變電所自動化控制系統(tǒng)應用與分析

王凱

摘要：變電所自動化控制系統(tǒng)是對變電所執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的綜合性系統(tǒng)。本文對變電所自動化控制中的計算機監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控保護分別進行了分析，并著重探討了變電所自動化控制系統(tǒng)應用中的幾個問題：通信網絡和備用電源自投裝置等。

關鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng);微機繼電保護;通信網絡

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0013-01

0 引言

隨著近年來國家不斷地加大對基礎設施的建設，電網投資與建設的規(guī)模亦不斷擴大，對電網的安全、穩(wěn)定、高效、智能化運行亦提出了更高的要求，尤其是隨著當今世界電力電子技術地高速發(fā)展，變電所的自動化程度已愈來愈高。在此背景下，應運產生了一種自動控制及無人化運行的系統(tǒng)——變電站綜合自動化系統(tǒng)。利用計算機控制技術、網絡通信等技術，變電所的自動化控制系統(tǒng)將變電所的一次、二次設備（包括數(shù)據采集、運行控制、保護、ATS自動轉換設備等）進行功能塊整合、分組和優(yōu)化，以實現(xiàn)對變電所設備進行在線實時測量、監(jiān)視、控制、記錄。

1 變電所監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能

1.1 采集與處理數(shù)據

主變運行溫度、母線電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)采用數(shù)據采集單元進行實時數(shù)據的采集和處理。微機系統(tǒng)通過采集以上數(shù)據，對數(shù)據庫進行更新。

1.2 控制功能

控制功能包括對變電所各電壓等級斷路器、消弧線圈、主變風機、控制無功補償接觸器等進行就地與遠程控制。

1.3 報警事件處置

控制系統(tǒng)有兩種報警類型，一：提示性報警，二：事故性報警。前者包括設備狀態(tài)一般性異常報警、數(shù)據超限、主站、從站的某個單元、模塊狀態(tài)異常等，后者包括非操作引起的斷路器跳閘、保護聯(lián)鎖開關動作等等。

1.4 時間順序記錄事件功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)以ms級時間單位對斷路器狀態(tài)、主變參數(shù)、一、二次線路參數(shù)、保護元件的動作信號信息進行采集并記錄，并能在顯示器上進行顯示及打印機上進行打印。

1.5 在線統(tǒng)計計算

根據采樣的實時數(shù)據，能夠計算每一時間間隔的的電壓值、電流值、有功功率、無功功率、有功系數(shù)、主變溫度值、開光量動作狀態(tài)等，并給出以上數(shù)據的按年、月、日進行劃分的分時段統(tǒng)計數(shù)據。比如電壓、電流的最大值、最小值，功率因數(shù)的合格率等。

1.6 顯示及打印畫面

變電所配電系統(tǒng)一次接線圖、直流系統(tǒng)圖能夠在顯示器上顯示，能夠顯示統(tǒng)計數(shù)據、某些關鍵數(shù)據歷史變化曲線、某些報警事件，能夠打印歷史數(shù)據、報警記錄等等。

1.7 系統(tǒng)的自我診斷和自我修復

監(jiān)控系統(tǒng)能夠在線實時診斷系統(tǒng)的硬件、軟件運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，即能生成并發(fā)出報警信息。自我診斷的范圍包括：主站、從站系統(tǒng)、I/O單元、模組、外設、軟件故障等，非嚴重的提示報警，系統(tǒng)可以進行自我修復。

1.8 平日管理功能

平日管理功能指負責計算機監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)工程師對系統(tǒng)進行的日常檢查、管理、維護、更新優(yōu)化等工作。包括功能維護管理和數(shù)據庫維護管理兩方面內容。功能維護管理包括自動化控制系統(tǒng)的啟動停止控制，對各種應用功能運行狀態(tài)的監(jiān)測，各種應用數(shù)據的顯示圖表的加載、生成和編輯。數(shù)據庫維護是工程師對數(shù)據庫中的應用參數(shù)進行增刪和修改。

2 繼電保護功能和應用

2.1 保護功能

（1）變壓器一般配置差動保護和瓦斯保護兩種主保護，配置零序電流保護、過流保護等后備保護。（2）110KV以下線路測控保護配置重合閘和過電流保護，110KV以上線路測控保護配置零序電流保護、綜合重合閘保護等。

2.2 微機繼電保護原理

（1）硬件系統(tǒng)：微機繼電保護硬件系統(tǒng)是由大量的IC（集成電路）組成，通常由CPU、定時器、存儲器、寄存器、A/D轉換器、D/A轉換器等部件組成。而依靠數(shù)據采集系統(tǒng)（該系統(tǒng)主要由采樣保持電路、模數(shù)轉換器（A/D轉換器）等組成）來完成微機繼電保護系統(tǒng)中的的信息獲取工作。（2）軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)主要分為監(jiān)控程序和系統(tǒng)程序，監(jiān)控程序的作用是對包括輸入、輸出狀態(tài)，設定、修改和顯示保護裝置的參數(shù)值進行監(jiān)視，同時控制微機保護裝置的硬件電路狀態(tài);系統(tǒng)程序是監(jiān)控程序的運行環(huán)境系統(tǒng)程序。系統(tǒng)程序的主要功能是：1）循環(huán)自檢功能，2）中斷響應功能，3）事件處理功能。

3 主要問題的分析研究

3.1 通信技術

變電所自控系統(tǒng)常見的有如下幾種通信網絡技術：（1）使用傳統(tǒng)的RS-232/485現(xiàn)場總線進行數(shù)據低速傳輸，（2）采用局部控制網絡如常見的Lonworks和CAN兩種通信技術實現(xiàn)數(shù)據的中速傳輸，（3）采用Ethernet實現(xiàn)站內設備的分布式連接。系統(tǒng)結構由監(jiān)控主機、交換機、現(xiàn)場控制模塊組成，監(jiān)控主機通過Ethernet傳輸實時數(shù)據，實現(xiàn)人機對話，完成監(jiān)控管理等功能。

3.2 ATS（備用電源自動切換裝置）

為保證ATS能夠正常地工作，通常需要注意以下幾點：（1）ATS應能實時監(jiān)測工作母線的電壓狀態(tài)，當工作母線故障、電源變壓器故障、斷路器因為某種原因跳閘時，將引起工作母線失壓，這時ATS應該能夠瞬間自動切換投入使用，以保證負荷的不間斷供電。（2）當ATS失電時，ATS自投裝置應不動作，因為如果在此狀態(tài)下勉強對事故產生響應，將ATS切入網絡，其不能發(fā)揮任何作用。（3）供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，一定要先徹底排除系統(tǒng)故障，然后才可將ATS投入使用，否則很有可能將備用電源投入到故障網絡中，使發(fā)生故障的網絡不但不能解除故障，反而使故障程度進一步發(fā)生難以預測的惡化的后果。

4 結語

在當今世界科學技術和社會生產力迅速提高的今天，采用變電所自動化控制系統(tǒng)，能夠極大地減少人員投入、提高工作效率，保證電力供應的高質、穩(wěn)定、連續(xù)和可靠運行，同時極大地提高了整個電力系統(tǒng)的自動化控制水平。本文對變電所自動化控制運行系統(tǒng)進行了概括性地分析和研究，隨著現(xiàn)代電力電子技術、網絡通信技術、自動化控制技術、計算機技術、AI等技術的迅速發(fā)展，必將進一步地提高變電所自動化控制系統(tǒng)的自動化程度，其功能亦將會更加完善和強大，以不斷滿足社會快速進步對電力發(fā)展的需要。

參考文獻

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