浅谈供电系统变电所的综合自动化的特点及基本功能

王岗

摘要:电力系统的不断发展和安全稳定运行给国民经济和社会带来了巨大的动力和效益，变电所自动化要求也越来越高。目前，电网中的二次设备仍有部分以电磁式继电器构成的保护为主，这类设备存在着占地面积大，精度差、校准困难、维护量大等明显缺陷，随着电力系统的发展、提高供电质量，安全稳定、经济运行已经成为电网中的主要任务，电网中的二次设备停留在仅能维持运行的低水平上是远远不够的，需要以先进的、自动化程度高，基本功能全的二次设备代替。变电所综合自动化的更新、升级、刻不容缓。

关键词 供电系统变电所综合自动化 特点基本功能

中图分类号：TM411文献标识码： A

1.发展供电系统变电所综合自动化的意义

目前，国外经济发达国家的变电所综合自动化技术已达到很高的水平，许多中小变电所已实现无人值守了，而超高压大型变电所自动化系统则向更深、更广的综合自动化方向发展，即将继电保护、测量、监控和通讯功能综合在一起，构成一个资源和信息共享的综合自动化系统。为适应我国经济建设实际需要，以及变电所综合自动化系统的发展需要，急需对现有技术管理及专业分工体制进行改革，迫切要求进一步提高技术管理和运行维护人员的综合素质，更新知识结构，拓展知识面，建立起一支高素质，具有判断处理综合问题能力的员工队伍，使其能对所辖变电所的综合自动化系统有一个全面的认识，能够分析处理一些简单的故障，有效地进行变电所日常监控、操作和维护。

2.供电变电所的综合自动化现状分析

在供电系统的变电所中，目前大都采用机电式的继电保护装置、仪表屏、操作屏及中央信号系统等对供电系统的运行状态进行监控。供电系统二次设备的这种配置，结构复杂，信息采样重复，资源不能共享，维护工作量，随着计算机技术和控制技术的发展，更加显示出这种配置功能的不足。由于在供电系统中，正常操作、故障判断和事故处理是变电所的主要工作，而常规仪表不具备数据处理功能，对运行设备出现的异常状态难以早期发现，更不便于和计算机联网、通信、因此，整个变电所的自动化程度受到限制。变电所的综合自动化系统就是将变电所的继电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置综合为一体，以全微机化的新型二次设备替代机电式的二次设备，用不同的模块化软件实现机电式二次设备的各种功能，用计算机局部网络通信替代大量信号电缆的连接，通过人机接口设备，实现变电所的综合自动化管理、监视、测量、控制及打印记录等所有功能。

3.变电所的综合自动化系统具备的特点

3.1功能综合化：变电所综合自动化技术是建立在计算机硬件技术、数据通信技术、模块化软件技术上发展起来的，它综合了变电所内除交直流电源以外的全部二次设备。微机保护代替了电磁式保护，监控装置综合了仪表屛、操作屏、中央信号系统和光字牌。

3.2 结构微机化：综合自动化系统内主要插件全是微机化的分布式结构，网络总线连接将微机保护、数据采集、控制环节的CPU群构成一个整体，实现各种功能，一个系统往往有几十个CPU同时并行运行。

3.3操作监视屏幕化：综合自动化系统使变电所的值班操作人员完全是面对彩色大屏幕显示器进行变电所的全方位监视与操作。指针式仪表读数被屏幕显示所代替；庞大的模拟屏被CRT屏幕上的实时接线画面取代；在操作屏上进行的跳闸合闸操作被CRT屏幕上光标操作取代；光字牌报警被CRT屏幕画面的动态显示和文字提示所取代。因此，从计算机的彩色屏幕上可以监视到整个变电所的运行情况。

3.4运行管理智能化：变电所综合自动化系统的运行管理智能化，不仅表现在自动化功能上，还表现在系统本身所具备的在线自诊断功能和专家系统。原有二次系统只能监测一次设备，其本身的故障必须靠运行维护人员去检查；综合自动化不仅能监测供电系统的一次设备，还能够实现在线自检；这也是区别原有二次系统的重要特征。

我国对变电所综合自动化系统的讨论起始于80年代末期，研究与开发的内容有两个方面：其一是中低压变电所采用综合自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；其二是对高压大型枢纽变电所的建设和设计来说，采用新的控制方式，解决各专业在技术上保持相对独立而造成的互相脱节、重复投资，甚至影响运行可靠性的弊端。国内的变电所综合自动化系统在110KV或35KV系统的变电所中，目前已投入了相当数量，在电力系统中发挥了积极的作用，提高了安全运行水平和管理水平。

