變電站綜合自動化分析研究

曲 濤

（大慶輸油氣分公司 黑龍江 大慶 163458）

變電站綜合自動化分析研究

曲 濤

（大慶輸油氣分公司 黑龍江 大慶 163458）

變電站是電力生產(chǎn)過程的重要的一個環(huán)節(jié)，有變換電壓、交換功率和匯集、分配電能等無可替代的作用。其中變電站的一次電器設(shè)備和二次電器設(shè)備包括電力變壓器和電壓互感器和斷路器、母線、隔離開關(guān)、電流互感器、避雷器等的無功平衡、系統(tǒng)穩(wěn)定和限制過電壓要求，不斷得到滿足。本文立足于變電站需要進行自動化管理其系統(tǒng)和功能展開討論，在為變電站自動化管理系統(tǒng)提供強有力的資料參考。

變電站；自動化系統(tǒng)；功能技術(shù)

1.變電站綜合自動化的內(nèi)涵

變電站的綜合自動化是變電站的二次設(shè)備根據(jù)組合和優(yōu)化進行設(shè)計，利用現(xiàn)代先進的計算機技術(shù)、通佶技術(shù)和信息處理技術(shù)以及多媒體技術(shù)，實現(xiàn)對變電站的設(shè)備輸出、配電線路的自動化管理監(jiān)視、控制和保護、以及與調(diào)度中心的信息交換等很多功能。

變電站綜合自動化系統(tǒng)充分利用計算機子系統(tǒng)組成自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)將會代替常規(guī)的監(jiān)視儀器，并且代替常規(guī)控制屏、中央信號系統(tǒng)和遠動屏，用計算機代替常規(guī)的繼電保護功能，改變常規(guī)的繼電保護裝置與外界通信的固有缺陷。因此，變電站綜合自動化是在變電站領(lǐng)域的綜合運用，也是最有效的基本的途徑。

2.新的技術(shù)在變電站綜合自動化的實際應(yīng)用

在變電站綜合自動化系統(tǒng)的使用過程中，新技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾個方面：

其一，數(shù)字信號（DSP)技術(shù)的應(yīng)用

隨著DSP技術(shù)的不斷應(yīng)用，設(shè)備分散和布罝過程中的測控單元得到了發(fā)展，并且提供了強力的綜合功能優(yōu)化方式，如電壓、功率和電能的測試，可以直接從輸電線路、變壓器等設(shè)備上交流采樣，通過DSP得出各相電流、電壓的數(shù)字波形，再通過分析計算，還可以計算出各相電流、相電壓的基波和諧波有效值，以及各項有功、無功、電壓、有功電蛍等數(shù)據(jù)的實時的監(jiān)控，不但進一步計算出功率頻率以及零序、因數(shù)、負序參數(shù)等值，并和有關(guān)的輸入、輸出觸點一起集成，從而形成變電站綜合自動化系統(tǒng)。

其二，光纖技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的相互應(yīng)用

伴隨著數(shù)字通信設(shè)備的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大大提高了通訊系統(tǒng)的可靠性。而且，在通信技術(shù)中，光纖通信技術(shù)正在以強有力的發(fā)展取代金屬電纜和同軸電纜，并且更能應(yīng)用在超遠距離通信和短距離大容量信息的疏導(dǎo)。光纖通信技術(shù)不僅具有頻帶寬、信道多的顯著特點，并且還有這更強大的抗強電磁干擾的優(yōu)點。由于光纖通信技術(shù)在實際應(yīng)用中基本不受電磁干擾，因此該技術(shù)非常適用于變電站強電磁干擾的特殊環(huán)境，是為了保護和監(jiān)控裝置的最佳的信渠道。

其三，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的飛速發(fā)展

以現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)的技術(shù)正迅猛發(fā)展，特別是區(qū)域網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用將會成為現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用的一種潮流。由于這兩項技術(shù)能更好地滿足電力系統(tǒng)的一些要求，所以該項技術(shù)在變電站綜合自動化過程中得到了大面積的應(yīng)用。

3.變電站綜合自動化的基本特征

變電站綜合自動化是通過監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)域網(wǎng)或現(xiàn)場總線，將計算機保護、自動裝置、遠動裝置采集的模擬量、脈沖、開關(guān)量里及其中一些非電量信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理功能的重新排列組合。按預(yù)期的程序和現(xiàn)實要求，對變電站實現(xiàn)綜合性的監(jiān)督和全面的調(diào)度。因此，自動監(jiān)控系統(tǒng)是綜合自動化的核心。而綜合自動化的鏈接紐帶則是局域通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，它把計算機繼電保護、遠動功能、自動裝置在一起形成一個綜合的具有遠方功能的自動監(jiān)督檢測系統(tǒng)。

變電站綜合自動化系統(tǒng)最明顯的特征表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，自動功能的綜合化

