論述變電站綜合自動化系統設計

摘要：變電站自動化屬于一種自動化系統，主要是利用自動控制原理、信息處理技術以及數據的傳輸技術，來提高變電站的運行和管理水平，除此之外，還利用計算機和相關的自動化設備來代替傳統的人工作業對變電站進行管理。

關鍵詞：變電站;自動化;設計

一、變電站自動化概述

變電站自動化通常指的是一種綜合的自動化系統;變電站綜合自動化指的是能夠實現對變電站自動監視、測量、控制和協調其工作的一類系統，該類系統是利用微機技術，將傳統的二次設備，經過重新的組合和優化而實現的，主要特點包括以下幾方面：

（1）功能綜合化

這里的“綜合”指的是將變電站所具有的基本功能進行最優化處理，使得進行綜合后，變電站不僅滿足基本的要求，還能使系統的整體性能達到最優。概括來講，功能綜合化指的是將在新的系統設計和優化處理的技術方案指導下，滿足系統的基本要求，將二次系統進行性能最優化處理。

（2）系統構成的數字化及模塊化

將系統的控制、測量、協調設備進行數字化處理，一方面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。另外方便模塊的組態，適應工程的集中式、分布分散式和分布式結構集中式組屏等方式。

（3）操作監視屏幕化

對于變電站的監控是一般有兩種狀態：有人值班和無人值班。當監控室有人值班的時候，人機之間的聯系是在當地監控系統的后臺機，也就是通常所說的主機上來完成的。當變電站的監控室處于無人值班的狀態，人機之間的聯系功能是在遠方的調度中心，也就是操作控制中心的主機上或操作控制中心工作站上來完成的。無論變電站監控室處于何種狀態，值班維護人員所直接面對的對象是計算機屏幕，其操作工具則是鍵盤、鼠標。

（4）運行管理智能化

主要表現在無人值守，人機對話和屏幕的操作，制表，打印，“超限”監控及信息管理系統，建立實時數據庫和歷史數據庫，開關操作和防誤操作閉鎖等，可以降低員工的勞動，以及工作人員無法完成的工作。

二、變電站綜合自動化功能需求分析

1.監控系統

監控系統的功能應包括以下幾部分內容：

1.1數據采集

變電站的數據包括模擬量、開關量和電能量。

（1）電能計量。數據采集系統能夠利用交流采樣得到的電流、電壓值，通過一定的軟件計算出有功電能和無功電能。

（2）模擬量的采集。變電站需采集的模擬量有：各段母線和線路的電壓電流、有功、無功，主變、電容器以及各出線的電壓、電流、功率、頻率、相位和功率因數等。此外還有主變壓器油溫、站用變壓器電壓和直流電源電壓等。

（3）開關量的采集。變電站的開關量包括斷路器、隔離開關的狀態、有載調壓變壓器分接頭的位置、繼電保護動作信號、同期檢測狀態和運行告警信號等，通過局域網絡通信輸入計算機。

1.2事件順序記錄

事件順序記錄（Sequence of Events，SOE），包括斷路器跳合閘記錄、保護動作順序記錄。微機保護或監控系統采集環節必須能存放足夠容量的事件順序記錄，以確保當遠方集中控制主站或后臺監控系統通信中斷時丟失事件信息，并在毫秒級記錄事件發生的事件。

1.3故障錄波和測距、故障記錄

（1）故障錄波與測距。變電站的故障錄波和測距可采用兩種方法實現，一種方法是采用專用的、具有串行通信功能的微機故障錄波器，可以與監控系統通信;另一種是由微機繼電保護裝置兼作故障記錄和測距，將結果送監控機存儲打印輸出或直接送調度主站。

