淺談變電站綜合自動(dòng)化

楊春燕

摘 要：變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)中線路的連接點(diǎn)，起著變換電壓、交換功率和匯集分配電能、控制電力流向、調(diào)整電壓的作用。自動(dòng)化采用無(wú)人值班的管理模式，以保證勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，人為誤操作減少，運(yùn)行的可靠性加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：變電站 可控性 可靠性

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（c）-0129-01

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是將變電站的二次設(shè)備利用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信高科技技術(shù)，通過(guò)功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站實(shí)施自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)，是自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的應(yīng)用。在技術(shù)上涉及到自動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)、通信、測(cè)量、計(jì)量、信號(hào)及控制等二次系統(tǒng)，專業(yè)上涉及到自動(dòng)化、繼電保護(hù)、變電站運(yùn)行等。

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）功能綜合化：是按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個(gè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)下，進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，以達(dá)到協(xié)調(diào)一致的繼電保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化及模塊化：保護(hù)、控制、測(cè)量裝置的數(shù)字化，有利于把各功能模塊通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息的共享。（3）結(jié)構(gòu)分布分層化：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能和各子系統(tǒng)功能分別由不同的微機(jī)處理機(jī)完成。依據(jù)所完成的功能不同在結(jié)構(gòu)上采用兩層或三層式布置。（4）操作監(jiān)視屏幕化：當(dāng)變電站有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)（或主機(jī)）上進(jìn)行，當(dāng)變電站無(wú)人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行，不管那種方式，操作維護(hù)人員面對(duì)的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。（5）測(cè)量顯示數(shù)字化：常規(guī)指針儀表被CRT顯示器上的數(shù)字顯示所替代，人工抄錄完全由打印機(jī)打印、報(bào)表取代，提高了測(cè)量的精度和管理的科學(xué)性。（6）通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纖化：具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)報(bào)文、滿足實(shí)時(shí)性要求，組態(tài)靈活，易于擴(kuò)展、可靠性大大提高、減少了電纜用量、方便施工。（7）運(yùn)行管理智能化：體現(xiàn)在無(wú)人值班、人機(jī)對(duì)話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)關(guān)操作及防誤操作閉鎖等方面。

2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性

（1）提高供電質(zhì)量。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)有載調(diào)壓變壓器和無(wú)功補(bǔ)償電容器的自動(dòng)控制，使系統(tǒng)能根據(jù)母線電壓水平調(diào)節(jié)電容器投退或?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行調(diào)檔，從而極大地提高電壓合格率，以便確保電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全，使無(wú)功潮流合理，降低電網(wǎng)線路損耗，減少各種電能損耗。（2）提高供電可靠性。在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，通過(guò)集合各個(gè)電氣量數(shù)據(jù)和信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算和判斷，將綜合結(jié)果反映來(lái)，以幫助值班人員盡快的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理，盡早恢復(fù)供電。（3）減少變電站總投資額，縮小變電站使用的面積和空間。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，利用更多的共享資源和信息，從而節(jié)省大量電力電纜；采用大規(guī)模的集成電路，由此減少了二次設(shè)備的占地面積以及變電站的投資。（4）提高運(yùn)行管理水平。（5）提高安全、可靠運(yùn)行水平。

3 變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)

（1）過(guò)程層，由智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備組成，有三大功能：其一電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè)；其二運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測(cè)與設(shè)計(jì)；其三操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。

（2）間隔層，主要功能有六個(gè)方面：一是匯總本間隔過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；二是實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能；三是實(shí)施操作同期及其他控制功能；四是對(duì)本間隔實(shí)施操作閉鎖功能；五是承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過(guò)程層及所控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能；六是對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制。

（3）站控層，主要功能有六個(gè)方面：一是通過(guò)兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；二是全所操作閉鎖控制功能具有在線可編程；三是具有所內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能；四是按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；五是接受調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過(guò)程層執(zhí)行；六是具有對(duì)間隔層、過(guò)程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能。

4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題

（1）變電站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)其標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題組成，截止到現(xiàn)在還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。（2）各個(gè)廠家產(chǎn)品的接口問(wèn)題：接口是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中迫切需要解決的問(wèn)題之一，包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、通信控制器與主站、無(wú)功裝置等與通信控制器、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。（3）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，選擇產(chǎn)品時(shí)應(yīng)挑選合格的自動(dòng)化產(chǎn)品，除了能夠滿足一般檢驗(yàn)項(xiàng)目外，還應(yīng)順利通過(guò)高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)，快速瞬變干擾試驗(yàn)。（4）傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問(wèn)題：傳輸規(guī)約問(wèn)題制約著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)和設(shè)備選型，即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約，在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約，電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850公布之后，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從過(guò)程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。

5 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

（1）無(wú)人值班無(wú)建筑小室的變電站。變電運(yùn)行人員如果查看設(shè)備和控制操作就地進(jìn)行，利用一個(gè)手持式可視無(wú)線終端，監(jiān)視一次設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行操作控制，所有與之相關(guān)的量化數(shù)據(jù)在可視無(wú)線終端上顯示，人機(jī)操作界面接口實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、運(yùn)行操作實(shí)現(xiàn)無(wú)線化。（2）強(qiáng)大的通訊接口能力。主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU、雙電源等），使用光纖總線等，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使現(xiàn)代化的綜合自動(dòng)化變電站的各種智能設(shè)備組成一個(gè)統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體，保證就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。（3）防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化。（4）保護(hù)監(jiān)控一體化。此種方式已在35 kV及以下的電壓等級(jí)中普遍采用，今后此方式在110 kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中也是趨勢(shì)。（5）系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化。對(duì)電流電壓、有功無(wú)功、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息進(jìn)行常規(guī)的采集外，對(duì)如主變的油位、開(kāi)關(guān)的氣體壓力等某些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測(cè)量化值，都將與一次設(shè)備的傳感器緊密結(jié)合，直接保存到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

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