河北唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 劉浩淼

變電站綜合自動化系統(tǒng)綜述

河北唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 劉浩淼

近年來，隨著電網(wǎng)運行水平的提高，各級調(diào)度中心要求采集實時準(zhǔn)確的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，這要求調(diào)度中心采用更多的更優(yōu)越的管理模式，如無人值班的管理模式，以提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。當(dāng)代計算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用，已改變了傳統(tǒng)二次設(shè)備的模式，優(yōu)點是簡化系統(tǒng)、信息共享、減少電纜、減少占地面積及降低造價等?；谏鲜鲈?，電力行業(yè)各有關(guān)部門已把變電站自動化作為一項新技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)運行中。

一、變電站自動化系統(tǒng)

變電站自動化系統(tǒng)是指應(yīng)用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進(jìn)行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術(shù)。變電站綜合自動化是指將二次設(shè)備，利用微機(jī)技術(shù)經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。

二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能

1. 實時數(shù)據(jù)采集 。

（1）遙測。變電站運行的各種實時數(shù)據(jù)，如母線電壓、線路電流、主變溫度、功率等。

（2）遙信。斷路器、刀閘位置、分接頭位置、各種設(shè)備狀態(tài)、瓦斯、各種信號等。

2. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理。

（1）限值監(jiān)視和報警處理。各種報警級別、多種報警方式(聲響、語音)、告警閉鎖和解除等。

（2）遙信信號監(jiān)視和處理。遙信變位次數(shù)統(tǒng)計、變位告警等。

（3）運行數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計。電量累加，分時統(tǒng)計，運行日報、月報，最大值，最小值，負(fù)荷率，電壓合格率統(tǒng)計等。

3. 操作控制。斷路器及刀閘的分合，變壓器分接頭調(diào)節(jié)。

4. 運行記錄。遙測越限記錄、遙信變位記錄、SOE（事件順序）記錄、設(shè)備投停記錄、操作記錄、保護(hù)定值修改記錄等。

5. 報表和歷史數(shù)據(jù)。變電站運行日報、月報、歷史數(shù)據(jù)顯示和保存等。

6. 人機(jī)界面。系統(tǒng)電氣主接線圖、實時數(shù)據(jù)畫面顯示、實時數(shù)據(jù)曲線顯示、畫面調(diào)用方式菜單和導(dǎo)航圖、各種參數(shù)在線設(shè)定和修改、畫面拷貝和報表打印、各種記錄打印、畫面和表格生成工具等。

7. 保護(hù)信息。保護(hù)定值顯示及修改、保護(hù)運行狀態(tài)監(jiān)視、保護(hù)動作信息、自檢信息、保護(hù)故障錄波及事件記錄。事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄、開關(guān)跳合記錄。其SOE分辨率一般為1～10 ms，以滿足不同電壓等級對SOE的要求等。

8. 控制和操作閉鎖。操作人員可通過CRT（陰極射線管）屏幕對斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭、電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)出故障時無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)具有以下內(nèi)容。

（1）電腦五防及閉鎖系統(tǒng) 。

（2）根據(jù)實時狀態(tài)信息，自動實現(xiàn)斷路器、刀閘的操作閉鎖功能。

（3）操作出口應(yīng)具有同時操作閉鎖功能。

（4）操作出口應(yīng)具有跳合閉鎖功能。

（5）獨立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間。

（6）控制操作及修改整定值的記錄。

9. 系統(tǒng)的自診斷功能。系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)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(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心。

三、變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)及模式

本文，筆者以分層分布式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由間隔層自動化裝置、中間層通信及后臺監(jiān)控系統(tǒng)3部分組成。

1.間隔層自動化裝置。按照電壓等級的不同將系統(tǒng)分成幾個間隔層，對不同的間隔層分別考慮。該自動化系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的保護(hù)加集中式RTU的模式，對35 kV及以下的間隔層設(shè)備用保護(hù)測控合而為一的方式，其裝置不僅有保護(hù)功能，還具有遙測、遙信、遙控功能，可以采用集中組屏，也可分散到各間隔安裝。

2.中間通信層。由通信總線和通信處理機(jī)組成(前置機(jī))，由于系統(tǒng)內(nèi)部采用命名管道，可跨網(wǎng)運行。該綜合自動化系統(tǒng)對一般的變電站取消通信處理機(jī)，將此部分功能與后臺監(jiān)控合并在一起，由一臺上控機(jī)完成，同間隔層自動化裝置的通信由計算機(jī)內(nèi)的不同插卡完成。

3.后臺監(jiān)控系統(tǒng)（人機(jī)工作站）。后臺監(jiān)控系統(tǒng)由工業(yè)微機(jī)組成，可通過網(wǎng)絡(luò)由一臺或多臺微機(jī)組成，構(gòu)成分布式監(jiān)測控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和管理，顯示各種畫面、表格、告警信息和管理信息等。

四、變電站綜合自動化站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的建立

變電站內(nèi)傳送或交換的基本信息有：測量及狀態(tài)信息、操作信息、參數(shù)信息。根據(jù)信息傳送的性能要求，大致可分兩類考慮，一類要求實時響應(yīng)較高的信息，如事故的檢出、告警、事件順序記錄和用于保護(hù)動作的信息，要求傳送速度快；另一類是對時間響應(yīng)要求不高的信息，如用于錄波、記錄及故障分析的信息，可允許較長的傳送時間。對于不同的數(shù)據(jù)亦有不同的安全性要求，站內(nèi)通信網(wǎng)聯(lián)系站內(nèi)各個智能單元、后臺監(jiān)控及遠(yuǎn)方通信裝置，是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。根據(jù)實際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工程實際需要，大致按以下原則考慮：

1.電力生產(chǎn)的連續(xù)性和重要性要求通信網(wǎng)的可靠性應(yīng)放在第一位，一方面應(yīng)具有較強的抗干擾能力，以滿足溫度、濕度和電磁干擾等環(huán)境要求；另一方面應(yīng)考慮備用設(shè)備。

2.站內(nèi)通信網(wǎng)應(yīng)根據(jù)通信負(fù)荷的特點合理分配，保證不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，通信負(fù)荷不過載。

3.站內(nèi)通信網(wǎng)應(yīng)組合靈活，可擴(kuò)展性好，具有較好的開放性，調(diào)試維修方便，宜采用總線型網(wǎng)絡(luò)。

4.通信媒介的選用原則是盡量采用光纖，考慮到工程的經(jīng)濟(jì)性，仍可采用電纜作為主要的通信媒介，但電纜接口一般設(shè)有隔離變壓器，以抑制共模干擾。

5.站內(nèi)通信網(wǎng)的協(xié)議及規(guī)約應(yīng)符合國家及國際標(biāo)準(zhǔn)。

6.站內(nèi)通信網(wǎng)的站級。通信網(wǎng)由于處于較佳的運行環(huán)境，其信息流較大（分布式集中布置），故可采用高速網(wǎng)；段級通信網(wǎng)根據(jù)實際工程需要，并且可能運行環(huán)境比較惡劣（分布式分散布置），因?qū)嶋H的信息量不是很大，可考慮慢速網(wǎng)（如現(xiàn)場總線或485通信方式）。