110kV及以下變電站綜合自動化系統(tǒng)剖析

摘 "要：變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備、自動裝置及遠動裝置、測量儀表、信號系統(tǒng)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，對在線運行的變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路實時監(jiān)視、測量、自動控制和保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化系統(tǒng)。它集微機繼電保護、測量、控制、遠程通信于一體，對變電站設(shè)備進行全方位的控制和管理，不僅代替了常規(guī)的測量、監(jiān)視儀表和常規(guī)控制屏，還用微機保護代替常規(guī)的繼電保護屏，彌補了常規(guī)的繼電保護裝置不能自檢也不能與外界通信的不足。變電站綜合自動化技術(shù)是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變電站;自動化;通信;

中圖分類號：TM76 " " "文章編號：1674-3520（2014）-11-00-02

前言

傳統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)元件多、接線復(fù)雜，可靠性低，保護繼電器主要是電磁式的，反應(yīng)速度慢、精度低，特別是由于這些元件都不帶有記憶功能，不能對歷史事件進行有效的記錄，影響事后分析故障及故障的處理時間，所以不能滿足日益發(fā)展的電力系統(tǒng)的要求。當(dāng)前，計算機技術(shù)、通信技術(shù)迅速發(fā)展，各類計算機控制技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用日臻完善，微機化在變電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為發(fā)展的主要方向。

變電站綜合自動化系統(tǒng)主要特點

變電站綜合自動化系統(tǒng)建立在數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)的基礎(chǔ)上，是一種集測量、控制、保護及遠動等功能為一體的微機控制系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要是由多個微機保護單元，測量控制單元，通訊網(wǎng)絡(luò)，后臺管理機，打印機等組成，接線簡單，系統(tǒng)可靠，適應(yīng)了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展和能源管理的要求。主要有以下特點：

結(jié)構(gòu)微機化：系統(tǒng)的的主要元件用可編程邏輯控件代替分立元件，實現(xiàn)了硬件軟化，軟件硬化，所有功能都是通過軟件來實現(xiàn)，實現(xiàn)了將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、遠方控制、微機保護等環(huán)節(jié)能夠并列運行，運行參數(shù)、操作記錄、歷史記錄等均可通過打印機輸出。通過網(wǎng)絡(luò)連接，實時的將數(shù)據(jù)上傳到電力調(diào)度。

功能綜合化：微機保護單元具有完善的測量、控制、保護功能，綜合自動化系統(tǒng)就是利用了微機保護單元的完善功能，根據(jù)用戶需要配置獨立的微機保護單元，通過通訊網(wǎng)絡(luò)將微機保護單元和后臺管理機按照一定的結(jié)構(gòu)形式連接起來。它可以保護除交直流電源以外的全部二次設(shè)備，微機保護代替了以繼電器為主的模擬保護，監(jiān)控裝置（后臺管理機）綜合了儀表屏、操作屏、模擬屏、遠動、中央信號系統(tǒng)和光字牌等功能，接線簡單。

運行管理智能化：一般微機保護單元都有實時在線自診斷功能，可以在微機保護單元的面板上顯示故障發(fā)生的時間和故障類型，保護單元通過網(wǎng)絡(luò)將自診斷結(jié)果送到后臺管理機，這樣使得運行人員可以隨時掌握保護單元的運行狀態(tài)。由于保護單元在抗干擾方面采取了一定的措施。使得其抗干擾能力強，提高了保護的高可靠性。

操作監(jiān)視屏幕化：系統(tǒng)將所有的操作和監(jiān)視功能，通過后臺管理機來實現(xiàn)。操作人員通過顯示器全方位監(jiān)視變電站運行方式和運行參數(shù)，屏幕數(shù)據(jù)取代了常規(guī)方式下的指針儀表，實時接線畫面取代了模擬屏，遠程遙控開關(guān)的分合閘。軟件程序取代五防閉鎖裝置，提高了操作的可靠性，減少了人為誤操作。

變電站綜合自動化系統(tǒng)各個子系統(tǒng)及其基本功能

SCADA監(jiān)控子系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)完成對各模擬量、狀態(tài)量和脈沖量的采集和處理，并將處理結(jié)果以圖形、表格等形式進行顯示。其功能包括數(shù)據(jù)采集;事件順序記錄SOE;數(shù)據(jù)處理與記錄;故障記錄、故障錄波和故障測距;人機聯(lián)系等。

數(shù)據(jù)采集：變電站采集的典型模擬量有：進線電壓、電流和功率值，各段母線的電壓、電流，各饋電回路的電流及功率值。此外還有變壓器的油溫、直流電源電壓等。變電站內(nèi)采集的狀態(tài)量數(shù)據(jù)主要有：變電站內(nèi)各高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)的位置狀態(tài);變電站內(nèi)一次設(shè)備運行狀態(tài)及報警信號，變壓器分接位置信號，無功補償電容器的投切開關(guān)位置狀態(tài)等。這些信號大部分采用光電隔離方式的開關(guān)中斷輸入或周期性掃描采樣獲得。脈沖量是指脈沖電度表輸出的脈沖信號表示的電度表。

