变电站自动化系统的设计与应用

陈洪胜

（广东电网公司惠州供电局，广东 惠州 516000）

概述

变电站的系统自动化升级，不仅能够提高系统运行的效率和准确性，还能够对系统运行进行实时监控，做到数据的共享。所以，变电站系统的自动化是提高电力系统安全可靠运行的有效保障，下文中笔者将从设计原则 、系统结构设计两个方面，结合某石化公司水厂污水降压站的老站改造实例对该问题进行浅析。

1 设计原则

由于变电站的自动化系统不仅要实现原有的系统控制和操作功能，还要对系统的自身运行进行实时的监控和管理，所以在设计上我们要遵循一系列原则，笔者在认真分析了变电站的系统自动化升级后，认为设计原则主要包括以下几种：

首先，要将变电站的自动化系统视为电力系统的一个子系统来对待，在设计的过程中各项功能和操作都要围绕服务调度中心和控制中心来进行。

其次，要重视后台管理和重要性，对于中级以上规模的变电站要实行双重后台设计。

再次，在对变电站的自动化系统操作方式的设计上，要采用实地操作和系统遥控相结合的方式，提高系统控制的灵活性。

其四，在系统各终端的接口设计上，应该始终与标准国际要求相一致，以免因为设备型号的问题导致系统无法延展。

其五，在设计的过程中要始终将系统运行的安全性和可靠性放在第一位，尽可能的实现保护、测量、控制一体化，但是各项功能之间又不至于互相干扰，引发运行故障。

其六，要尽量提高自动化系统数据采集的精度，使系统下载运行过程中可以根据数据及时的做出各种反应，在故障发生时能够及时切断闭合开关。

其七，在变电站自动化系统的设计过程中，要将系统中的各个运行元件并行串联在线路中，以使其能够互相制约。

最后，要采取相应的措施避免电磁干扰导致系统运行故障。一般情况下，安装光纤通道可以更好的实现系统放电磁干扰的效果。

2 系统结构设计方案

上文中我们分析了变电站自动化系统的基本原则，根据以上要求，笔者认为合理的变电站系统设计方案可以有以下几种：

2.1 一次系统设计方案

即在系统中选用两台主变压器，每台变压器的容量均为35kV/6kV，然后连接至二次回路开关，并将高低压分侧并行。值得注意的是，采用这种并行方式，不宜选用联络开关。另外，每个回路分别配置配电室。

2.2 二次系统设计方案

二次系统设计方案的主要设计原理和方式是将分布分散式与集中式相结合。也就是在系统连接的过程中，将各个系统元件和设备按照重要程度和对系统的运行影响分为三个层级，即设备层、单元层和变电站层。这是三个层级之间的运行相互独立，但是可以根据系统运行的具体需要进行信息交流。一般情况下，变电站层支持的协议情况同设备层和单元层都不相同，所以后两者在实践中的密切度明显较高。

在运行的过程中，如果系统的各个构成元件，尤其是智能设备之间的数据传输和信息交流需要经过格式转换，那么将很大程度上降低了系统的运行效率，同时也会加重监控系统的负担。

为了解决支持不同通信规约的智能设备(IED)之间的兼容问题。在尽量少增加系统成本的前提下，增强系统的开放性和通用性。参照IEC提出的标准结构。在变电站层和间隔层之间增加通信管理层。SSC601通讯管理机主要用作现场总线网络的网关节点，负责搜集测控装置和直流屏等智能设备的实时数据，实现四遥功能和管理这些测控节点，并向上提供多协议的应用接口，同时负责第三方装置的通信接入。

SSC601硬件平台采取组件化设计原则，不同功能模组可按不同应用场合进行定制。支持CAN网、485网和10M/100M工业以太网，并提供多个RS232和RS485接口，并具备485总线和CAN总线中继能力。硬件组件设计时考虑降压站的各种干扰和现场总线的应用特点，具有安全可靠，组网灵活、施工方便等特点。

SSC601应用软件包括常用上行至主站通信规约，如 IEC870-5-101，MODBUS，CDT DISA等，间隔层可以接入国内主流厂商的保护测控设备。系统具有丰富的第三方装置规约库，如直流屏，电度表，小电流接地选线装置等，可以现场重组，并具备自定义协议的装置接入能力。

2.3 系统配置

2.3.1后台监控主机2台，互为备用。选用DELL主机（P4 3.4G/1G/160G/网卡）20寸液晶显示器。

2.3.2 3COM网络交换机一台（10/100M/16P）。

2.3.3 SSC601通讯管理机一台，做为数据通讯的桥梁。

2.3.4打印机一台，用来记录运行状态、报表和事故、异常报告。也用于软件程序开发和进行修改后的打印输出。

2.3.5卫星同步时钟 1台，用于主站、子站及保护设备的对时。

2.4 组屏方案

系统的组屏方案采用集中与分散相集合的原则。二台主变压器的保护组成一块屏，通讯管理机、GPS以及以太网交换机集中组成一块屏，35KVI、II段进线电度表成计量屏，还包括直流屏安装在控制室内，使它处于比较好的工作环境，有利于提高系统运行的可靠性。

所有6kV微机保护装置分散安装在开关柜上，减少大量的二次电缆的安装，装置仅通过通讯电缆与上层系统联系，避免了大量信号、测量、控制、保护电缆接入主控室，不但节省了费用，系统的可靠性还得到提高。

结语

综上所述，变电站系统的自动化是集成电路技术、微型机技术、通信技术在电力系统应用的必然结果，如果能够使变电站自动化系统更好的满足变电站的运行要求，能够更加安全可靠的服务于调度中心的指令，是我们的设计目标。上文中笔者根据自己的工作经验，对该问题进行了浅析，希望能够为促进我国的变电站自动化系统的发展尽绵薄之力。

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