浅析变电站综合自动化技术的发展

付孝生

(云南电网公司迪庆供电局，云南 迪庆 674400)

1 变电站自动化技术的发展

1.1 自动装置阶段

自动装置相互之间独立运行，而且缺乏智能，没有故障自诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供报警信息，有的甚至会影响电网的安全运行，因此需要有更高性能的装置代替。

1.2 智能自动装置阶段

随着微处理器技术的应用，在变电站自动化方面，开始采用大规模集成电路或微处理机，由于采用了数字式电路，统一了数字信号电平，缩小了体积，特别是装置本身的故障自诊断能力，提高了自动装置自身的可靠性，缩短了维修时间。但是，这些微机型的自动装置，多数仍然是各自独立运行，不能相互通信，不能共享资源，实际上形成了变电站的自动化孤岛，仍然解决不了前述变电站设计和运行中存在的所有问题。

1.3 变电站综合自动化阶段

第一套变电站自动化系统(LSA678)结构有全分散式和局部分散式两种，均由测控系统、保护系统和开关闭锁系统三部分组成。随着微机保护、微机远动、微机故障录波、微机监控装置在电网中的全面推广应用，各专业在技术上保待相对独立，造成了硬件重复，互连困难，影响了系统运行的可靠性。对变电站综合自动化的研究在深入。

2 变电站综合自动化现状

目前变电站综合自动化技术在我国的应用范围由电力系统的主干网、城市供电网、农村供电网扩展到企业供电网;其电压等级，由当初的35～110kV变电站，向上扩展到220～500kV变电站，向下延伸到10kV乃至0.4kV配电网络，几乎覆盖到全部供电网络。其技术涉及自动控制、远动、通信、继电保护、测量、计量、在线监测、信号及控制等二次系统;专业涉及自动化、继电保护、变电运行等［1］。虽然变电站综合自动化技术取得了飞速地发展，但仍有较多的不足之处，主要体现在以下几个方面:

2.1 设计规范不一

尽管各级电网公司对变电站综合自动化系统的设计、设备的性能指标等都做了统一的规定，但是设备生产厂家的元件筛选、硬件配置、电路结构、制造工艺、软件程序却差别很大，这些差别导致了设备的寿命、性能、抗干扰能力以及管理与维护等相差甚远。所反映的问题主要表现为:

1)变电站自动化系统设计存在问题。

2)不同产品的接口问题:IED装置接口是变电站自动化系统中非常重要的问题之一，包括RTU与通信控制器、保护与通信控制器、小电流接地装置与通信控制器、故障录波与通信控制器、无功装置与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。

3)传输规约和传输网络选择问题:目前国内各个地方情况不一，变电站和调度中心之间的信息传输采用各种形式的规约。要实现变电站自动化系统标准化，就要实现传输规约的标准化和传输网络的标准化，做到传输规约和网络的统一，才能实现变电站自动化系统内设备的互换性。

4)产品型号复杂，备品备件难以实现，设备运行率低。开放性问题:变电站自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性，变电站自动化系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求，变电站自动化系统必须考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站自动化系统却不能满足这样的要求。

2.2 组织模式选择

目前应用较广泛的变电站自动化系统的结构形式主要有集中式、分散与集中相结合和全分散式三种类型，变电站结构形式的选择应根据各种系统的特点和变电站的实际情况选配。

2.3 专业管理责任不明确

变电站自动化系统的建设，使得继电保护、远动、计量、变电运行等各专业相互渗透，传统的技术分工、专业管理已经不能适应变电站综合自动化技术的发展。运行维护人员水平不高

2.4 装置硬件更新过快

变电站综合自动化产品的硬件不断更新，运行几年的变电站综合自动化装置由于备品备件的不足而不得不更换新的装置。

3 数字化变电站技术

3.1 主要特点

数字化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。它具有如下特点:

1)智能化的一次设备:一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代了传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

2)网络化的二次设备:变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

3)自动化的运行管理系统:变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化;数据信息分层、分流交换自动化;变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见;系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改为“状态检修”［3］。

3.2 对变电站综合自动化的影响

常规变电站综合自动化的一次设备采集模拟量，通过电缆将模拟信号传输到测控保护装置，装置进行模数转换后处理数据，然后通过网线将数字量传到后台监控系统。同时监控系统和测控保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号实现其功能［4］。

而数字化变电站一次设备采集信息后，就地转换为数字量，通过光缆上传测控保护装置，然后传到后台监控系统，而监控系统和测控保护装置对一次设备的控制也是通过光缆传输数字信号实现其功能。数字化变电站采用电子式互感器，从根本上解决了CT动态范围小及饱和问题，从源头上保证了保护的可靠性。信息传递全部采用光纤网络后，二次回路设计极大简化，接线大大减少，显著降低了安装、调试、维护的工作量。光纤的应用也彻底解决了电缆老化问题，系统可靠性得到了充分的保障。除此之外，数字化变电站中IEC61850所支持的互操作性，把用户从设备互联困难的限制中解脱出来，提高了变电站选择产品的自由度。不仅如此，通用的配置方式也提高了用户对设备的驾驭能力，标准化的信息模型实现了变电站信息共享，使原先必须由IED实现的某些保护功能可以由一个软件模块来实现了，如母线保护、备自投等，设备的减少同时也减少了变电站的占地面积，节约了大量成本，这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护方便性、性价比等方面均比综合自动化站有了大幅度提升。

4 结束语

以上介绍了变电站综合自动化技术的现状、发展历程及其存在的问题，数字化变电站技术的发展从当前的实际应用来看也仅仅是解决了一部分问题，数字化变电站是具有里程碑意义的一次变革，对变电站综合自动化系统的各个方面必将产生深远的影响，变电站综合自动化技术也一定会因数字化变电站技术的不断发展而迎来一个新的蓬勃发展的时期。

［1］邹炜.浅谈提高变电站电力系统自动化技术［J］.中国新技术新产品，2010(17).

［2］丁文书.综合自动化原理及应用［M］.中国电力出版，2010.

［3］曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(一)［J］.南京:电力系统自动化，2000，25(9):1－6.

［4］杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势［J］.南京:电力系统自动化，1995，(10):7－9.