变电站综合自动化系统综述

河北唐山开滦东欢坨矿业分公司 刘浩淼

变电站综合自动化系统综述

河北唐山开滦东欢坨矿业分公司 刘浩淼

近年来，随着电网运行水平的提高，各级调度中心要求采集实时准确的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况，提高变电站的可控性，这要求调度中心采用更多的更优越的管理模式，如无人值班的管理模式，以提高劳动生产率，减少人为误操作的可能，提高运行的可靠性。当代计算机技术通信技术等先进技术手段的应用，已改变了传统二次设备的模式，优点是简化系统、信息共享、减少电缆、减少占地面积及降低造价等。基于上述原因，电力行业各有关部门已把变电站自动化作为一项新技术应用于电力系统运行中。

一、变电站自动化系统

变电站自动化系统是指应用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变电站自动化的范畴包括综合自动化技术。变电站综合自动化是指将二次设备，利用微机技术经过功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。

二、变电站综合自动化系统的功能

1. 实时数据采集 。

（1）遥测。变电站运行的各种实时数据，如母线电压、线路电流、主变温度、功率等。

（2）遥信。断路器、刀闸位置、分接头位置、各种设备状态、瓦斯、各种信号等。

2. 数据统计和处理。

（1）限值监视和报警处理。各种报警级别、多种报警方式(声响、语音)、告警闭锁和解除等。

（2）遥信信号监视和处理。遥信变位次数统计、变位告警等。

（3）运行数据计算和统计。电量累加，分时统计，运行日报、月报，最大值，最小值，负荷率，电压合格率统计等。

3. 操作控制。断路器及刀闸的分合，变压器分接头调节。

4. 运行记录。遥测越限记录、遥信变位记录、SOE（事件顺序）记录、设备投停记录、操作记录、保护定值修改记录等。

5. 报表和历史数据。变电站运行日报、月报、历史数据显示和保存等。

6. 人机界面。系统电气主接线图、实时数据画面显示、实时数据曲线显示、画面调用方式菜单和导航图、各种参数在线设定和修改、画面拷贝和报表打印、各种记录打印、画面和表格生成工具等。

7. 保护信息。保护定值显示及修改、保护运行状态监视、保护动作信息、自检信息、保护故障录波及事件记录。事件记录应包含保护动作序列记录、开关跳合记录。其SOE分辨率一般为1～10 ms，以满足不同电压等级对SOE的要求等。

8. 控制和操作闭锁。操作人员可通过CRT（阴极射线管）屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头、电容器组投切进行远方操作。为了防止系统出故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容。

（1）电脑五防及闭锁系统 。

（2）根据实时状态信息，自动实现断路器、刀闸的操作闭锁功能。

（3）操作出口应具有同时操作闭锁功能。

（4）操作出口应具有跳合闭锁功能。

（5）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间。

（6）控制操作及修改整定值的记录。

9. 系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。

三、变电站综合自动化的结构及模式

本文，笔者以分层分布式结构的系统为例，该系统由间隔层自动化装置、中间层通信及后台监控系统3部分组成。

1.间隔层自动化装置。按照电压等级的不同将系统分成几个间隔层，对不同的间隔层分别考虑。该自动化系统取消了传统的保护加集中式RTU的模式，对35 kV及以下的间隔层设备用保护测控合而为一的方式，其装置不仅有保护功能，还具有遥测、遥信、遥控功能，可以采用集中组屏，也可分散到各间隔安装。

2.中间通信层。由通信总线和通信处理机组成(前置机)，由于系统内部采用命名管道，可跨网运行。该综合自动化系统对一般的变电站取消通信处理机，将此部分功能与后台监控合并在一起，由一台上控机完成，同间隔层自动化装置的通信由计算机内的不同插卡完成。

3.后台监控系统（人机工作站）。后台监控系统由工业微机组成，可通过网络由一台或多台微机组成，构成分布式监测控制系统，负责整个系统的协调和管理，显示各种画面、表格、告警信息和管理信息等。

四、变电站综合自动化站内通信网络的建立

变电站内传送或交换的基本信息有：测量及状态信息、操作信息、参数信息。根据信息传送的性能要求，大致可分两类考虑，一类要求实时响应较高的信息，如事故的检出、告警、事件顺序记录和用于保护动作的信息，要求传送速度快；另一类是对时间响应要求不高的信息，如用于录波、记录及故障分析的信息，可允许较长的传送时间。对于不同的数据亦有不同的安全性要求，站内通信网联系站内各个智能单元、后台监控及远方通信装置，是整个系统的关键。根据实际系统结构及工程实际需要，大致按以下原则考虑：

1.电力生产的连续性和重要性要求通信网的可靠性应放在第一位，一方面应具有较强的抗干扰能力，以满足温度、湿度和电磁干扰等环境要求；另一方面应考虑备用设备。

2.站内通信网应根据通信负荷的特点合理分配，保证不出现“瓶颈”现象，通信负荷不过载。

3.站内通信网应组合灵活，可扩展性好，具有较好的开放性，调试维修方便，宜采用总线型网络。

4.通信媒介的选用原则是尽量采用光纤，考虑到工程的经济性，仍可采用电缆作为主要的通信媒介，但电缆接口一般设有隔离变压器，以抑制共模干扰。

5.站内通信网的协议及规约应符合国家及国际标准。

6.站内通信网的站级。通信网由于处于较佳的运行环境，其信息流较大（分布式集中布置），故可采用高速网；段级通信网根据实际工程需要，并且可能运行环境比较恶劣（分布式分散布置），因实际的信息量不是很大，可考虑慢速网（如现场总线或485通信方式）。