綜合自動化系統在10kV變電站的應用

黃飛

（中冶華天南京工程技術有限公司，江蘇 南京 210019）

經濟水平的快速發展，使我國的城市化進程不斷加快，各地的工業發展和居民用電量增加迅速，這就對電網的運行狀況有了更高的要求。目前城市電網的復雜程度逐漸提升，為了使各級的電力調配中心實時掌握電網及變電站的運行情況，提高變電站的運行可控性，需要采用更多的反事故措施，綜合自動化系統符合目前變電站的管理需要，自動化系統改變了傳統的二次設備控制模式，在簡化控制系統的同時能提高系統的安全性能。

一、變電站綜合自動化系統概述

根據生產和生活對用電質量以及數量的要求，變電站的日常運行過程中應該安全平穩，在保證電能質量的同時，也要保證電能的數量，盡量避免線路上的電能損耗，同時要盡可能降低變電站的整體維護成本，以提高變電站的經濟效益，要實現這些目標，就需要對變電站進行整體上的管理，在計算機水平發展的帶動之下，變電站綜合自動化系統應運而生。

為了滿足變電站的運行管理需要，綜合自動化系統主要利用現代的計算機技術以及電子技術對變電站內的設備進行功能組合，以先進的通信手段對設備的運行情況進行狀態監控，測量有關的工作數據以及狀態資料，從整體上協調整個變電站內的設備運行，替代了傳統變電站使用的二次監控設備，簡化了變電站內的二次電路，提高了監控電路以及保護電路的運行效率和可靠性，實現了管理功能的綜合化。

綜合自動化技術對變電站內除一次設備以及電源設備（包括交流電源和直流電源）之外的所有二次設備，通過微機綜保裝置把二次設備按照功能進行區域劃分，以現代化的通信網絡完成各模塊間的連接，以統一型號的接口完成模塊信息之間的共享，每個子系統單獨運行，完成獨立的功能任務，所有的模塊由統一的CPU 群實現協調，使全局化的整體管理成為可能。在變電站內建立綜合自動化管理系統之后，電站的管理人員在變電站的主控站或者調度室內，就可以通過屏幕顯示裝置對整個變電站的設備以及輸電線路的運行情況進行監控，有效減輕了電站管理人員的工作量；綜合自動化系統可以通過智能化的管理，對變電站設備的運行情況進行實時診斷，將診斷結果及時傳達給主控室內的管理人員，有效避免整個電站的非正常停機情況。

二、應用于10kV 變電站的綜合自動化管理系統簡介

隨著自動化技術的不斷進步，變電站內的綜合自動化管理系統在大型發電廠運用相當廣泛，220kV 的變電站及220kV 以上的輸電線路管理系統中也有所設計，但是在民用建筑以及小型工業變電站中的使用尚未普及，10kV 變電系統的整體自動化程度仍有待提升，以實現無人管理和遠程遙控為目標的自動化管理系統，以下簡單介紹10kV 變電站中的自動化系統。

（一）自動化管理系統的結構方式

根據電站的實際運行情況，需要選擇不同的自動化結構，常見的自動化管理系統結構有兩種，一種是集中式的系統結構，由前置主機和后臺的處理機構成集控式的結構，前置主機完成數據的輸入、監控以及保護的功能，后臺的處理機完成數據的處理以及通信功能，因前置機的工作任務量比較大，容易出現運行運行瓶頸，對系統的可靠性有比較大的影響，如在前置機出現故障時，整個系統的通信功能都將中斷；另一種是分層分布的結構方式，應用較為廣泛，這種結構的設計原理是按照變電站的控制要求以及控制對象進行單元劃分，以分層分布的方式布置系統的控制結構，整個系統由監控系統、控制系統、工作臺以及通信系統組成，由監控系統對電站內的所有設備進行狀態檢測，當出現異常的運行數據時由控制系統以及工作臺進行判定，通過調試和檢驗等工作，在發現問題時，可以利用通信系統對電站進行遠程的管理。

（二）利用綜合自動化管理系統實現對電站的保護和監控

根據電力系統中10kV 變電站的工作要求，綜合自動化系統需要保證電站的安全運行，在可靠的供電數量的前提下，提高輸出電能的質量，這就要求自動化管理系統對變電站內的線路狀況，變壓器的工作狀態以及保護電路的可靠性進行統一的保護和監控。

