淺談變電站及其自動(dòng)化運(yùn)行

何愛榮

摘 要 變電站在電力系統(tǒng)中，承擔(dān)著電能傳輸和分配的任務(wù)，變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，承擔(dān)著監(jiān)測(cè)電網(wǎng)故障，隔離故障部分；采集變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，對(duì)變電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和計(jì)量等作用。本文簡(jiǎn)述了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念，功能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)模式，并根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)提出了一些看法和建議。

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

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1變電站及變電站自動(dòng)化的概念

變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過(guò)變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。變電站的主要設(shè)備是開關(guān)和變壓器。變電站的主要工作是在發(fā)電端把電壓升高，變?yōu)楦邏弘姡瑥亩寻l(fā)電廠生產(chǎn)出來(lái)的電能輸送到較遠(yuǎn)的地方，再根據(jù)用戶需要把電壓降低，輸送到用電端。

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，變電站已經(jīng)進(jìn)入了自動(dòng)化發(fā)展的新階段。變電站自動(dòng)化是在變電站內(nèi)應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行監(jiān)測(cè)、協(xié)調(diào)、控制和管理任務(wù)，部分代替或取代變電站常規(guī)二次系統(tǒng)，減少和代替運(yùn)行值班人員對(duì)變電站運(yùn)行監(jiān)視、控制的操作，使變電站運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定、可靠。

2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個(gè)層次分別稱為“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”。

（1）過(guò)程層：過(guò)程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，或者說(shuō)過(guò)程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過(guò)程層的主要功能分為電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測(cè)；運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)；操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。

（2）間隔層：間隔層設(shè)備的主要功能是匯總本間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；實(shí)施本間隔操作閉鎖功能；實(shí)施操作同期及其他控制功能；對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制；承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過(guò)程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

（3）站控層：站控層的主要任務(wù)是通過(guò)兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過(guò)程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報(bào)警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；具有對(duì)間隔層、過(guò)程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；具有變電站故障自動(dòng)分析和操作培訓(xùn)功能。

3變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能配置

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是一系列自動(dòng)化技術(shù)的綜合，它包括微機(jī)保護(hù)、故障錄波與故障測(cè)距、小電流自動(dòng)選線、電能計(jì)量、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控、電壓無(wú)功綜合控制等功能。

（1）微機(jī)保護(hù)：是對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，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(dòng)裝置。

（2）數(shù)據(jù)采集及處理功能：包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。

（3）事件記錄和故障錄波測(cè)距：事件記錄包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄和開關(guān)跳合記錄。故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測(cè)距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。

（4）控制和操作功能：操作人員可通過(guò)后臺(tái)機(jī)屏幕對(duì)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）防誤閉鎖功能。

（6）系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，對(duì)裝置本身實(shí)時(shí)自檢功能，方便維護(hù)與維修。

（7）數(shù)據(jù)處理和記錄：歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級(jí)調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)。

（8）人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心的通信。

4變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在基本監(jiān)控功能方面如遙測(cè)、遙信、遙控等方向的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展比較成熟，在較高層次上的應(yīng)用功能，如變電站防誤閉鎖、電壓無(wú)功控制方面，也取得了一定的發(fā)展。

目前，全面整體解決方案成為變電站自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設(shè)備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的進(jìn)步，通信技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化的發(fā)展，已由單個(gè)孤立的裝置自動(dòng)化過(guò)渡到系統(tǒng)整體計(jì)算機(jī)化。

變電站自動(dòng)化關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)信息交換。通過(guò)控制和保護(hù)互連、相互協(xié)調(diào)，允許數(shù)據(jù)在各能塊之間互相交換，可以提高他們的性能。通過(guò)信息交換，實(shí)現(xiàn)信息共享，提供常規(guī)的變電站所不能提供的功能，減少變電站設(shè)備的重復(fù)配置，簡(jiǎn)化設(shè)備之間的互連，從整體上提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，從而提高整個(gè)電網(wǎng)的自動(dòng)化水平。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力管理系統(tǒng)的一部分，大力發(fā)展變電站自動(dòng)化技術(shù)，推行變電站自動(dòng)化管理，可以為整個(gè)變電站乃至整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行提供有參考價(jià)值的決策信息，有助于減少或避免發(fā)生惡性事故，給電力企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。