综合自动化系统在10kV变电站的应用

黄飞

（中冶华天南京工程技术有限公司，江苏 南京 210019）

经济水平的快速发展，使我国的城市化进程不断加快，各地的工业发展和居民用电量增加迅速，这就对电网的运行状况有了更高的要求。目前城市电网的复杂程度逐渐提升，为了使各级的电力调配中心实时掌握电网及变电站的运行情况，提高变电站的运行可控性，需要采用更多的反事故措施，综合自动化系统符合目前变电站的管理需要，自动化系统改变了传统的二次设备控制模式，在简化控制系统的同时能提高系统的安全性能。

一、变电站综合自动化系统概述

根据生产和生活对用电质量以及数量的要求，变电站的日常运行过程中应该安全平稳，在保证电能质量的同时，也要保证电能的数量，尽量避免线路上的电能损耗，同时要尽可能降低变电站的整体维护成本，以提高变电站的经济效益，要实现这些目标，就需要对变电站进行整体上的管理，在计算机水平发展的带动之下，变电站综合自动化系统应运而生。

为了满足变电站的运行管理需要，综合自动化系统主要利用现代的计算机技术以及电子技术对变电站内的设备进行功能组合，以先进的通信手段对设备的运行情况进行状态监控，测量有关的工作数据以及状态资料，从整体上协调整个变电站内的设备运行，替代了传统变电站使用的二次监控设备，简化了变电站内的二次电路，提高了监控电路以及保护电路的运行效率和可靠性，实现了管理功能的综合化。

综合自动化技术对变电站内除一次设备以及电源设备（包括交流电源和直流电源）之外的所有二次设备，通过微机综保装置把二次设备按照功能进行区域划分，以现代化的通信网络完成各模块间的连接，以统一型号的接口完成模块信息之间的共享，每个子系统单独运行，完成独立的功能任务，所有的模块由统一的CPU 群实现协调，使全局化的整体管理成为可能。在变电站内建立综合自动化管理系统之后，电站的管理人员在变电站的主控站或者调度室内，就可以通过屏幕显示装置对整个变电站的设备以及输电线路的运行情况进行监控，有效减轻了电站管理人员的工作量；综合自动化系统可以通过智能化的管理，对变电站设备的运行情况进行实时诊断，将诊断结果及时传达给主控室内的管理人员，有效避免整个电站的非正常停机情况。

二、应用于10kV 变电站的综合自动化管理系统简介

随着自动化技术的不断进步，变电站内的综合自动化管理系统在大型发电厂运用相当广泛，220kV 的变电站及220kV 以上的输电线路管理系统中也有所设计，但是在民用建筑以及小型工业变电站中的使用尚未普及，10kV 变电系统的整体自动化程度仍有待提升，以实现无人管理和远程遥控为目标的自动化管理系统，以下简单介绍10kV 变电站中的自动化系统。

（一）自动化管理系统的结构方式

根据电站的实际运行情况，需要选择不同的自动化结构，常见的自动化管理系统结构有两种，一种是集中式的系统结构，由前置主机和后台的处理机构成集控式的结构，前置主机完成数据的输入、监控以及保护的功能，后台的处理机完成数据的处理以及通信功能，因前置机的工作任务量比较大，容易出现运行运行瓶颈，对系统的可靠性有比较大的影响，如在前置机出现故障时，整个系统的通信功能都将中断；另一种是分层分布的结构方式，应用较为广泛，这种结构的设计原理是按照变电站的控制要求以及控制对象进行单元划分，以分层分布的方式布置系统的控制结构，整个系统由监控系统、控制系统、工作台以及通信系统组成，由监控系统对电站内的所有设备进行状态检测，当出现异常的运行数据时由控制系统以及工作台进行判定，通过调试和检验等工作，在发现问题时，可以利用通信系统对电站进行远程的管理。

（二）利用综合自动化管理系统实现对电站的保护和监控

根据电力系统中10kV 变电站的工作要求，综合自动化系统需要保证电站的安全运行，在可靠的供电数量的前提下，提高输出电能的质量，这就要求自动化管理系统对变电站内的线路状况，变压器的工作状态以及保护电路的可靠性进行统一的保护和监控。