4.变电所综合自动化系统的基本功能

工业企业供电系统是电力系统的重要组成部分，它一方面受电力系统运行情况的影响和制约，但另一方面和电力系统不同，它主要反映工业企业用户的特点和要求。因此，在工业企业供电系统中实现变电所的综合自动化系统，其基本功能主要取决于工业企业供电系统的实际需要，技术上实现的可能性及经济上的合理性。

4.1数据采集：对供电系统运行参数的在线实时采集是变电所综合自动化系统的基本功能之一，运行参数可分为模拟量、状态量和脉冲量。

4.1.1模拟量 :变电所采集的典型模拟量有:进线电压、电流和功率值，各段母线的电压、电流，各馈电回路i的电流及功率值。此外还有变压器的油温，电容器室的温度，直流电源电压等。这些量的采集有两种方式：一是交流采样方式；另一种是采用电量变送器加A/D变换方式。

4.1.2 状态量：在变电所内采集的状态量数据主要有：变电所内各高压断路器和高压隔离开关的位置状态；变电所内一次设备运行状态及报警信号，变压器分接头位置信号，无功补偿电容器的投切开关位置状态等。这些信号大部分采用光电隔离方式的开关量中断输入或周期性扫描采样获得。其中有些信号可通过“电脑防误闭锁系统”的串行口通信而获得。

4.1.3脉冲量：指脉冲电度表输出的以脉冲信号表示的电度量。这种量的采集在硬件接口上与状态量的采集相同。

4.2数据处理与记录：数据处理的主要内容包括电力部门和用户内部生产调度所要求的数据。

4.2.1变电所运行参数的统计、分析与计算：包括变电所进线及各馈电回路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量的统计计算；进线电压及母线电压各次谐波电压畸变率及总畸变率的分析，三相电压不平衡的计算；日负荷、月负荷的最大値、最小值、平均值的统计分析；各类负荷报表的生成及负荷曲线的绘制等。

4.2.2 变电所内各种事件信息的顺序记忆并登录存档，诸如：变电所内各开关的正常操作次数，发生时间；断路器切除故障时，故障电流和跳闸操作次数的累计数；继电保护装置和各种自动装置动作的类型、时间、内容等。

4.2.3变电所内运行参数和设备的越限报警及记录，包括：变电所内各开关的变位报警，设备及运行参数的越限报警，系统保护装置的动作报警等。

4.3控制与操作闭锁

变电所内的各高压断路器、隔离开关可以通过变电所综合自动化系统CRT屏幕进行操作，也可以对变压器的分接头进行调节控制，可对电容器组进行投切。为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计上应保留人工直接跳合闸手段。

4.4微机保护：主要包括线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护、备用电源的自动投入装置和自动重合闸装置等。

4.5与远方操作控制中心（或电力部门调度中心）通信：即常规的远动功能或扩充的远动功能，在实现遥测、遥信、遥调、遥控的基础上增加了远方修改整定保护定值等。当用户供电系统及变电所的运行参数需要向电力部门传送时，可通过相应的接口和通道，按规定的通信规约向电力部门传送数据信息。

4.6人机联系功能：变电所有人值班时，人机联系功能在当地监控系统的后台机（或主机）上进行，变电所无人值班时，人机联系功能在远方操作控制中心的主机或工作站上进行，不管哪种方式，操作维护人员面对的都是CRT屏幕，操作工具都是键盘或鼠标器。

4.7自诊断功能：综合自动化系统的各单元模块应具有自诊断功能，自诊断信息也像数据采集一样周期性地送往后台机操作控制中心。

4.8变电所综合自动化系统的数据库：变电所综合自动化系统的数据库是用来存储整个供电系统所涉及到的数据信息和资料信息。对供电系统而言，其数据库中的类型一般可分为基本类数据和对象类数据、归档类数据。

【结束语】 综上所述，变电所综合自动化是微机技术不断发展和在变电所中不断应用所带来的必然产物，该项技术在我国已经得到了有关部门的普遍重视，并取得了一定的进展，但由于我国起步较晚，与发达国家相比，尚有很大的差距，还需在最新通讯技术、全数字化系统中实现保护、控制、测量系统总体优化。而且通过近几年在一些变电所的试点，变电所普遍认为变电所综合自动化系统技术比较先进、结构简单、功能齐全、安全可靠。该项技术在我国有着广阔的发展应用前景，我们必须加快开发完善变电所综合自动化系统，以满足我国不断发展的电力行业的需要。