摘 要： 常規(guī)變電站的二次系統(tǒng)主要由繼電保護、就地監(jiān)控、遠動裝置、錄波裝置所組成，各通訊設備都是各自獨立的。常存在著安全可靠性不高、電能質(zhì)量及實時計算和控制性不高，且占地面積及維護工作量大，接線也復雜等問題。而現(xiàn)代變電站走向綜合自動化，把二次設備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進技術實現(xiàn)全站的主要設備和輸配電線路的自動測量，監(jiān)控和微機保護及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。
　　關鍵詞：變電站綜合自動化 概念 功能 結構 通信
　　
　　引言
　　由于常規(guī)變電站保護、自動、遠動及通訊設備都是相互獨立的，造成接線復雜。且常規(guī)站的二次設備中這些裝置采用電磁型和晶體管式，結構復雜，占地面積大，實時監(jiān)控計算功能差。隨著計算機技術的發(fā)展，常規(guī)站基于上述狀況，站內(nèi)的裝置變?yōu)椴捎梦C保護，監(jiān)控，遠動，錄波裝置。微機化后的設備體積縮小，可靠性提高。這些微機化的模塊功能不一樣，但硬件結構基本一致，因站內(nèi)各裝置要采集的量和要控制的對象有許多是共同的，人們提出這樣一個問題：在現(xiàn)有的技術條件下，從技術管理的綜合自動化來考慮全微機化的變電站二次部分的優(yōu)化設計，合理地共享軟件資源和硬件資源。于是就有了變電站綜合自動化的基本概念。
　　1.變電站綜合自動化的概念
　　變電站綜合自動化是將變電站的二次設備，包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動化裝置和遠動裝置等經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動化監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。
　　2.變電站綜合自動化的功能
　　2.1數(shù)據(jù)采集
　　數(shù)據(jù)采集內(nèi)容包括模擬量、開關量、事件順序記錄及電能量的采集。對于這些數(shù)據(jù)的采集要求，一般情況下，采樣周期不大于1s，就能滿足實時性的要求，采樣周期越小，對原采集量來說就越不失真。為保證數(shù)據(jù)采集的可靠性，生產(chǎn)過程中采集數(shù)據(jù)往往會出現(xiàn)各種干擾信號，采集數(shù)據(jù)失真，要求對數(shù)據(jù)通道，接口設備和接地等硬件設備采取有效措施。除此之外還要求數(shù)據(jù)采集的準確性，包括數(shù)據(jù)狀態(tài)輸入變化穩(wěn)定可靠，或是一些轉(zhuǎn)模件的精度要求。簡易性，包括模件類型或容量增減方便，以及維護測試方便。靈活性，有時數(shù)據(jù)采集功能可能有不同的要求或修改，例如改變采樣周期，采樣方式等。
　　2.2安全監(jiān)控功能
　　2.2.1對采集的模擬量不斷進行越限監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信息，同時記錄和顯示越限時間和越限值，并將越限情況遠傳給調(diào)度中心或控制中心。
　　2.2.2對微機保護裝置和其他各種自動裝置的工作狀態(tài)進行監(jiān)視。
　　2.2.3將監(jiān)視結果及時傳送給調(diào)度中心，并接收和執(zhí)行調(diào)度中心下達的各種命令。
　　2.3操作與控制功能
　　可對斷路器、隔離開關的分、合進行操作，對變壓器分接頭進行調(diào)節(jié)控制，對電容器組進行切換。無論當?shù)夭僮骰蜻h方操作，都應有防誤操作的閉鎖措施。
　　例如，斷路器的操作閉鎖應包括以下內(nèi)容：斷路器操作時，應閉鎖重合閘；當?shù)剡M行操作和遠方控制操作，要互相閉鎖。根據(jù)實時信息，自動實現(xiàn)斷路器與隔離開關必要的閉鎖操作。
　　2.4人機聯(lián)系功能
　　通過人機聯(lián)系橋梁：顯示器、鼠標和鍵盤等，顯示采集和計算的實時運行參數(shù)、顯示實時主接線圖、事件順序記錄（SOE）、越限報警顯示、值班記錄顯示、歷史趨勢顯示、保護定值和自控裝置的設定值顯示。其他：故障記錄顯示、設備運行狀況顯示等。
　　2.5運行記錄功能
　　對于有人值班的變電站，監(jiān)控系統(tǒng)可以配備打印機，完成以下打印記錄功能：
　　①定時打印報表和運行日志；
　?、陂_關操作記錄打??；
　　③事件順序記錄打?。?br/>　?、茉较薮蛴。?br/>　?、菡賳敬蛴?；
　　⑥抄屏打?。?br/>　?、呤鹿首窇洿蛴　?br/>　　對于無人值班變電站，可不設當?shù)卮蛴」δ埽髯冸娬镜倪\行報表，集中在控制中心打印輸出。
　　2.6保護功能
　　采用微機保護滿足可靠性、選擇性、快速性、靈敏性的要求；軟、硬件結構要相對獨立；它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響；具有故障記錄功能；查看和授權修改保護整定值方便；具有故障自診斷、自閉鎖和自恢復功能；具有對時功能；具有通信功能和標準的通信規(guī)約。
　　2.7電壓無功綜合控制功能
