淺談變電站綜合自動化

摘 要：變電站是聯系發電廠和用戶的中間環節，是電網中線路的連接點，起著變換電壓、交換功率和匯集分配電能、控制電力流向、調整電壓的作用。自動化采用無人值班的管理模式，以保證勞動生產率提高，人為誤操作減少，運行的可靠性加強。

關鍵詞：變電站 可控性 可靠性

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0129-01

變電站綜合自動化系統就是將變電站的二次設備利用計算機和現代通信高科技技術，通過功能組合和優化設計，對變電站實施自動監視、測量、控制和協調的一種綜合性自動化系統，是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的應用。在技術上涉及到自動控制、運動、通信、測量、計量、信號及控制等二次系統，專業上涉及到自動化、繼電保護、變電站運行等。

1 變電站綜合自動化系統的特點

（1）功能綜合化：是按變電站自動化系統的運行要求，將二次系統的功能綜合考慮，在整個的系統設計方案指導下，進行優化組合設計，以達到協調一致的繼電保護及監控系統。（2）系統構成的數字化及模塊化：保護、控制、測量裝置的數字化，有利于把各功能模塊通過通信網絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。（3）結構分布分層化：綜合自動化系統的基本功能和各子系統功能分別由不同的微機處理機完成。依據所完成的功能不同在結構上采用兩層或三層式布置。（4）操作監視屏幕化：當變電站有人值班時，人機聯系在當地監控系統的后臺機（或主機）上進行，當變電站無人值班時，人機聯系功能在遠方的調度中心或操作控制中心的主機或工作站上進行，不管那種方式，操作維護人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。（5）測量顯示數字化：常規指針儀表被CRT顯示器上的數字顯示所替代，人工抄錄完全由打印機打印、報表取代，提高了測量的精度和管理的科學性。（6）通信局域網絡化、光纖化：具有較強的抗電磁干擾能力，能夠實現高速數據傳輸、實時報文、滿足實時性要求，組態靈活，易于擴展、可靠性大大提高、減少了電纜用量、方便施工。（7）運行管理智能化：體現在無人值班、人機對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監視和系統信息管理、建立實時數據庫和歷史數據庫、開關操作及防誤操作閉鎖等方面。

2 變電站綜合自動化系統的優越性

（1）提高供電質量。在變電站綜合自動化系統中，能實現對有載調壓變壓器和無功補償電容器的自動控制，使系統能根據母線電壓水平調節電容器投退或對變壓器進行調檔，從而極大地提高電壓合格率，以便確保電力系統中的主要設備和各種電器設備的安全，使無功潮流合理，降低電網線路損耗，減少各種電能損耗。（2）提高供電可靠性。在綜合自動化系統中，通過集合各個電氣量數據和信號，利用計算機計算和判斷，將綜合結果反映來，以幫助值班人員盡快的發現問題并處理，盡早恢復供電。（3）減少變電站總投資額，縮小變電站使用的面積和空間。變電站綜合自動化系統采用計算機和通信技術，能夠簡化系統的結構，利用更多的共享資源和信息，從而節省大量電力電纜；采用大規模的集成電路，由此減少了二次設備的占地面積以及變電站的投資。（4）提高運行管理水平。（5）提高安全、可靠運行水平。

3 變電站綜合自動化的結構

（1）過程層，由智能化的一次設備和網絡化的二次設備組成，有三大功能：其一電力運行的實時電氣量檢測；其二運行設備的狀態參數在線檢測與設計；其三操作控制的執行與驅動操作控制的執行與驅動。

（2）間隔層，主要功能有六個方面：一是匯總本間隔過程層實時數據信息；二是實施對一次設備保護控制功能；三是實施操作同期及其他控制功能；四是對本間隔實施操作閉鎖功能；五是承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及所控層的網絡通信功能；六是對數據采集、統計運算及控制命令的發出具有優先級別的控制。

（3）站控層，主要功能有六個方面：一是通過兩級高速網絡匯總全所的實時數據信息，不斷刷新實時數據庫，按時登錄歷史數據庫；二是全所操作閉鎖控制功能具有在線可編程；三是具有所內當地監控，人機聯系功能；四是按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；五是接受調度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行；六是具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態，在線修改參數的功能。

4 變電站綜合自動化系統存在的問題

（1）變電站的技術標準問題：變電站綜合自動化系統的設計其標準問題由技術標準、自動化系統模式、管理標準等問題組成，截止到現在還沒有統一標準，這是當前需要解決的問題。（2）各個廠家產品的接口問題：接口是綜合自動化系統中迫切需要解決的問題之一，包括RTU、保護、小電流接地裝置、故障錄波、通信控制器與主站、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與模擬盤等設備之間的通信。（3）變電站綜合自動化系統的抗干擾問題：變電站綜合自動化系統的抗干擾措施是保證綜合自動化系統可靠和穩定運行的基礎，選擇產品時應挑選合格的自動化產品，除了能夠滿足一般檢驗項目外，還應順利通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，快速瞬變干擾試驗。（4）傳輸規約和傳輸網絡的選擇問題：傳輸規約問題制約著變電站綜合自動化系統的建設和設備選型，即在變電站和控制中心之間應使用101規約，在變電站內部應使用103規約，電能量計量計費系統應使用102規約。新的國際標準IEC 61850公布之后，變電站綜合自動化系統從過程層到控制中心將使用統一的通信協議。

5 變電站綜合自動化的發展趨勢

（1）無人值班無建筑小室的變電站。變電運行人員如果查看設備和控制操作就地進行，利用一個手持式可視無線終端，監視一次設備的同時進行操作控制，所有與之相關的量化數據在可視無線終端上顯示，人機操作界面接口實現統一化、運行操作實現無線化。（2）強大的通訊接口能力。主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），使用光纖總線等，通過網絡使現代化的綜合自動化變電站的各種智能設備組成一個統一的、互相協調工作的整體，保證就地通訊網絡協議的標準化。（3）防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規范化、離線模擬化。（4）保護監控一體化。此種方式已在35 kV及以下的電壓等級中普遍采用，今后此方式在110 kV及以上的線路間隔和主變三側中也是趨勢。（5）系統數據采集和一次設備一體化。對電流電壓、有功無功、開關狀態等信息進行常規的采集外，對如主變的油位、開關的氣體壓力等某些設備的在線狀態檢測量化值，都將與一次設備的傳感器緊密結合，直接保存到監控系統的實時數據庫中。

參考文獻

[1]王欣.管理信息系統[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]何仰贊，溫增銀.電力系統分析[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[3]陳珩.電力系統穩態分析[M].北京：中國電力出版社，2001.