1、對變電站內的10kV 線路進行保護和監控

為了保證變電站的安全運行，需要對變電站內的接地點和饋線進行保護，線路保護的任務包括饋線的保護，線路的控制，接地情況的測量以及異常工況的報警裝置，整個保護部分應該由三相三段式的電流保護方案組成，以確保在異常工況發生時能夠迅速熔斷。為了配合線路保護和監控工作，測量系統中需要對線路的電流、電壓、頻率、功率等進行實時的測量，控制部分要有自動跳閘和手動跳閘功能。

2、對變電站內的變壓器的保護和監控

綜合自動化系統對變壓器的保護由監控和保護兩套獨立系統組成，由非電量保護裝置、差動保護裝置以及備用監控保護裝置共同組成，非電量保護裝置運行時，可以對變壓器中各回路的主變壓器的溫度進行測量，對接頭位置的數據進行測量，通過對遙測結果的分析，完成與其他設備之間的數據交換，起到對變壓器的保護作用；差動保護電路則采集變壓器兩側的電流量和一側的電壓量，完成對變壓器一側的能量監控，能夠及時預警變壓器的異常工作情況；備用保護電路是非電量保護和差動保護都無法正常工作時運行的，可以以手動的方式分閘，也可以在監控的配合下完成保護工作。

（三）綜合自動化系統對電站運行情況的全面監控

在10kV 變電站的內部管理過程中，可以利用監控系統對全站進行監視，監控系統的計算機主機內部裝有監控軟件和組態軟件，可以通過主機上的顯示界面實現人機互動，在監控中心即可獲得設備的相關保護資料，以及遙測的信息和報表。利用微機對整個電站的運行情況進行檢測，集控站的檢測技術與本地檢測信息相結合，在對比之后能夠及時發現變電站運行過程中的隱形故障，為電站的日常維護工作提供科學的指導。借助監控信息的反饋，可以實現信息資源的有效共享，使變電站的保護和控制工作同時完成，提高了變電站的維護和管理效率，使變電站的自動化水平得到了質的提升，逐步實現了無人值班的目標，為電力系統的調度自動化打下了堅實的基礎。

（四）依托系統的通信功能實現遠程監控和管理

根據10kV 變電站的使用目的，要求變電站的管理人員能夠對電站的運行情況快速控制，快速排除故障，傳統的10kV 變電站內配線情況復雜，日常維護成本較高，運行過程中經常會因為變電站工作人員的操作失誤造成停機事故，綜合自動化系統的應用改善了這種情況。系統中包括有遠程通信的功能，既能夠將設備的現場運行情況傳達到主控室的主機內，以一定的警告形式提醒管理人員對異常工況進行處理，在管理人員處理之后，也可以將控制中心的命令傳遞回現場的設備，在遠程監控的基礎上實現了遠程管理；同時也能完成同級變電站以及變電站與高一級管理部門之間的溝通，使電力系統的電網管理更加系統化。

三、10kV 變電站內綜合自動化管理系統的應用前景

隨著我國科技水平的不斷進步，人們生產和生活過程中的用電需求越來越旺盛，電力部門的管理任務較為艱巨，為了緩解電力系統中人員緊張的現狀，基層中的變電站的自動化水平亟待提升。在10kV 變電站內利用綜合自動化系統，線路改造的任務和硬件建設任務量較大，但是使用之后能夠有效提高變電站的安全性，大大降低了變電站的日常維護成本，甚至在特殊的運行情況如瞬間停電以及電壓波動較大的情況下，自動化系統仍然能夠以迅速切換實現對變電站的保護，能對基層的用電安全以及生產狀況起到良好的保證作用。利用先進的科學技術手段，可以實現供電質量的提升，變電站的電壓合格率穩定，運行過程中安全可靠，依托于自動化系統的管理可以降低電力系統的管理成本，能有效促進了基層電力事業的發展。

四、結 語

面對科技水平不斷提升的大形勢，基層的10kV 變電站應該主動迎接挑戰，建立完善的自動化管理系統，以現代化的管理方式進行電站的管理，完善變電站的管理系統，提高變電站運行的安全性和穩定性，為人民的生產和生活提供可靠的保證。綜合自動化管理系統的應用提高了電站管理人員的工作效率，能實現常規電站和無人值守電站的自動化管理，集運行監控和安全管理為意圖的管理模式，具有良好的發展前景。

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