綜合自動化系統(tǒng)在10kV變電站的應(yīng)用

黃飛

（中冶華天南京工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019）

經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，使我國的城市化進程不斷加快，各地的工業(yè)發(fā)展和居民用電量增加迅速，這就對電網(wǎng)的運行狀況有了更高的要求。目前城市電網(wǎng)的復(fù)雜程度逐漸提升，為了使各級的電力調(diào)配中心實時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況，提高變電站的運行可控性，需要采用更多的反事故措施，綜合自動化系統(tǒng)符合目前變電站的管理需要，自動化系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的二次設(shè)備控制模式，在簡化控制系統(tǒng)的同時能提高系統(tǒng)的安全性能。

一、變電站綜合自動化系統(tǒng)概述

根據(jù)生產(chǎn)和生活對用電質(zhì)量以及數(shù)量的要求，變電站的日常運行過程中應(yīng)該安全平穩(wěn)，在保證電能質(zhì)量的同時，也要保證電能的數(shù)量，盡量避免線路上的電能損耗，同時要盡可能降低變電站的整體維護成本，以提高變電站的經(jīng)濟效益，要實現(xiàn)這些目標，就需要對變電站進行整體上的管理，在計算機水平發(fā)展的帶動之下，變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)運而生。

為了滿足變電站的運行管理需要，綜合自動化系統(tǒng)主要利用現(xiàn)代的計算機技術(shù)以及電子技術(shù)對變電站內(nèi)的設(shè)備進行功能組合，以先進的通信手段對設(shè)備的運行情況進行狀態(tài)監(jiān)控，測量有關(guān)的工作數(shù)據(jù)以及狀態(tài)資料，從整體上協(xié)調(diào)整個變電站內(nèi)的設(shè)備運行，替代了傳統(tǒng)變電站使用的二次監(jiān)控設(shè)備，簡化了變電站內(nèi)的二次電路，提高了監(jiān)控電路以及保護電路的運行效率和可靠性，實現(xiàn)了管理功能的綜合化。

綜合自動化技術(shù)對變電站內(nèi)除一次設(shè)備以及電源設(shè)備（包括交流電源和直流電源）之外的所有二次設(shè)備，通過微機綜保裝置把二次設(shè)備按照功能進行區(qū)域劃分，以現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)完成各模塊間的連接，以統(tǒng)一型號的接口完成模塊信息之間的共享，每個子系統(tǒng)單獨運行，完成獨立的功能任務(wù)，所有的模塊由統(tǒng)一的CPU 群實現(xiàn)協(xié)調(diào)，使全局化的整體管理成為可能。在變電站內(nèi)建立綜合自動化管理系統(tǒng)之后，電站的管理人員在變電站的主控站或者調(diào)度室內(nèi)，就可以通過屏幕顯示裝置對整個變電站的設(shè)備以及輸電線路的運行情況進行監(jiān)控，有效減輕了電站管理人員的工作量；綜合自動化系統(tǒng)可以通過智能化的管理，對變電站設(shè)備的運行情況進行實時診斷，將診斷結(jié)果及時傳達給主控室內(nèi)的管理人員，有效避免整個電站的非正常停機情況。

二、應(yīng)用于10kV 變電站的綜合自動化管理系統(tǒng)簡介

隨著自動化技術(shù)的不斷進步，變電站內(nèi)的綜合自動化管理系統(tǒng)在大型發(fā)電廠運用相當廣泛，220kV 的變電站及220kV 以上的輸電線路管理系統(tǒng)中也有所設(shè)計，但是在民用建筑以及小型工業(yè)變電站中的使用尚未普及，10kV 變電系統(tǒng)的整體自動化程度仍有待提升，以實現(xiàn)無人管理和遠程遙控為目標的自動化管理系統(tǒng)，以下簡單介紹10kV 變電站中的自動化系統(tǒng)。