變電站綜合自動化技術(shù)是在計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上近年發(fā)展起來的，是個技術(shù)密集化，多種專業(yè)技術(shù)相互交叉、相互配合的完整體系。它綜合了原始變電站內(nèi)除了一次性設(shè)備和交、直流電源以外全部的二次設(shè)備。在綜合自動化系統(tǒng)中，計算機控制系統(tǒng)綜合了變電站的儀表屏、操作屏、、變送器屏模擬屏、遠動的RTU功能及電壓和無功互補和自動調(diào)節(jié)功能，綜合了監(jiān)控系統(tǒng)中一體的計算機保護、故障測鉅、故障錄波、小電流接地選線、自動重合閘等自動裝置系統(tǒng)功能。綜合自動化中的綜合功能通過區(qū)域網(wǎng)或現(xiàn)場總線，使得計算機系統(tǒng)的硬、軟件的資源共享形成體系，因此對計算機自身的保護和自動裝置提出了更可靠的自動化要求。

第二，結(jié)構(gòu)分布、分層的優(yōu)化

綜合自動化系統(tǒng)是一個分布式的分層系統(tǒng)，其中計算機保護、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控以及其他智能設(shè)備中的子系統(tǒng)都是按分布式分層式結(jié)構(gòu)設(shè)計的，每個計算機子系統(tǒng)都可能有多個CPU，并分別完成不同的使命。這樣一個龐大的CPU群構(gòu)成了一個完整、離度協(xié)調(diào)的有機綜合集成系統(tǒng)，這樣的綜合系統(tǒng)有幾十甚至更多的CPU同時運行，以實現(xiàn)變電站自動化過程中的全部功能。另外，按照變電站物理位置，各子系統(tǒng)功能的不同，綜合自動化系統(tǒng)又按分層原則進行重新排列組織。（具體是將變電站自動化系統(tǒng)分為兩層，即變電層和間隔層）由此可構(gòu)成分散（分布）式綜合自動化系統(tǒng)。

第三，操作監(jiān)督屏幕顯示化

在變電站實現(xiàn)綜合自動化的發(fā)展中過程，無論是有無人值班系統(tǒng)，操作人員都能面對彩色的液晶顯示器，對變電站的設(shè)備和輸出電線路進行全方位的監(jiān)控與操作。常規(guī)的龐大模擬屏被顯示器屏幕上的實時主接線畫面所取代；常規(guī)的在斷路器安裝處或控制屏進行的跳、合闡操作，被顯示器上的鼠標操作或鍵盤操作所代替；常規(guī)的光字牌報警信號，被顯示器屏幕畫面的閃爍和文字的提示或語言的報警所代替，可以監(jiān)視整個變電站的實時運行情況以及各開關(guān)設(shè)備進行操作和控制。

第四，通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、光纜化

計算機區(qū)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)及光纖通訊技術(shù)在整個綜合自動化系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。因此，該系統(tǒng)具有較強大的抗電磁干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送、滿足實時要求，可靠性提高，而且簡化了常規(guī)變電站復(fù)雜、繁瑣的電纜連接，方便施工。

第五，運行管理智能化

智能化不僅體現(xiàn)在常規(guī)的功能上，還表現(xiàn)在能夠在線自行診斷，并不斷將診斷結(jié)果直接發(fā)送到遠方的主控端。這是區(qū)別于常規(guī)二次系統(tǒng)的主要特點。簡而言之，常規(guī)二次系統(tǒng)只能監(jiān)測一次設(shè)備，而本身的故障必須依靠維護人員去檢查、去發(fā)現(xiàn)；而綜合自動化系統(tǒng)不僅能監(jiān)測一次設(shè)備，還能每時每刻檢測自己是否有故障。綜合自動化系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專業(yè)界限和設(shè)備劃分原則，改變了常規(guī)保護裝置不能與調(diào)度中心通信的缺陷。

[1]張其林;王先培;趙宇.基于IEC 61850的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2013-01-25.

[2]王世香.變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性分析[D].西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006-04-01.

[3]陳兆春.數(shù)字化變電站實用技術(shù)研究[D].山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010-03-25.

The research of substation integrated automation analysis

QU Tao. Daqing Oil and Gas Branch Company, HeilongjiangProvince, Daqing 163458, China

Substation is an important part of the electricity production process, transform voltage, switching power and collection, distribution, electricity and other irreplaceable role. The substation electrical equipment and the second electrical equipment including: power transformer, voltage transformer, circuit breaker, bus, isolating switch, current transformer, lightning arrester, such as reactive power balance, system stability, etc. In this paper, based on the need to take advantage of substation automation management system and function, to discuss, in order to provide a reference for substation automation management system.

Substation; Automation system; Functional technology

TM411+4

A

1009-5624-（2016）03-0082-02