變電站綜合自動化系統的應用

張慧琳　曹宇鵬

【摘 要】科學技術的不斷發展，變電站綜合自動化系統取代傳統的變電站二次系統，已成為電力系統的發展趨勢。

【關鍵詞】數據采集；監控系統；閉鎖功能

隨著科學技術的不斷發展，計算機已滲透到了世界每個角落。電力系統也不可避免地進入了微機控制時代，變電站綜合自動化系統取代傳統的變電站二次系統，已成為當前電力系統發展的趨勢。

1 變電站綜合自動化系統的概念

變電站綜合自動化系統以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監控項目中獲得成功的應用。

1.1 系統概念

1.1.1 系統設計思想

完整的變電站綜合自動化系統除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余的全部控制、監視、測量和報警功能均可通過計算機監控系統來完成。變電站無需另設遠動設備，監控系統完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調的功能以及無人值班之需要。從系統設計的角度來看有以下特點：

1）分布式設計

系統采用模塊化、分布式開放結構，各控制保護功能均分布在開關柜或盡量靠近開關的控制保護柜上的控制保護單元，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監控計算機，各就地單元相互獨立，不相互影響。

2）集中式設計

系統采用模塊化、集中式立柜結構，各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監控計算機。

3）簡單可靠

由于用多功能繼電器替代了傳統的繼電器，可大大簡化二次接線。分布式設計在開關柜與主控室之間接線；而集中式設計的接線也僅限于開關柜與主控室之間，其特點是開關柜內接線簡單，其余接線在采集、控制保護柜內部完成。

4）可擴展性

系統設計可考慮用戶今后變電站規模及功能擴充的需要。

5）兼容性好

系統由標準化之軟硬件組成，并配有標準的串行通訊接口以及就地的I/O接口，用戶可按照自己的需要靈活配置，系統軟件也能容易適應計算機技術的急速發展。

1.1.2 系統規范

采用目前最為流行的工業標準軟件，UNIX操作系統，X窗口人機接口及TCP/IP網絡通訊規約。為滿足開放系統之要求，系統設計一般采用：可攜性軟件設計——容許硬件技術發展后之軟件轉換；標準計算機產品——容許整個系統高度兼容性能。

1.2 系統功能

系統與用戶之間的交互界面為視窗圖形化顯示，利用鼠標控制所有功能鍵等標準方式，使操作人員能直觀地進行各種操作。一般來說，系統應用程序菜單為樹狀結構，用戶利用菜單可以容易到達各個控制畫面，每個菜單的功能鍵上均有文字說明用途以及可以到達哪一個畫面，每個畫面都有報警顯示。

所有系統之原始數據均為實時采集。

系統應用程序的每一項功能均能按用戶要求及系統設計而改編，以符合實際需要，并可隨變電站的擴建或運行需要而靈活地進行擴充和修改。一般情況下系統可按以下基本功能配置：系統配置狀況；變電站單線圖；報警表；事件表；遙控修改繼電器整定值；操作閉鎖；電量報表；趨勢圖。

1.2.1 變電站單線圖

單線圖可顯示變電站系統接線上各控制對象的運行狀態并動態更新，例如：

饋線開關之狀態，開關的狀態可用顏色區別。開關的操作由鼠標選擇對應之開關或刀閘。每路饋線之測量值可在同一畫面上顯示。繼電器整定值可修改

1.2.2 數據采集、處理

采集有關信息，如開關量、測量量、外部輸入訊號等數據，傳至監控系統作實時處理，更新數據庫及顯示畫面，為系統實現其他功能提供必需的運行信息。

1.2.3 運行監視

系統的運行狀況可通過文字、表格、圖像、聲音或光等方式為值班人員及時提供變電所安全監控所必需的全部信息。

1）報警

按系統實際需要，用戶可以指定在某些事件發生時或保護動作時自動發出報警，如一般可設置在以下情況發出報警：開關量突變（如保護跳閘動作）；斷路器位置錯位；模擬量超過整定值；變壓器保護動作（如瓦斯、溫度）。