（一）自動化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式

根據(jù)電站的實際運行情況，需要選擇不同的自動化結(jié)構(gòu)，常見的自動化管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種，一種是集中式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由前置主機和后臺的處理機構(gòu)成集控式的結(jié)構(gòu)，前置主機完成數(shù)據(jù)的輸入、監(jiān)控以及保護的功能，后臺的處理機完成數(shù)據(jù)的處理以及通信功能，因前置機的工作任務(wù)量比較大，容易出現(xiàn)運行運行瓶頸，對系統(tǒng)的可靠性有比較大的影響，如在前置機出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)的通信功能都將中斷；另一種是分層分布的結(jié)構(gòu)方式，應(yīng)用較為廣泛，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理是按照變電站的控制要求以及控制對象進行單元劃分，以分層分布的方式布置系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、工作臺以及通信系統(tǒng)組成，由監(jiān)控系統(tǒng)對電站內(nèi)的所有設(shè)備進行狀態(tài)檢測，當出現(xiàn)異常的運行數(shù)據(jù)時由控制系統(tǒng)以及工作臺進行判定，通過調(diào)試和檢驗等工作，在發(fā)現(xiàn)問題時，可以利用通信系統(tǒng)對電站進行遠程的管理。

（二）利用綜合自動化管理系統(tǒng)實現(xiàn)對電站的保護和監(jiān)控

根據(jù)電力系統(tǒng)中10kV 變電站的工作要求，綜合自動化系統(tǒng)需要保證電站的安全運行，在可靠的供電數(shù)量的前提下，提高輸出電能的質(zhì)量，這就要求自動化管理系統(tǒng)對變電站內(nèi)的線路狀況，變壓器的工作狀態(tài)以及保護電路的可靠性進行統(tǒng)一的保護和監(jiān)控。

1、對變電站內(nèi)的10kV 線路進行保護和監(jiān)控

為了保證變電站的安全運行，需要對變電站內(nèi)的接地點和饋線進行保護，線路保護的任務(wù)包括饋線的保護，線路的控制，接地情況的測量以及異常工況的報警裝置，整個保護部分應(yīng)該由三相三段式的電流保護方案組成，以確保在異常工況發(fā)生時能夠迅速熔斷。為了配合線路保護和監(jiān)控工作，測量系統(tǒng)中需要對線路的電流、電壓、頻率、功率等進行實時的測量，控制部分要有自動跳閘和手動跳閘功能。

2、對變電站內(nèi)的變壓器的保護和監(jiān)控

綜合自動化系統(tǒng)對變壓器的保護由監(jiān)控和保護兩套獨立系統(tǒng)組成，由非電量保護裝置、差動保護裝置以及備用監(jiān)控保護裝置共同組成，非電量保護裝置運行時，可以對變壓器中各回路的主變壓器的溫度進行測量，對接頭位置的數(shù)據(jù)進行測量，通過對遙測結(jié)果的分析，完成與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，起到對變壓器的保護作用；差動保護電路則采集變壓器兩側(cè)的電流量和一側(cè)的電壓量，完成對變壓器一側(cè)的能量監(jiān)控，能夠及時預(yù)警變壓器的異常工作情況；備用保護電路是非電量保護和差動保護都無法正常工作時運行的，可以以手動的方式分閘，也可以在監(jiān)控的配合下完成保護工作。

（三）綜合自動化系統(tǒng)對電站運行情況的全面監(jiān)控

在10kV 變電站的內(nèi)部管理過程中，可以利用監(jiān)控系統(tǒng)對全站進行監(jiān)視，監(jiān)控系統(tǒng)的計算機主機內(nèi)部裝有監(jiān)控軟件和組態(tài)軟件，可以通過主機上的顯示界面實現(xiàn)人機互動，在監(jiān)控中心即可獲得設(shè)備的相關(guān)保護資料，以及遙測的信息和報表。利用微機對整個電站的運行情況進行檢測，集控站的檢測技術(shù)與本地檢測信息相結(jié)合，在對比之后能夠及時發(fā)現(xiàn)變電站運行過程中的隱形故障，為電站的日常維護工作提供科學的指導。借助監(jiān)控信息的反饋，可以實現(xiàn)信息資源的有效共享，使變電站的保護和控制工作同時完成，提高了變電站的維護和管理效率，使變電站的自動化水平得到了質(zhì)的提升，逐步實現(xiàn)了無人值班的目標，為電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化打下了堅實的基礎(chǔ)。

