綜合自動化系統(tǒng)在變電站運行中的研究與運用

【摘 要】變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔負著電能傳輸、分配的檢測、控制和管理任務。在變電站利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通訊技術和信息處理技術等先進手段實現(xiàn)對變電站二次設備的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，可以對變電站設備進行智能監(jiān)視、測量，記載斷路器、隔離開關和接地開關的運行狀態(tài)，快速安全優(yōu)質做到自動報處相關故障，以提高電力系統(tǒng)供電質量，實現(xiàn)變電站無人或少人值守，進一步改進供電與用戶關系。

【關鍵詞】變電站；綜合自動化；在線監(jiān)測執(zhí)行；無人值守；經(jīng)濟安全運行

變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通訊技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備（包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝備）的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站設備的運行情況進行執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設備間相互交換匯總、數(shù)據(jù)共享、完成變電站運行監(jiān)視和控制任務，提高變電站安全穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，并向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔負著電能傳輸、分配的檢測、控制和管理任務，要保證電網(wǎng)各節(jié)點的具體實施和保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行必須實現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)。

一、變電站中自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀

1、一方面，傳統(tǒng)繼電保護、自動和運動裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自珍能力，結構復雜，可靠性低，變電站占地面積大。另一方面使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負擔重，二次設備冗余配置多。二次設備主要依賴大量電纜連接，通過觸點、模擬信號來交換信息，信息量小，靈活性差，可靠性低。傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設備按功能配置，彼此之間相關性甚少，相互之間協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的人為巡視和人工操作。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，新增變電站在逐漸增多，使得電網(wǎng)結構日趨復雜，更需要電網(wǎng)工作人員掌握、管理、控制的信息大量采集和運用，電網(wǎng)故障的判斷、處理和恢復要求更加快速、準確，難于適應智能化、現(xiàn)代化電網(wǎng)建設的要求。

2、電力市場競爭的日益激烈，綜合自動化系統(tǒng)在變電站的運用更顯得極為重要。電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護工作量大，自動化程度低，不能遠程修改保護及自動裝備的定值和檢查其工作狀態(tài)，精細運動動作不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度也差。隨著人們生活用電質量標準的提升以及油田原油產(chǎn)量持續(xù)生產(chǎn)的需求，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求。既要電力企業(yè)站穩(wěn)市場，又要降低成本，提高經(jīng)濟效益，綜合自動化系統(tǒng)在變電站的運用更顯得極為重要。

二、變電站綜合自動化采用的主要結構模式

一是集中式結構。一般采用功能較強的計算機，擴展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)字量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。完成對變電站重要設備和進、出線的保護任務。但若一臺計算機出現(xiàn)故障，對系統(tǒng)影響較大。因此，必須采取雙機并聯(lián)運行才能提高可靠性。

二是分布式結構。最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。它按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，提高了系統(tǒng)處理并行多發(fā)文件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸難題，提高了系統(tǒng)的實時性，方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他設備的正常運行。

三是分布分散結構。此系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即站級測控單元和間隔單元，也可分為三層：變電站層、通訊層和間隔層。主要特點：是按變電站元件、斷路器間隔進行設計，將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護和控制等功能集中在一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或通訊電纜連接。這種系統(tǒng)是現(xiàn)代化變電站自動化技術發(fā)展的方向，可大幅度地減少連接電纜，降低了電纜傳遞信息的電磁干擾，具有很高的可靠性，較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，組態(tài)靈活、方便維修和擴展，延長了設備檢修周期。間隔級控制單元的自動化、標準化使系統(tǒng)適用率較高，邏輯連接到組態(tài)指示均可由軟件控制，簡化了變電站部分二次設備的配置，大大縮小了控制室面積，簡化了變電站二次設備之間的配置，節(jié)省了電纜材料。

三、變電站綜合自動化實現(xiàn)的主要功能

1、可以隨時在線監(jiān)測電網(wǎng)運行參數(shù)和設備運行狀態(tài)

能夠自檢、自診斷設備本身的異常運行，發(fā)現(xiàn)變電站設備異常變化或裝置內(nèi)部異常時，當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離或消除事故，自動報警并閉鎖相應的對口，以防止事態(tài)擴大。

2、完成變電站運行參數(shù)在線計算、存儲、統(tǒng)計、分析報表和遠傳

一是微機保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相結合，綜合使用了故障錄波、故障測量、無功電壓調(diào)節(jié)和中性點非直接接地系統(tǒng)等子系統(tǒng)功能，自動化數(shù)據(jù)收集如電壓互感器、電流互感器的電壓和電流信號、斷路器輔助觸點、一次設備狀態(tài)信號，各段母線電壓、母聯(lián)及分段斷路器的電流、線路及饋線回壓、電流、有功功率、無功功率、電容器和并聯(lián)電抗器電流、站用電壓、電流、有功功率、無功功率以及頻率、相位功率因素，主變壓器的電流、有功功率和無功功率、開關量的采集、斷路器、隔離開關和接地開關的狀態(tài)，有載調(diào)壓器分接頭的質量、同期檢測狀態(tài)、保護繼電動作信號、運行告警信號等，他們都以開關量的形式通過光隔離電路輸入到計算機。

二是優(yōu)化了電能計量，記錄有功無功電能，并實現(xiàn)分時累計，電能平衡等功能，強化了順序事件的記錄及事故追憶。特別是在變電器層級，增加了縱向層面內(nèi)部和各控制中心間的協(xié)調(diào)能力，借用人工智能技術，在控制中心可實現(xiàn)對變電路控制、保護系統(tǒng)進行在線診斷和事件分析，在變電站當?shù)乜梢粤⒓赐瓿呻娋W(wǎng)故障后的自動恢復。CRT的測量顯示數(shù)字直視化，打印報表代替了人工抄表，大大減輕了變電站值班員的勞動強度，提高了測量精度和管理的科學性。

【參考資料】

[1] 王遠璋.變電站綜合自動化現(xiàn)場技術與運行保護[M].北京：中國電力出版社，2004

[2]張全元.變電站運行現(xiàn)場技術問答[M].北京：中國電力出版社，2003

[3]DL/T5149—2001.220～500KV變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計技術規(guī)程[M].北京：中國電力出版社，2001