2）事件

系統中所有動作事件，如繼電保護動作，斷路器、隔離開關、接地刀閘的操作等。均可自動打印及存入系統硬盤記憶，如設置對以下情況的事件進行記錄：所有報警信息；操作人員確認有關報警；開關的操作；繼電器動作和狀態信息；系統通訊狀況。每個事件均有時間及有關信息文字說明，并可自動打印記錄。

1.2.4 調整繼電器整定值

可通過系統主機或集中控制柜修改各繼電器的保護功能和整定值。所有遙改功能均為在線方式，修改完成后的定值將直接傳回對應的繼電器儲存。

1.2.5 操作閉鎖

系統對所有操作對象均可設定閉鎖功能，以防止操作人員誤操作。

1.2.6 模擬量采集及報表產生

采集的數據儲存於系統硬盤作為編輯報表的基礎。按變電站實際輸入的信號，可制作出不同的報表：有功電量日、月、年報表；饋線電流日、月、年報表。

2 變電站綜合自動化系統在工業項目中的應用

2.1 國產化變電站綜合自動化系統運用現狀

國產化的變電站綜合自動化系統在設計中用得并不多，其主要原因如下：由于甲方、設計院對傳統的繼電器控制保護系統有長期的運行、設計和維護經驗，故一般認為老系統的可靠性高；國產化的變電站綜合自動化系統目前在國內尚未普及，僅在個別地區供電部門的大力推薦下，在當地的一些變電站中開始嘗試這一新技術；進口的變電站綜合自動化系統價格昂貴，只有部分大型新建的并由外資貸款的工程，由于外方對技術水平的要求，全套引進這部分的技術及設備；目前操作人員的素質不高，對新系統缺乏了解。

2.2 變電站微機保護裝置系統應用實例

在我們集控站既成功地將國產的變電站微機保護裝置系統運用于終端變電站。

2.2.1 微機保護系統與傳統保護系統的比較

傳統的保護系統與微機保護裝置系統的主要區別，在于用微機控制的多功能繼電器替代了傳統的電磁式繼電器，并取消了傳統的信號屏等裝置，相應的信號都輸入至計算機。為便于集中控制，采用集中式設計--將所有的控制保護單元集中布置，整個變電站二次系統結構非常簡單清晰，所有設備由微機保護屏、微機采集屏、交直流屏和監控系統組成。屏柜的數量較傳統的設計方式大量減少。由于各種微機裝置均采用網絡通訊方式與當地的監控系統進行通訊而不是傳統的接點輸出到信號控制屏，因此二次接線大量減少。

2.2.2 微機保護的系統配置及監控系統

系統保護由下列裝置組成：

線路保護裝置

主變保護裝置——可完成變壓器的主、后備保護

綜合保護裝置

備用電源自投裝置

小電流接地檢測裝置

綜合數據采集裝置

監控系統的基本功能-數據采集、控制操作、畫面制作、監視顯示、事故處理、制表與打印

2.2.3 設計微機保護系統時應注意的問題

由于控制和保護單元都是采用微機裝置，故一些必要的開關量和模擬量應從開關柜引至微機采集、保護屏。根據控制和保護要求的不同，輸入的量也不同。開關柜與微機裝置之間的端子接線較簡單，大量的二次接線在微機采集控制單元和保護單元內部端子連接。傳統的繼電保護整定計算結果不能直接輸入到計算機，須轉換為計算機整定值。該變電所投產運行后，除開始操作人員對微機系統不熟悉原因使用過控制保護單元的緊急手動按鈕外，基本上都在微機裝置和監控計算機上操作，整個系統運行良好。

3 結論

變電站微機自動化系統目前運用得還不夠廣泛，但在先進技術不斷發展的今天，變電站自動化系統以其系統化、標準化和面向未來的概念正逐步取代了繁瑣而復雜的傳統控制保護系統。

[責任編輯：湯靜]