淺談變電站及其自動化運行

何愛榮

摘 要 變電站在電力系統(tǒng)中，承擔著電能傳輸和分配的任務，變電站繼電保護、監(jiān)控自動化系統(tǒng)是保證上述任務完成的基礎。變電站自動化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分，承擔著監(jiān)測電網(wǎng)故障，隔離故障部分；采集變電站實時運行信息，對變電站運行進行監(jiān)控和計量等作用。本文簡述了變電站自動化系統(tǒng)的基本概念，功能特點和結構模式，并根據(jù)運行經(jīng)驗提出了一些看法和建議。

關鍵詞 變電站 變電站自動化系統(tǒng) 系統(tǒng)結構 系統(tǒng)功能

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

1變電站及變電站自動化的概念

變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設施，它通過變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電站的主要設備是開關和變壓器。變電站的主要工作是在發(fā)電端把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，從而把發(fā)電廠生產(chǎn)出來的電能輸送到較遠的地方，再根據(jù)用戶需要把電壓降低，輸送到用電端。

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，變電站已經(jīng)進入了自動化發(fā)展的新階段。變電站自動化是在變電站內(nèi)應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術、計算機管理技術實現(xiàn)變電站運行監(jiān)測、協(xié)調(diào)、控制和管理任務，部分代替或取代變電站常規(guī)二次系統(tǒng)，減少和代替運行值班人員對變電站運行監(jiān)視、控制的操作，使變電站運行更加安全、穩(wěn)定、可靠。

2變電站自動化系統(tǒng)的結構

變電站自動化系統(tǒng)的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備；在邏輯結構上可分為三個層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。

（1）過程層：過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分為電力運行實時的電氣量檢測；運行設備的狀態(tài)參數(shù)檢測；操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。

（2）間隔層：間隔層設備的主要功能是匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；實施對一次設備保護控制功能；實施本間隔操作閉鎖功能；實施操作同期及其他控制功能；對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡通信功能。

（3）站控層：站控層的主要任務是通過兩級高速網(wǎng)絡匯總全站的實時數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；按既定規(guī)約將有關數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；接收調(diào)度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執(zhí)行；具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；具有站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控，人機聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；具有變電站故障自動分析和操作培訓功能。

3變電站自動化系統(tǒng)的功能配置

變電站自動化系統(tǒng)是一系列自動化技術的綜合，它包括微機保護、故障錄波與故障測距、小電流自動選線、電能計量、遠動監(jiān)控、電壓無功綜合控制等功能。

（1）微機保護：是對站內(nèi)所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。

（2）數(shù)據(jù)采集及處理功能：包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。

（3）事件記錄和故障錄波測距：事件記錄包含保護動作序列記錄和開關跳合記錄。故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。

（4）控制和操作功能：操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。

（5）防誤閉鎖功能。

（6）系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修。

（7）數(shù)據(jù)處理和記錄：歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)。

（8）人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

4變電站自動化技術發(fā)展現(xiàn)狀

變電站自動化系統(tǒng)在基本監(jiān)控功能方面如遙測、遙信、遙控等方向的技術已經(jīng)發(fā)展比較成熟，在較高層次上的應用功能，如變電站防誤閉鎖、電壓無功控制方面，也取得了一定的發(fā)展。

目前，全面整體解決方案成為變電站自動化發(fā)展趨勢。變電站自動化系統(tǒng)作為一個復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關聯(lián)，隨著計算機和電子技術的進步，通信技術的發(fā)展，變電站自動化的發(fā)展，已由單個孤立的裝置自動化過渡到系統(tǒng)整體計算機化。

變電站自動化關鍵在于實現(xiàn)信息交換。通過控制和保護互連、相互協(xié)調(diào)，允許數(shù)據(jù)在各能塊之間互相交換，可以提高他們的性能。通過信息交換，實現(xiàn)信息共享，提供常規(guī)的變電站所不能提供的功能，減少變電站設備的重復配置，簡化設備之間的互連，從整體上提高變電站自動化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性，從而提高整個電網(wǎng)的自動化水平。

變電站自動化系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力管理系統(tǒng)的一部分，大力發(fā)展變電站自動化技術，推行變電站自動化管理，可以為整個變電站乃至整個電網(wǎng)的運行提供有參考價值的決策信息，有助于減少或避免發(fā)生惡性事故，給電力企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。