事件順序記錄SOE：變電站內(nèi)各種事件信息的順序記憶并登陸存檔，如變電站內(nèi)各開關(guān)的正常操作次數(shù)，發(fā)生時間;變電站內(nèi)運行參數(shù)和設(shè)備的越限報警及記錄，包括變電站內(nèi)開關(guān)的正常變位報警，設(shè)備及運行參數(shù)的越限報警，系統(tǒng)保護裝置的動作報警等。

數(shù)據(jù)處理與記錄：數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容包括電力部門和用戶內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度所要求的數(shù)據(jù)。變電站運行參數(shù)的統(tǒng)計、分析與計算包括變電站進線及各饋電回路的電壓和電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量的統(tǒng)計計算;日負荷、月負荷的最大值、最小值、平均值的統(tǒng)計分析及各類負荷報表的生成和負荷曲線的繪制等。

故障記錄、故障錄波和故障測距：設(shè)備或線路發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動記錄繼電保護裝置和各種裝置動作的類型、時間、內(nèi)容等，并提供事故追憶。

人機聯(lián)系功能：屏幕顯示是變電站綜合自動化系統(tǒng)進行人機聯(lián)系的重要手段之一。通過屏幕顯示，可以使值班人員隨時、全面地了解變電站的運行情況，屏幕顯示的內(nèi)容可以包括一次主接線，實時運行參數(shù)，變電站內(nèi)一次設(shè)備的運行狀況等;鍵盤輸入數(shù)據(jù)如運行操作人員的代碼及密碼，運行操作人員密碼的更改，保護類型的選擇及定值的更改，報警的界限、設(shè)置與退出手動/自動設(shè)置等;人機聯(lián)系是變電站綜合自動化系統(tǒng)不可缺少的互補措施，為了防止計算機系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在設(shè)計上保留人工直接跳合閘手段和CRT屏幕操作閉鎖功能，只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護口令才有權(quán)進行操作控制。

微機保護子系統(tǒng)

微機保護是綜合自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。微機保護包括全變電站主要設(shè)備和輸電線路的全套保護，具體有：高壓輸電線路的主保護和后備保護，變壓器的主保護和后備保護，無功補償電容器組的保護，母線保護，配電線路的保護，備用電源的自動投入裝置和自動重合閘裝置等。作為綜合自動化重要環(huán)節(jié)的微機保護應(yīng)具有以下功能：

故障記錄，故障自診斷、自閉鎖、自恢復(fù)，并具備斷電保持功能。

存儲多套整定值，并能顯示及當(dāng)?shù)匦薷恼ㄖ怠?/p>

實時顯示保護主要狀態(tài)及統(tǒng)一時鐘對時功能（功能投入情況及輸入量值等）。

與監(jiān)控系統(tǒng)通信功能，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，保護裝置動作信息，保護裝置動作值以及自診斷信息;接受監(jiān)控系統(tǒng)選擇保護類型及修改保護整定值的命令等，與監(jiān)控系統(tǒng)通信應(yīng)采用標準規(guī)約。

安全自動控制系統(tǒng)

為了保障電網(wǎng)的安全可靠經(jīng)濟運行和提高電能質(zhì)量，變電站綜合自動化系統(tǒng)中根據(jù)不同情況設(shè)置有相應(yīng)安全自動控制子系統(tǒng)，主要包括以下功能：電壓無功綜合控制，低頻減載，備用電源自投，小電流接地選線，故障錄波和測距，同期操作，聲音圖像遠程監(jiān)控。

通信管理子系統(tǒng)

通信功能包括站內(nèi)現(xiàn)場級間的通信和變電站自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度的通信兩部分。通信子系統(tǒng)應(yīng)使用標準的通信規(guī)約。

綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信。綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級通信，主要解決自動化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控主機及各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題，通信范圍是變電站內(nèi)部。

綜合自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度通信。綜合自動化系統(tǒng)兼有RTU的全部功能，能夠?qū)⑺杉哪M量和開關(guān)狀態(tài)信息，以及事件順序記錄等傳至調(diào)度端，同時能接受調(diào)度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。

通信技術(shù)是變電站綜合自動化的實現(xiàn)必需條件，有了通信技術(shù)才使得變電站的遙控、遙調(diào)、遙測、遙信功能得以實現(xiàn)，它是系統(tǒng)遠動的必需紐帶。

結(jié)束語

結(jié)論：變電站綜合自動化系統(tǒng)能夠提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率;提高變電站的安全可靠運行水平;提高電力系統(tǒng)的運行，管理水平;縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資，減少維護工作量，減少值班員勞動，實現(xiàn)減人增效的目的。但是，變電站綜合自動化系統(tǒng)依然需要大量的二次保護控制電纜，以及耗費不少的有色金屬，同時，自動化的實現(xiàn)需要成熟的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)的支持，這就必然要求系統(tǒng)具有強抗干擾能力和防病毒入侵能力以防止整個系統(tǒng)癱瘓。

建議：由于縣級供電局的歷史原因，員工技術(shù)業(yè)務(wù)水平有待提高，同時，變電站基本實現(xiàn)了變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)改造，為更好的維護管理好變電站，做好電力供應(yīng)。因此，向員工普及培訓(xùn)變電站綜合自動化系統(tǒng)知識是必要。

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