1、对变电站内的10kV 线路进行保护和监控

为了保证变电站的安全运行，需要对变电站内的接地点和馈线进行保护，线路保护的任务包括馈线的保护，线路的控制，接地情况的测量以及异常工况的报警装置，整个保护部分应该由三相三段式的电流保护方案组成，以确保在异常工况发生时能够迅速熔断。为了配合线路保护和监控工作，测量系统中需要对线路的电流、电压、频率、功率等进行实时的测量，控制部分要有自动跳闸和手动跳闸功能。

2、对变电站内的变压器的保护和监控

综合自动化系统对变压器的保护由监控和保护两套独立系统组成，由非电量保护装置、差动保护装置以及备用监控保护装置共同组成，非电量保护装置运行时，可以对变压器中各回路的主变压器的温度进行测量，对接头位置的数据进行测量，通过对遥测结果的分析，完成与其他设备之间的数据交换，起到对变压器的保护作用；差动保护电路则采集变压器两侧的电流量和一侧的电压量，完成对变压器一侧的能量监控，能够及时预警变压器的异常工作情况；备用保护电路是非电量保护和差动保护都无法正常工作时运行的，可以以手动的方式分闸，也可以在监控的配合下完成保护工作。

（三）综合自动化系统对电站运行情况的全面监控

在10kV 变电站的内部管理过程中，可以利用监控系统对全站进行监视，监控系统的计算机主机内部装有监控软件和组态软件，可以通过主机上的显示界面实现人机互动，在监控中心即可获得设备的相关保护资料，以及遥测的信息和报表。利用微机对整个电站的运行情况进行检测，集控站的检测技术与本地检测信息相结合，在对比之后能够及时发现变电站运行过程中的隐形故障，为电站的日常维护工作提供科学的指导。借助监控信息的反馈，可以实现信息资源的有效共享，使变电站的保护和控制工作同时完成，提高了变电站的维护和管理效率，使变电站的自动化水平得到了质的提升，逐步实现了无人值班的目标，为电力系统的调度自动化打下了坚实的基础。

（四）依托系统的通信功能实现远程监控和管理

根据10kV 变电站的使用目的，要求变电站的管理人员能够对电站的运行情况快速控制，快速排除故障，传统的10kV 变电站内配线情况复杂，日常维护成本较高，运行过程中经常会因为变电站工作人员的操作失误造成停机事故，综合自动化系统的应用改善了这种情况。系统中包括有远程通信的功能，既能够将设备的现场运行情况传达到主控室的主机内，以一定的警告形式提醒管理人员对异常工况进行处理，在管理人员处理之后，也可以将控制中心的命令传递回现场的设备，在远程监控的基础上实现了远程管理；同时也能完成同级变电站以及变电站与高一级管理部门之间的沟通，使电力系统的电网管理更加系统化。

三、10kV 变电站内综合自动化管理系统的应用前景

随着我国科技水平的不断进步，人们生产和生活过程中的用电需求越来越旺盛，电力部门的管理任务较为艰巨，为了缓解电力系统中人员紧张的现状，基层中的变电站的自动化水平亟待提升。在10kV 变电站内利用综合自动化系统，线路改造的任务和硬件建设任务量较大，但是使用之后能够有效提高变电站的安全性，大大降低了变电站的日常维护成本，甚至在特殊的运行情况如瞬间停电以及电压波动较大的情况下，自动化系统仍然能够以迅速切换实现对变电站的保护，能对基层的用电安全以及生产状况起到良好的保证作用。利用先进的科学技术手段，可以实现供电质量的提升，变电站的电压合格率稳定，运行过程中安全可靠，依托于自动化系统的管理可以降低电力系统的管理成本，能有效促进了基层电力事业的发展。

四、结 语

面对科技水平不断提升的大形势，基层的10kV 变电站应该主动迎接挑战，建立完善的自动化管理系统，以现代化的管理方式进行电站的管理，完善变电站的管理系统，提高变电站运行的安全性和稳定性，为人民的生产和生活提供可靠的保证。综合自动化管理系统的应用提高了电站管理人员的工作效率，能实现常规电站和无人值守电站的自动化管理，集运行监控和安全管理为意图的管理模式，具有良好的发展前景。

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