110kv變電站綜合自動化系統設計研究

楊昌祿

渤海大學

?

110kv變電站綜合自動化系統設計研究

楊昌祿

渤海大學

針對變電站綜合自動化系統的應用需求逐漸廣泛的現狀，本文對110千伏變電站自動化系統進行了研究，最終提出了自動化的解決方案，并從系統的數據采集模塊和數據庫系統模塊的設計兩個角度詳細論述了綜合自動化系統的實現，有利于提升變電站自動化系統的發展水平，本文根據變電站綜合自動化系統進行了分析，逐漸找到了變電站自動化管理的方法和對策。

110KV 變電站 綜合自動化

1　110kV 變電站的情況概述

當前我國在110千伏的供電線路上進行的變電站工作，在一般情況下，變電站配置的線路有兩種，主變系統中通過變電器就可以開展工作，一般的限流為800千伏，我國使用的變壓器是110KV和10KV的，通過母線的方式可以建立連接。典型的綜合自動化系統原理接線圖如圖1所示：

圖1　典型的綜合自動化系統原理接線圖

2　變電站綜合自動化系統的特點

2.1功能綜合化

變電站自動化系統具有直流電源和2次設備，通過微機控制系統可以對控制屏以及信號進行設置，微機保護子系統中包括了常規的繼電器和邏輯電路，變電站自動化系統有利于對變電站的投資減少。

2.2二次設備網絡化

變電站的設備主要包括故障保護裝置，操作裝置以及故障錄波裝置，各種裝置都是標準化以及模塊化的設計制造方式，設備之間的連接是通過高速網絡的系統連接的，2次設備不會出現重復的 I/O 現場接口，在網絡中進行了資源共享。

2.3運行管理系統自動化

變電站自動化系統的管理有利于數據的運行，也可以對狀態進行記錄，最終可以實現無紙化的數據信息分析。變電站在運行的時候可能會出現故障，指出故障原因， 提出故障處理意見 ；系統也可以提出各種檢查報告，最終可以對變電站進行狀態檢修。

3　變電站綜合自動化系統的結構模式

變電站的系統結構模式主要是傳統的和現代的，是通過微機進行控制的，可以更好地開展系統的隔離保護工作，通過CPU型號可以更好的完成，而且CPU的工作量會很大。另外，通過電纜可以輸送和傳達控制平臺中的信號，而且對電纜的安裝和檢修工作有重要的意義，一般來說，微機控制平臺的造價很低，但是技術的性能較差，但是不利于發展信息技術的。

在許多的分層和分布式系統中，系統包括有變電站和間隔層，變電站在控制室內設置，可以通過上下位機更好地完成工作，主要的運行對象是開關，可以根據一次性設備更好地進行設置配置，設備之間的內容是獨立的，而且不會出現任何影響，可以做好數據的交換以及傳送工作，我們獲得了如下圖所示的結構系統：

分層分布式系統的模型具有不同的方式，包括有分散式以及組頻式，這兩種方式具有重要的意義，分散式結構有利于減少電纜的維修工作，有利于電纜之間減少干擾，而且可以更好的進行系統的安裝工作，有利于進行系統的維護，但是可能會出現電纜量過多的情況。和傳統的控制系統比較而言，分層式系統具有很大的優勢：

（1）運行有很高的可靠性，而且設備之間不會受到相互影響。

（2）系統可以更好的進行升級，具有更高的靈活性。

（3）由于電纜數量比較少，這是可以節約空間的，所以安裝的工作量最終會減少。

4　110kV 變電站綜合自動化系統的功能

4.1保護微機裝置

（1）計算機的遙感技術可以更好的修改系統的定值；

（2）具備有完系統的保護工作程序；

（3）能夠查詢系統的數量值以及故障原因；

（4）系統中的工作流程可以根據順序記錄。

4.2測量功能

（1）系統中出現的數量只可以正確地檢測；

（2）系統中出現故障的時候可以進行追蹤，最終可以顯示出警報信息。

4.3顯示功能

（1）可以獲得變電站運行狀況，最終有利于監控人員更好地開展工作；

（2）通過繪圖技術，可以獲得線路的負荷曲線以及電壓曲線。

（3）可以更好的顯示設備中的主要參數，最終對電站的保護定值進行顯示。

4.4遠程控制功能

由于變電站朝著自動化以及數字化的運行趨勢發展，在終端設備可以對系統進行監測以及監控工作，通過遠程控制的方式實現變電站安全運行的目標。

5　110KV變電站自動化系統的設計

5.1一次設備選型

變電站要更好更安全地運行，這樣才能更好地對電機設備進行維護；一般通過真空開關柜可以選擇，而且技術更先進，具有更好的可靠性；110千伏的隔離開關使用的電動操作模式，這是符合遙控要求的；設備要盡量使用無油化，具有可靠性的設備。