（四）依托系統(tǒng)的通信功能實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理

根據(jù)10kV 變電站的使用目的，要求變電站的管理人員能夠?qū)﹄娬镜倪\行情況快速控制，快速排除故障，傳統(tǒng)的10kV 變電站內(nèi)配線情況復(fù)雜，日常維護成本較高，運行過程中經(jīng)常會因為變電站工作人員的操作失誤造成停機事故，綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用改善了這種情況。系統(tǒng)中包括有遠程通信的功能，既能夠?qū)⒃O(shè)備的現(xiàn)場運行情況傳達到主控室的主機內(nèi)，以一定的警告形式提醒管理人員對異常工況進行處理，在管理人員處理之后，也可以將控制中心的命令傳遞回現(xiàn)場的設(shè)備，在遠程監(jiān)控的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了遠程管理；同時也能完成同級變電站以及變電站與高一級管理部門之間的溝通，使電力系統(tǒng)的電網(wǎng)管理更加系統(tǒng)化。

三、10kV 變電站內(nèi)綜合自動化管理系統(tǒng)的應(yīng)用前景

隨著我國科技水平的不斷進步，人們生產(chǎn)和生活過程中的用電需求越來越旺盛，電力部門的管理任務(wù)較為艱巨，為了緩解電力系統(tǒng)中人員緊張的現(xiàn)狀，基層中的變電站的自動化水平亟待提升。在10kV 變電站內(nèi)利用綜合自動化系統(tǒng)，線路改造的任務(wù)和硬件建設(shè)任務(wù)量較大，但是使用之后能夠有效提高變電站的安全性，大大降低了變電站的日常維護成本，甚至在特殊的運行情況如瞬間停電以及電壓波動較大的情況下，自動化系統(tǒng)仍然能夠以迅速切換實現(xiàn)對變電站的保護，能對基層的用電安全以及生產(chǎn)狀況起到良好的保證作用。利用先進的科學技術(shù)手段，可以實現(xiàn)供電質(zhì)量的提升，變電站的電壓合格率穩(wěn)定，運行過程中安全可靠，依托于自動化系統(tǒng)的管理可以降低電力系統(tǒng)的管理成本，能有效促進了基層電力事業(yè)的發(fā)展。

四、結(jié) 語

面對科技水平不斷提升的大形勢，基層的10kV 變電站應(yīng)該主動迎接挑戰(zhàn)，建立完善的自動化管理系統(tǒng)，以現(xiàn)代化的管理方式進行電站的管理，完善變電站的管理系統(tǒng)，提高變電站運行的安全性和穩(wěn)定性，為人民的生產(chǎn)和生活提供可靠的保證。綜合自動化管理系統(tǒng)的應(yīng)用提高了電站管理人員的工作效率，能實現(xiàn)常規(guī)電站和無人值守電站的自動化管理，集運行監(jiān)控和安全管理為意圖的管理模式，具有良好的發(fā)展前景。

[1]王占英，郝志云.綜合自動化系統(tǒng)在10kV 變電站中的應(yīng)用[J].玻璃，2004，（05）.

[2]陳如忠.某機場10kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)化升級[J].建筑電氣，2011，（09）.

[3]曲仁秀，王志國.10kV～35kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計[J].科技資訊，2010，（36）.

[4]張新林，魏磊.某小區(qū)10kV 小型變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)計[J].北京電力高等專科學校學報（自然科學版)，2010，（11）.

[5]溫海水.10kV 變電站綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù)，2005，（04）.

[6]尼瑪曲珍.變電站綜合自動化的功能要求[J].科技傳播，2011，（01）.

[7]毛淑蓮，劉青利.綜合自動化技術(shù)在變電站中的應(yīng)用分析[J].甘肅水利水電技術(shù)，2012，（01）.