實現變電所綜合自動化的信息化管理分析

趙瑋杰，張凱玲

（1.牡丹江醫學院供電中心，黑龍江 牡丹江 157011；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江 牡丹江 157011）

實現變電所綜合自動化的信息化管理分析

趙瑋杰1，張凱玲2

（1.牡丹江醫學院供電中心，黑龍江 牡丹江 157011；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江 牡丹江 157011）

隨著社會和經濟的發展，我國對電力能源的需求越來越大，從而使電力系統中的變電所對穩定運行的可靠性要求越來越高。變電所技術水平的提高和用電量的增大，使其信息量越來越大，傳統的人工管理模式已經不適應現代電力發展的趨勢和要求，這就要借助信息化管理和智能自動化技術，實現高效、穩定的無人值班運行。

變電所；綜合自動化；信息化管理

1　變電所綜合自動化信息管理系統的功能

變電所綜合自動化信息管理系統是基于計算機軟硬件及網絡通訊技術實現的對變電所進行整體運行智能信息管理的全新技術，其功能核心是數據處理軟件。從自動化信息管理的流程來看，該系統的主要功能包括微機保護功能，即各種線路保護、電力設備保護等；電氣設備運行狀態數據采集功能，比如脈沖量、模擬量、狀態量等，脈沖量信息包括由脈沖電度表輸出的電量脈沖值，模擬量包括線路電流、電壓、功率數值等，狀態量信息包括各種電氣設備運行狀態信息及狀態誤報信息等；另外，還有重要的事件記錄及故障波功能，電氣設備運行控制與操作功能（主要體現為自動控制操作），人機關聯及調度通訊功能，數據處理、統計記錄及診斷檢測功能。

2　變電所綜合自動化的信息化管理過程

2.1數字量與模擬量的輸入、輸出

自動化系統的信息化管理過程要建立在數字量與模擬量數據基礎上。在變電所的實際運行中，綜合自動化系統需要采集諸如斷路器信息、主變的本體信號等信息。模擬量方面，主要包括變電所運行中各電氣設備即時的電流、電壓、功率、溫度等數據信息，這些信息在變電所正常的運行中是不斷變化的，是持續性、波動性的數據，且這些數據以模擬信號的形式存在。但在綜合自動化系統中，數據處理、分析的核心軟件只能識別數字量，這就需要將這些模擬量先轉換為對應的數字信號才能實現計算機處理。綜合自動化系統是一個雙向系統，不但需要對變電所整體運行狀態進行監測，還需要及時反饋信息進行調整，這就需要系統輸出模擬信號去驅動模擬調節執行機構工作。

2.2交流采樣常用算法與數據通信

自動化系統在線監測中，電流互感器和電壓互感器的模擬值需要經過相應的計算機函數計算轉換為數值信號才能識別計算機系統，這就涉及到交流采樣的算法選擇。對不同的計算機硬件配置和自動化系統功能需求，要選擇不同的算法與之相適應。常用的交流采樣算法有基于正弦函數模型、周期函數模型、隨機函數模型的算法及解微分方程的算法等。變電所的綜合自動化系統對變電所內所有電氣設備進行信息狀態監控和管理時，涉及多個分布式控制系統，這就需要實現各系統間、子系統模塊間的自動化通信功能及信息共享功能。因此，變電所綜合自動化系統的信息化管理內容主要包括兩個方面，即綜合自動化系統內部之間的相互通信和信息共享，以及變電所與控制中心之間的通信。

2.3抑制干擾源與隔離措施

在變電所綜合自動化系統外部存在一些干擾源，這些干擾源無法消除，但可借助一定措施避免干擾，比如屏蔽措施或減少強電回路的感應耦合等方法。對干擾源的隔離，有效的措施可減少干擾傳導侵入，比如模擬量隔離，開關量輸入、輸出的隔離等措施。

2.4濾波、接地和減少共阻抗耦合

在變電所綜合自動化系統中，模擬量輸入通道會受到外界各種無線波的干擾，干擾的類型主要有兩種，即差模干擾和共模干擾，抑制這些干擾最有效的方法是濾波。其中濾波主要用于串入信號回路的差模干擾，共模干擾則主要采用雙端對稱輸入來抑制。此外，對于抑制外界干擾還可采用接地的方法，在變電所綜合自動化系統的抗干擾措施中，接地與屏蔽是其中最主要的措施，二者的有效結合能夠避免大部分的干擾問題。

3　實現數字化變電所綜合自動化通信網絡的信息化管理

3.1數字化變電所綜合自動化系統通信網絡要求

為滿足變電所與控制中心的通信要求，以及綜合自動化系統內各子系統和智能模塊間的通信要求，通信網絡需要滿足4個要求，即快速實時響應、可靠性、電磁兼容性能、分層式結構。變電所層與外部控制中心之間為1 000ms，系統層內為10～1 000ms，峰值流量為250KB/s。內部數據通信網的選擇要盡量適合變電所設計情況和要求且具有較高性價比的網絡結構。對于小規模的35kV變電所，可選用RS422和RS485組成的網絡，其串口傳輸速率基本能夠滿足指標要求，最高速率可達100MB/s，RS422上位機一個通信口最多接10個節點，RS485可接32個節點。對于110kV變電所的通信網絡可采用現場總線方式，節點數一般為40個左右，并且CAN網絡可支持點對點、一點對多點和全網廣播傳送數據功能。

3.2嵌入式以太網的應用方案

數字變電所綜合自動化系統的信息采集、同步采樣、保護算法、A/D轉換等是基于網絡上多個CPU控制下進行的，這就要求同步采樣、信息采集與保護命令的輸出必須快速簡潔，此時可選擇嵌入式軟、硬件設計技術，在單片機協同系統上實現以太網技術，為實現數字變電所內部通信提供新的途徑。

3.3嵌入式以太網的應用模式

作為能夠實現自動化通信功能的信息化管理系統，嵌入式以太網在變電所信息化管理中的應用有兩種模式：其一，嵌入式以太網接口與IED一一對應，將IDE作為以太網節點直接連接到以太網上；其二，借助RS485或MODBUS等鏈接多個IED，然后用嵌入式以太網接口作為一個以太網節點連接到以太網上。

主要參考文獻

［1］邱天強.變電所二次系統設計的分析與研究［D］.西安:長安大學，2012.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.12.036

TM76；TM63

A

1673-0194（2015）12-0048-01

2015-04-23