变电站综合自动化系统的发展与展望

2017-03-28吴添鹰

中国设备工程 2017年4期

关键词：微机电力公司变电站

吴添鹰

（江苏斯菲尔电气股份有限公司，江苏江阴 2 1 4 4 2 9）

变电站综合自动化系统的发展与展望

吴添鹰

（江苏斯菲尔电气股份有限公司，江苏江阴 2 1 4 4 2 9）

随着现代技术的发展以及互联网的普及，变电站的综合自动化技术得到的很好的发展和应用。本文主要对变电站进行了简要的介绍，并对其发展史进行了简单的叙述，对比了国内外的发展情况，并对目前存在的问题提出了自己的看法。

变电站综合自动化系统；历史发展；研究现状；技术难题

近几年微机装置在变电站中得到了广泛的使用，但是各种微机装置之间存在着复杂的关系，功能和装置上有重复，不仅浪费资源并且对于变电站的运行极其不利，因此为了变电站更好的运行，我们从全局出发考虑将变电站的二次设备进行优化设计，所以有了变电站的综合自动化技术。变电站的自动化技术是利用目前先进的电子技术、通信技术和计算机技术等将二次设备进行功能上的优化和整合。其是以微机保护技术为核心，并且通过网络通信技术将继电保护器和测量控制融和为一体，并加强了系统和总体结构的可靠性。经过整改后不仅占地面积减少，并且变电站的维护也变得简单，且不需要专人值班。总而言之，经过整改后的变电站在经济运行方面和管理水平上都上了一个新台阶。

1 变电站综合自动化系统概述

变电站的综合自动化技术是通过计算机实现变电站的一次和二次的监控和保护功能。为了实现以上的功能，要求系统的结构要具备继电保护、直流电源、数据采集和传输等三大基本功能。通信是整个系统的道路桥梁，其是将变电站的所有电器设备进行连接和数据传输实现对变电站的远程监控。工作子站和主站可以通过设备的可视化界面实现对系统设备的管理，并利用仿真系统向管理人员传达系统的运行和开关状况。

变电站综合自动化系统，采用了最新的技术将电脑仿真灵活应用取代了传统的控制装置，二次继电保护更加方便简单在管理上也简化了很多程序。由于计算机自身的特点数据处理效率极高，因此变电站的事故发生率得到了很好的控制，大大的提高了变电站的经济性。

2 变电站综合自动化系统发展历程

第一代的自动化系统称为RT U式系统，是在微处理技术的基础上发展起来的，其原理是在二次接线和继电器保护的基础上加设了RT U装置。实现了遥控、遥测、遥调、遥信这四种功能。但是RT U式的系统在功能上也有很大的欠缺，硬件设备重复建设浪费严重，整体的性能指标偏低，系统的线路连接复杂。然而，由于其建设的成本很低，对于旧站的改造是非常适合的。RT U系统的结构如图1所示。

图1 R T U式变电站综自系统结构图

第二代变电站综合自动化系统，也可以称为集中分布式系统。其进行了一定的改观，在硬件结构上利用功能的不同对装置进行了划分，将集中式的单一C P U结构转化为分布式的结构。整个系统由四个主要单元组合而成，各个单元通过网络通信方式紧紧的连接在一起。具有较强的功能，但是系统仍就很复杂，可靠性不是很高。这个系统虽然较之前的系统有所改进但是没有从整体上考虑到变电站自动化系统的结构，只是简单的保护系统和监控系统功能相叠加。图2是集中分布式系统的结构图。

第三代变电站综台自动化系统，也称为分层分布式系统。这个系统将变电站分为三个层次，即间隔层、站控层、通信层。站控层主要是负责变电站级之间的协调以及同远方调度中心的联系。间隔层主要是对回路中的数据进行采集、监控和保护。站控层是通过间隔层对电站的运行情况进行了解和控制。间隔层和监控的主机是通过总线或者局域网进行连接，大大的提高了系统的抗干扰能力。并且简化了系统的之间的连接不再需要过多的二次电缆，提升了整个系统的扩展性和可靠性。例如：在阜新的6 6 k V变电站综合自动化系统采用的就是这种方式。分层分布式系统结构如下图3所示。

图2 集中分布式变电站综自系统结构图

3 案例分析

变电站远程集中控制的实现。在变电站综合自动化系统的推广过程中在每一变电站中均会配备一定数量的服务器、工控机、网络设备。省电力公司现有变电站数量庞大、同时每年都有大量的变电站新增，其很早就意识到，传统的现场维护手段无法满足变电站运维业务日益增长的需要。省电力公司开始寻找一个新的系统，可以远程操作此前需要职工现场操作的任务，同时能以更可靠的方式，忠实记录远程操作过程，增加维护操作的安全保障。通过有效沟通，省电力公司与某技有限公司密切合作，省电力公司决定在其多个故障频发点部署E I M解决方案。目前，省电力公司正在享受综自设备无边界集中操作与安全审计的优势，同时实现维护响应更快、更具成本效益。总站机柜中的交换机负责承载总站系统内部的网络通信。连通设备包括： 4个2 M协议转换器、 2台服务器、2台商用P C、2台数字P D U、2套长线驱动器。

4 国内外变电站综合自动化系统研究现状

国外对于变电站的研究相对较早，在2 0世纪7 0年代后期就已经着手研究，并且制定了相关的规范和技术标准。比如2 0 0 4年国际电工委员会颁布了应用于变电站通信网络和系统的国际标准I E C 6 I 8 5 0。其是依靠于网络通信平台的国际化综合自动化标准，对变电站的自动化系统和网络进行了规范，使得不同设备制造厂实现了无缝互操作。

我国在这方面的研究工作相对较晚，在2 0世纪8 0年代末引进了这项技术并进行研究。在1 9 8 7年清华大学在山东的威海望岛3 5 k V变电站实现了全站的微机继电保护、监测和控制功能，被鉴定为国内首创。并在此基础上后来又相继开发了不同功能优化的自动化系统。在1 9 9 4年我国“变电站综合自动化分专业委员会”的成立标志着变电站综合自动化的研发和应用进展到了一个全新的阶段。