全分散安裝模式在高速鐵路電力配電所綜合自動化系統中的應用分析

支崇玨

摘要：隨著計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術的發展，電力配電所綜合自動化系統全分散式安裝模式顯示出它的優越性。文章結合高速鐵路電力配電所的綜合自動化系統，討論了全分散安裝模式的應用特點和先進性。

關鍵詞：高速鐵路；電力配電所；綜合自動化系統；全分散安裝模式；分層分布式結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）09-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.050

1 概述

隨著計算機技術、現代電子技術、通信技術、信號處理技術的不斷發展，配電所綜合自動化技術的結構體系也隨之不斷變化，各項性能指標及可靠性也在不斷提高。目前綜合自動化系統主要采用分層分布式

結構。

1.1 分層分布式結構概念

分布式結構是指系統采用多個功能模塊協同工作，各模塊之間通過網絡實現數據通信。例如饋線的保護可以配置一套微機保護裝置，變壓器的保護可以配置一套變壓器的微機保護裝置，如果有多條饋線則配置多套微機保護裝置，所有的微機保護裝置之間再通過通信接口和監控子系統進行信息交換，保護裝置互相獨立，單個保護裝置故障不會對其他裝置的正常工作造成

影響。

分層分布即從結構上分層布置、從功能上分布布置。在分層分布式結構中，綜合自動化系統按照設備的功能被分為三層：變電所層、間隔層和過程層（通常也稱為設備層），從功能上分布布置就是將變電所自動化系統需要完成的功能由多個微機系統來完成，在變電所層使用計算機或工控機來作為監控的平臺。

變電所層包括監控主機、遠動管理機等。間隔層的主要功能是實施對一次設備的保護和控制，對本層的實時數據信息匯總，同時在通信功能上具有承上啟下的作用，即同時完成與過程層及變電所層的高速網絡通信功能，該層的設備主要有各種微機保護裝置、自動控制裝置、數據采集裝置和RTU等。過程層是一次設備與二次設備的接口，過程層設備實際上是指與變電站一次側設備（斷路器、隔離開關和電壓電流互感器等）的接口設備。在變電所層和間隔層設通信網絡，供系統中各層的設備進行信息交換。

1.2 配電所自動化系統分層分布式結構的形式

1.2.1 系統集中組屏。集中組屏的結構是把間隔層的各個單元裝置按照功能分類，相同功能的安裝在一個屏（柜）上，例如變壓器保護屏、饋線保護屏等。在集中組屏結構中，所有的變電所層、間隔層的二次設備都放在控制室內，管理和維護方便，但安裝時電纜都要鋪設到控制室，導致電纜較多，增加了電纜的

投資。

1.2.2 分散安裝與集中組屏相結合。分散與集中相結合的結構形式是面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進行設計的，各間隔單元的設備相對獨立，保護測控裝置分散安裝在開關柜上或者直接安裝在一次設備附近，變電所層設備通過網絡對間隔單元進行信息交換和管理。分散安裝與集中組屏相結合的結構形式既可以分散安裝在間隔開關柜上，也可以在控制室內集中組屏或分層組屏。這種結構形式下集中了分布式的優點，配置靈活，同時還可以最大限度地節約二次設備之間的線路連接，減少控制室占地面積。

1.2.3 全分散式。全分散式的自動化系統是指將保護、測量、控制、閉鎖等功能單元就地分散安裝在一次主設備的開關柜上，例如以變壓器、斷路器、母線等一次主設備為安裝單位，這些分散的單元通過網絡與安裝在主控制室內的變電所層設備進行信息交換。

全分散式模式下使得原來只能集中組屏的一次設備保護測控裝置也可以直接安裝在高壓場附近，實現了地理位置的高度分散，使連接電纜長度進一步縮短，系統中自動化設備的獨立性和適應性更強。

2 高速鐵路電力配電所的全分散安裝模式

新建設的高速鐵路的電力配電所大都按照全分散的模式進行設計，將配電所內所有的保護測控裝置都安裝在一次設備的開關柜上，通過網絡和控制室的變電所層交換信息。圖1是高速鐵路電力配電所的全分散安裝的結構圖：

圖1 高速鐵路電力配電所全分散安裝結構圖

3 全分散安裝的優越性

相比于集中式結構，全分散式安裝模式兼具保護、監控功能，模塊間既相互獨立又相互融合。占地面積小，減少投資，并易于操作和維護，提高了系統的穩定性。通過通信網絡保護裝置和監控裝置交換數據，大大簡化了二次設備之間的連接，也減輕了變電站二次側系統的設計工作。所有的開關量、模擬量從設備現場通過電纜引到本間隔所在的繼保室，保護的開關量也只需在屏間跳線，所需電纜的長度被大大降低，相應的投資也減少，由于外力、老鼠等外界因素造成電纜損壞的幾率也隨之降低。

原來高壓線路保護裝置和主變保護裝置只能集中組屏安裝，現在可以就地分散布置在高壓開關柜上，實現地理位置的高度分散，同時可減少占地面積、控制電纜的用量，同時利用光纖技術和局域網等先進的通信技術，組成一個全分散的自動化系統，把這些分散在各開關柜上的保護功能模塊和測控等集成功能模塊連接成一個整體。系統中自動化設備的獨立性和適應性更強，單個設備故障影響范圍減小。

全分散安裝模式將現場設備的電壓、電流、功率、開關狀態等信息通過監控單元轉變為數字信號，然后通過光纖網絡傳送到上層以太網。這種數據傳輸方式由于采用了光纖傳輸，可以避免電磁干擾，大大提高了系統的抗干擾水平，同時保證傳輸質量和速度，具有遠程診斷功能，可以對系統進行在線維護。

全分散安裝模式具有很高的可擴充性，在未來配電所需要增加新設備時，只需直接將新增設備對應的就地監控單元接入網絡上，不會對所內其他現有設備造成

影響。

4 結語

從高速鐵路電力配電所運行的情況來看，全分散式安裝模式具有系統穩定安全、技術先進、配置合理、維修擴充方便等優點，并且隨著計算機技術、通信技術、現代電子技術和信號處理技術的發展，這種安裝方式將被廣泛應用，更加顯示出它的優越性，并為高速鐵路電力配電所的高可靠性和遠期實現無人值守創造了更有利的條件。

參考文獻

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[2] 王遠璋.變電所綜合自動化現場技術與運行維護[M].北京：中國電力出版社，2004.

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（責任編輯：小 燕）