　　在上級調(diào)度直接控制時，變壓器分接頭調(diào)整和電容器組的投切直接接受上級調(diào)度的控制；當給定電壓曲線的情況下，則由變電站自動化系統(tǒng)緊系控制，按系統(tǒng)電壓與功率因數(shù)變化自動調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置或投切電容器，保證電壓質(zhì)量和優(yōu)化無功補償。
　　2.8備用電源自動投入功能
　　備用電源自投控制是當電力系統(tǒng)故障或其他原因?qū)е鹿ぷ麟娫聪r，將備用電源迅速投入，以恢復對系統(tǒng)的供電，因此備用電源自動投入是保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。在變電站中，常用的備自投控制有進線備自投、母聯(lián)備自投和備用變壓器自投等。
　　2.9系統(tǒng)自診斷功能
　　系統(tǒng)的各裝置如保護裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制裝置等都具有自診斷功能，所以數(shù)據(jù)采集、控制、保護等主要單元模塊故障，能自診斷出故障部位，具有失電保護、自檢、自復位的能力。
　　2.10與遠方調(diào)度中心通信
　　利用遠動裝置實現(xiàn)四遙功能，即遙測，遙控，遙信及遙調(diào)。將采集的參量實時送往調(diào)度中心，并接受上級調(diào)度中心的控制和調(diào)節(jié)操作命令。若有變位信息可以插入優(yōu)先發(fā)送，及時向調(diào)度中心報警。同時接受調(diào)度中心發(fā)來的各種控制命令。傳送通道可采用電力線載波、微波、光纖或?qū)Ｓ猛ǖ馈Ｍㄐ乓?guī)約可采用遠動標準規(guī)約。
　　2.11對時功能
　　配備GPS衛(wèi)星同步時鐘裝置、與調(diào)度統(tǒng)一時鐘。
　　2.12同期操作功能
　　變電站的自動同期裝置，使待并的兩個系統(tǒng)在電壓、頻率、相位角都能滿足條件的情況下能夠進行并列操作，分為手動和自動化兩種方式實現(xiàn)。
　　3變電站綜合自動化的結構
　　變電站綜合自動化的結構大體可分為三種結構：集中式、分布式及分布分散式。
　　3.1集中式
　　一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)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。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。例如監(jiān)控機要擔負數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機聯(lián)系等多項任務；擔負微機保護的計算，可能一臺微機要負責多回低壓線路的保護等。
　　3.2分布式
　　該機構的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。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結構，較多地使用于中、低壓變電站。
　　3.3分布分散式
　　該結構系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。該系統(tǒng)的主要特點是按照變電站的元件，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由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，較好地實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設備制造廠家完成。
　　4.變電站綜合自動化的通信
　　4.1綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級
　　變電站綜合自動化系統(tǒng)一般都是分層分布的。現(xiàn)場一次設備與間隔層間的信息傳輸，間隔層之間的信息交換，如在一個間隔層內(nèi)部相關的功能模塊間，即繼電保護，監(jiān)視控制，測量等間的數(shù)據(jù)交換。間隔層與變電站層的信息交換，即各子系統(tǒng)與上位機（監(jiān)控主機）間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問題。
　　4.2自動化系統(tǒng)與上級調(diào)度通信
　　綜合自動化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應該能夠?qū)⑺杉哪M量和開關狀態(tài)信息，以及事件順序記錄等遠傳至調(diào)度端；同時應該能接收調(diào)度端下達的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部四遙功能。
　　通信規(guī)約必須符合部頒的規(guī)定。目前最常用的有IEC60870 101/103/104和CDT等規(guī)約。
　　結語
　　變電站綜合自動化系統(tǒng)是一門綜合多專業(yè)、多學科的綜合性技術，對變電站的運行，監(jiān)視，控制和保護等各項功能提供了可靠的技術保證。伴隨著電網(wǎng)規(guī)模日新月異的發(fā)展，以及計算機等先進技術的進步，自動化設備性能的完善和提高，變電站綜合自動化必將是變電站今后發(fā)展應用的主要模式。
　　
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