（2）故障記錄。記錄繼電保護動作前后母線電壓以及故障有關的電流量，記錄保護啟動前2個周期和保護啟動后10個周期以及重合閘等全過程的情況。

1.4操作控制功能

通過計算機實現對變壓器分接位置調節、對斷路器和隔離開關進行分、合操作，控制電容器投切;在設計時應保留人工直接拉、合閘方式以防止計算機系統故障時，無法操作被控設備，同時要能接受遙控操作命令，進行遠方操作。

1.5安全監視功能

監控系統在運行過程中，對采集的電流、電壓、主變壓器溫度和頻率等量要不斷進行越限監視，如發現越限，立刻發出告警信號，同時記錄和顯示越限時間和越限值，另外，還要監視保護裝置是否失電，自控裝置工作是否正常等。

1.6人機聯系功能。

變電站采用微機監控系統，在主控室內可對全站的斷路器和隔離開關等進行分、合操作，徹底改變傳統的依靠模擬屏或操作屏和指針式儀表等手段的操作方式。

2 CRT顯示畫面的要求

CRT顯示畫面的要求包括顯示采集和計算的實時運行參數、保護定值和自控裝置設定值顯示、事件順序記錄顯示、主變負荷曲線和母線電壓曲線的歷史趨勢顯示、顯示實時主接線圖、值班記錄顯示、越限報警顯示以及故障記錄顯示和設備運行狀況顯示等。

3輸入數據

變電站投入運行后，對著送電量的變化，保護定值、越限值等需要修改，必須能夠輸入TA和TV變比、保護定值和越限報警定值自控裝置的設定值等。

三、綜合自動化系統設計結構

1）系統結構：采用開放式分層分布結構，由站控層、間隔層以及網絡設備構成。網絡結構采用以太網單網連接，連接結構采用間隔層的測控單元直接上站控層網絡，測控裝置直接與站控層通信。在站控層及網絡失效的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔的監測和斷路器控制功能。遠動與計算機監控系統分別通訊于測控單元。

系統軟件：主機應采用安全操作系統，如基于UNIX或LINUX的操作系統，或經過軟件加固的WINDOWS等安全性能較高的操作系統。

2）電源：為保證遠動系統可靠供電，考慮配置1臺臺逆變電源裝置逆變電源裝置的直流電源取自站內220伏直流系統。

3）GPS對時系統：站內配置一套獨立的GPS同步時鐘系統，用于實現變電站內計算機監控系統、保護裝置、故障錄波器、自動化裝置等設備的時間同步，保證各裝置同步對時精度和對時接口要求。

4）調度數據網接入設備：為了就近接入地區電網調度數據網，本變電站應配置一套調度數據網接入設備，包括交換機、路由器設備等。

5）二次系統安全防護裝置：為保障本站的安全穩定運行，防范實時系統因網絡攻擊及由此引起的電力系統事故，應建立相應的安全防護體系。故在站內配置二次系統安全防護裝置一套，包括專用安全隔離防護裝置、硬件防火墻和網絡安全管理軟件，并配置相應IP認證加密裝置，從而有效保證調度自動化信息的實時性、安全性、可靠性。

6）電能計量裝置的配置：計量用電壓互感器準確度等級為0.2級;電流互感器準確度等級為0.2S級。電能表應選用電子式多功能表，有功準確度等級0.2S級，無功準確度等級2.0級，失壓計時功能滿足DL/T566-1995《電壓失壓計時器技術條件》。

7）微機五防閉鎖功能：本站通過微機監控的邏輯閉鎖軟件實現全站的五防操作閉鎖功能，同時在受控設備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路，此種方案是數字化變電站技術發展的必然趨勢。

四、結束語

變電站自動化的設計方案和遠動及自動化系統配置目標進行了概述。從自動化功能要求及設計機構兩個方面，對變電站綜自實現的功能、設計原則作簡要的介紹。結合一次系統方案，根據地區電網調度自動化系統對本站的要求以及遠動綜合自動化的各種條件，確定了變電站綜自系統的設計方案。

作者簡介：

許良（1985.12-），男，本科，工程師，主要研究方向：電力系統自動化。