摘要：變電站自動化是電力系統發展的趨勢與要求。從變電站綜合自動化的一般結構類型，具體討論了自動化系統的功能要求和二次設備的設計原則。 

    關鍵詞：變電站  自動化  設計  

    1 變電站自動化

    1.1 繼電保護功能　變電站綜合自動化系統要具備常規變電站系統保護及元件保護設備的全部功能，而且要獨立于監控系統，即當該系統網各軟、硬件發生故障退出運行時，繼電保護單元仍然正常運行。微機保護除了所具有的繼電保護功能外，還需具有其它功能。

    1.2 信息采集功能　分布式自動化系統的變電站，信息由間隔層I/O單元采集。常規四遙功能的變電站，信息由RTU采集。電能量的采集宜用單獨的電能量采集裝置。系統對安全運行中必要的信息進行采集，主要包括以下幾個方面：①遙測量②遙信量③遙控量④電能量。

    1.3 設備控制及閉鎖功能

①對斷路器和刀閘進行開合控制。

②投、切電容器組及調節變壓器分接頭。

③保護設備的檢查及整定值的設定。

④輔助設備的退出和投入(如空調、照明、消防等)。

    以上控制功能可以由運行人員通過CRT屏幕進行操作。在設計上保留了手動操作手段，并具有遠方/就地閉鎖開關，保證在微機通信系統失效時仍能夠運行和操作，包括可手動準同期和捕捉同期操作。在各間隔的每個斷路器設置按鈕或開關式的一對一“分”、“合”操作開關和簡易的強電中央事故和告警信號。

    1.4 自動裝置功能

    1.5 報警功能 對站內各種越限，開關合、跳閘，保護及裝置動作，上、下行通道故障信息，裝置主電源停電信號，故障及告警信號進行處理并作為事件記錄及打印。輸出形式有：音響告警、畫面告警、語音告警、故障數據記錄顯示(畫面)和光字牌告警(光字牌報警回路采用編碼設計，主要是為了保證當通信網故障退出時站內仍能正常運行。光字牌數量控制在20多只)。

    1.6 設備監視功能 其中包括一次設備絕緣在線監測、主變油溫監測、火警監測、環境溫度監測等內容。當上述各參量越過預置值時，發出音響和畫面告警，并作為事件進行記錄及打印。

    1.7 操作票自動生成功能 根據運行方式的變化，按規范程序，自動生成正確的操作票，以減輕運行人員的勞動強度，并減少誤操作的可能性。

    1.8 數據處理及打印功能 中調、地調、市調、運行管理部門和繼保專業要求的數據可以以歷史記錄存檔，包括：

①母線電壓和頻率、線路、配電線路、變壓器的電流、有功功率、無功功率的最大值和最小值以及時間。

②斷路器動作次數及時間。

③斷路器切除故障時故障電流和跳閘次數的累計值。

④用戶專用線路的有功、無功功率及每天的峰值和最小值以及時間。

⑤控制操作及修改整定值的記錄。

⑥實現站內日報表、月報表的生成和打印，可將歷史數據進行顯示、打印及轉儲，并可形成各類曲線、棒圖、餅圖、表盤圖，該功能在變電站內及調度端均能實現。

    1.9　人機接口功能 具有良好的人機界面，運行人員可通過屏幕了解各種運行狀況，并進行必要的控制操作。人機聯系的主要內容包括：

①顯示畫面與數據。

②人工控制操作。

③輸入數據。

④診斷與維護。當有人值班時，人機聯系功能在當地監控系統的后臺機上進行，運行人員利用CRT屏幕和鍵盤或鼠標器進行操作。當無人值班時，人機聯系功能在上級調度中心的主機或工作站上進行。

1.10 遠程通信功能 將站內運行的有關數據及信息遠傳至調度中心及設備運行管理單位，其中包括正常運行時的信息和故障狀態時的信息，以便調度中心人員及時了解設備運行狀況及進行事故處理。

    可實現四遙和遠方修改整定保護值、故障錄波與測距信號的遠傳等。變電站自動化系統可與調度中心對時或采用衛星時鐘GPS。

    2 變電站自動化的設計原則

    變電站二次設備按功能分為四大模塊：

①繼電保護及自動裝置。

②儀器儀表及測量控制。

③當地監控。

④遠動。

四大模塊功能的各自不同的發展及其功能的相互滲透，為變電站自動化提供了多種多樣的實現模式，可概括為兩種基本實現模式：

①保護加集中RTU模式，面向功能。

②保護加分散RTU模式，面向對象。

    2.1 電氣設備控制方式 主變壓器、站用變壓器各側斷路器以及10kV、110kV、220kV斷路器一般情況下均集中在控制室，通過就地監控主站的就地監控計算機進行控制操作(但網絡中遠動主站亦可留有接口給地調進行遙控，根據系統運行規程而定)，當網絡中就地監控主站退出運行時則應能分別在各元件的保護屏處進行人工控制操作。

    就地監控計算機在操作時應顯示該站的配電裝置的運行狀態、通道狀態和各種電氣量，在每個操作步驟前應給操作者提示，待確認后方能操作。

    主變壓器、站用變壓器、220kV線路、110kV線路、10kV設備及其母線設備保護和10kV母聯的控制保護均采用集中保護方式，10kV開關柜上加一個“就地/遠動”選擇開關，10kV母聯斷路器的控制保護放在控制室，與10kV自投裝置放在一起(當10kV裝置能可靠地抗震、抗高溫、抗電磁干擾時，也可以將10kV裝置裝配在10kV開關柜上，以減少電纜聯接)。

    10kV隔離開關采用就地手動操作(除變低處的10kV隔離開關外)。主變變低10kV隔離開關、110kV，220kV隔離開關采用就地電動操作方式，可進行就地和遙控操作，并設置“就地/遙控”選擇開關，同時設有操作閉鎖措施。專用母線接地刀閘裝設母線有電閉鎖操作裝置(采用微機五防裝置，應能與綜合自動化裝置接口)。用鍵盤或鼠標操作斷路器、刀閘時靠后臺機內的五防系統閉鎖，現場人工操作或維護操作時則靠另一套微機五防系統閉鎖。

    2.2 測量 綜合自動化的電氣測量均按部頒《電氣測量儀表設計技術規程》(SDJ9—87)的要求選擇測量點及測量內容、測量精度。在主變220kV側增加電流方向接法相反的分時計量的脈沖式有功電度表和無功電度表各2只，供關口表用。

    全站的電氣量測量除了通過監控主站及遠動主站讀取和記錄存盤外，在各元件的保護裝置上的液晶顯示器上也應能讀取有關的電氣量，主要是為了保證當網絡或監控、遠動主站退出運行時該站所有設備的測量仍能滿足安全運行。

    2.3 同期并列點和同期裝置 220kV線路斷路器、220kV旁路兼母聯斷路器、110kV線路斷路器、110kV旁路斷路器、110kV母聯斷路器及主變220kV側斷路器、110kV側斷路器處設同期并列點，同期方式為集中式和分布式手動準同期，正常情況下采用就地監控計算機分布式手動準同期，當網絡監控、遠動主站退出運行時，上述各元件的同期并列操作應能在各自的保護屏處(或中央信號屏處)手動進行。

    2.4 中央監控 設事故信號及預告信號。斷路器事故跳閘啟動事故音響，其它通道故障和裝置故障啟動預告音響，信息除了能在就地監控主站和遠動主站讀取及存盤外，還能在中央信號屏上讀取及記錄。各裝置的故障信號應能在各裝置上反映出來。