5.2變電站綜合自動化系統結構模式

有兩種結構模式：包括分層分布式系統以及微機控制系統。110KV變電站自動化系統使用的分層分布式系統，這種系統在縱向上有兩層，包括變電站層和間隔層，變電站承載變電站的主控室內，通過監控計算機和控制器組成，通訊控制器可以更好地保護測控單元以及自動化設備，通過控制器的控制和協調方式，有利于變電站自動化系統更好地進行信息接收以及發送，并且可以執行開關命令，聞隔層為面向變電站各開關間隔的一次電力設備，通過對設備進行配置。間隔層中的各個設備功能是獨立的，可以通過網絡進行互聯，最終在變電站中進行通信。間隔層內部的功能不依靠站內通信網，獲得了如圖的系統結構。

分層分布式結構主要由分散式和集中組屏式，分散式實現了將數據采集及微機保護單元安裝在開關柜設備附近， 可以通過網絡電纜和光纜連接，這種形式有利于電纜節省，可以避免出現電磁干擾的現象，可能會增加設備的占地面積。集中組屏將保護單元集中在控制室，這種形式具有更好的工作環境，而且干擾源不多，有利于系統的維護，但是具有相當多的電纜數量。

分層分布式控制系統有很大的優點：可靠性比較高，而且設備之間可以進行擴展，具有較好的靈活性，可以減少2次電纜，有利于安裝工作量的減少。

5.3110KV變電站綜合自動化系統的實現

5.3.1變電站自動化系統數據采集模塊的實現

該模塊對變電站需要的監視設備以及各種開關信號進行了采集，包括設備的運行參數以及系統的安全參數，根據電流電壓的幅值以及變電站的電能度數，開關的狀態以及波形的變化趨勢。

根據系統進行結構設計，根據實時性的要求可以對線路進行數據采集和分析，進行數據采集和分析不會相互干擾，也不會產生相互的影響。當前許多的計算機使用了馮諾依曼的結構，這種結構有利于進行順序處理，在一個時刻處理器可以處理一件事情，為了實現客戶的要求，大型機采用了仿并行處理技術。這種技術的調度策略很新，可以更好的進行處理器的運算，也能夠對線路進行監測分析，會占用一個時間片；如果對另一線路進行監測，會占用另一個時間片，因為處理器的處理周期為 10 s～9 s 的數量級，這樣就能實現對線路進行監測分析的目標。

在系統中，通過發送采集命令的方式可以獲得下位機響應，下位機可以查詢是否應該被訪問，如果出現了數據采集模塊應該立即發送，上位機收到數據后可以處理，每條總線必須執行過程，通過多線程的方式可以實現對總線數據采集的目標。

圖2　集中式結構的綜合自動化系統框圖

5.3.2系統數據庫系統的實現

數據庫是110千伏變電站自動化系統的核心，為了更好地進行數據信息的管理，需要將數據信息進行組織化的結構管理。系統的數據結構可以對系統的規模和功能產生影響，我們詳細地分析了本系統的內部數據庫，實時數據庫以及歷史數據庫結構，要更好地考慮開發周期以及維護成本，通過商用數據庫進行分析，對各個系統的具體設計方案進行了分析，計算機中具有內存數據庫也有實時數據庫，內存數據庫在計算機的緩沖區，實時數據庫通過文本的方式在硬盤中存儲；備用的服務器里面有實時數據庫和歷史數據庫，這種數據庫和其他的工業計算機的數據庫是有區別的，通過4臺工業計算機定時下載，然后在服務器上進行保存，歷史數據庫將數據庫中的數據進行稀釋處理后可以導入到數據庫中，但是數據庫中需要很多的參考資料，本文不進行詳細討論。

6　結語

變電站綜合自動化技術的應用對變電站現代化的管理有著重要的意義，有利于變電站主體結構以及值班維護模式的改變，有利于實現現代化生產的目標，是電網發展的必然趨勢，本文綜合探討了變電站的自動化總體結構，而且進一步的研究和分析自動化系統的關鍵技術，做好有益的嘗試和探索對自動化系統的發展具有重要的意義和作用，本論文探討了各種自動化設計方案，有利于變電站380 kV（330 kV）、500 kV 自動化系統的設計。

［1］李梅香，王崇林，曹海洋，宗劍.變電站綜合自動化系統的發展與展望.工礦自動化 2006- 06- 10

［2］李潮勤，陳喜士.110kV 變電站綜合自動化系統的構建.廣西電力.2006- 08- 30