正因?yàn)橐劳杏谕ㄐ偶夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)等技術(shù)的迅速發(fā)展，因此網(wǎng)絡(luò)化、 綜合智能化和 多媒體化將是變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭毅.變電站自動化與無人值班[M].北京:中國電力出版社，1998.

[2]錢壽宇，杜斌.微機(jī)通信技術(shù)[Z].電子科技大學(xué)出版社，1995.

[3]張繼雄.變電站自動化系統(tǒng)選型中應(yīng)注意的問題[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2005(2).

[4]張惠剛.變電站綜合自動化原理與系統(tǒng).北京:中國電力出版社，2004.

[5]趙欽增.關(guān)于增加遠(yuǎn)動及相關(guān)設(shè)備信息的建議[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2001(3).

[6]丁書文.變電站綜合自動化技術(shù).北京:中國電力出版社，2005.

[7]王士政.電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù).北京:中國水利水電出版社，2006.