論文摘要：采用變電站綜合自動化技術(shù)是計算機和通信技術(shù)應用的方向，也是對整個電網(wǎng)的一、二次設備信息進行綜合利用，發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢，就變電站綜合自動化系統(tǒng)進行一些探討。

論文關(guān)鍵詞：變電站 綜合自動化

變電站綜合自動化系統(tǒng)是以計算機和網(wǎng)絡通信技術(shù)為基礎，將保護、控制、遠動、自動裝置、故障錄波等分散的技術(shù)集成在一起，從而實現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理，并可以給運行、安全、設計、施工、檢修、維護、管理等諸多方面帶來直接或間接的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)

變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)有兩種:集中式和分布式。

1.1 集中式結(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的微機保護、微機監(jiān)控與調(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。

集中式的特點:能實時采集各種模擬量和開關(guān)量，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控;成本低，占有空間小等。前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能，所以一般采用雙機并聯(lián)運行。軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試繁瑣。組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。

1.2 分布式結(jié)構(gòu)

分布式結(jié)構(gòu)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，一般按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU提高了處理并行突發(fā)事件的能力，解決了運算處理的瓶頸問題。各功能模塊之間采用網(wǎng)絡技術(shù)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)較好的解決了數(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(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。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(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點:

(1)可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將危險分散。

(2)可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

(3)站內(nèi)二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。

2 變電站自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能

2.1 繼電保護

是對站內(nèi)所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能:

(1)基本設置。(2)故障記錄。狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和跳閘記錄。(3)存儲多套定值。便于定值之間切換。(4)顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ怠?5)與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。

2.2 控制和操作功能

操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，接地刀的分合閘操作，變壓器分接頭控制調(diào)節(jié)，電容器組投切進行遠方操作，并實現(xiàn)保護信號的遠方復歸。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段，并實現(xiàn)保護信號的遠方復歸。

2.3 數(shù)據(jù)采集及處理功能

包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。采集了所有斷路器、隔離刀閘、接地刀閘的狀態(tài);主變的、分接頭檔位，主變油溫，所有系統(tǒng)電氣量(電壓、電流、頻率、有功、無功、功率因數(shù)、電度等);直流系統(tǒng)的所有量，所用變的電壓，電流，功率;所有的保護動作信號，斷路器、保護裝置、自動化系統(tǒng)、公用系統(tǒng)的各類告警信號;全面完整地實現(xiàn)了對整個變電所的監(jiān)視，能實時顯示和實時打印各種信息。

2.4 事件記錄(SOE)

事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。實現(xiàn)順序事件記錄，SOE歷史數(shù)據(jù)庫能在計算機查詢并打印。

2.5 報警功能處理

自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了事故告警預報信號和模擬量越限告警，開關(guān)不同告警信號啟動不同的音響和畫面顯示，并能實現(xiàn)事后的檢索。

2.6 故障錄波測距

變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。

2.7 系統(tǒng)的自診斷和自恢復系統(tǒng)

系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置，要具有可維護性和可擴展性。

2.8 數(shù)據(jù)處理和記錄

歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有:

(1)斷路器動作次數(shù);

(2)斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù);

(3)輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間;

(4)獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間;

(5)控制操作及修改整定值的記錄。根據(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。

2.9 GPS同步功能

用GPS衛(wèi)星對時系統(tǒng)，確保了系統(tǒng)內(nèi)所有單元時鐘的同步性和精確性，有利于故障時對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的全面分析。

2.10 人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，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和遠方調(diào)度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

3 提高變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的措施

變電站綜合自動化系統(tǒng)具有功能強、自動化水平高、縮短維修周期及可實現(xiàn)無人值班等優(yōu)越性，但由于它是高技術(shù)在變電站的應用，目前不少工作在變電站第一線的技術(shù)人員與運行人員，對它的技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還不了解，對其可靠性問題還比較擔心;另一方面，變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，但它們的工作環(huán)境是電磁干擾極其嚴重的強電場所，確實會影響到各個元器件的正常工作。

3.1 抑制干擾源的影響

外部干擾源是變電站綜合自動化系統(tǒng)外部產(chǎn)生的，無法消除。但這些干擾往往是通過連接導線由端子串入自動化系統(tǒng)的。因此，可采取屏蔽措施及減少強電回路的感應耦合等方法。

3.2 接地和減少共阻抗耦合

接地是變電站綜合自動化系統(tǒng)抑制干擾的主要方法。在變電站設計和施工過程中，把接地和屏蔽很好地結(jié)合起來，可以解決大部分干擾問題。行之有效的接地有一次系統(tǒng)接地、二次系統(tǒng)接地、變電站綜合自動化系統(tǒng)的工作接地等。

3.3 隔離措施

采取良好的隔離和接地措施，可以減小干擾傳導侵入。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中行之有效的隔離措施有模擬量的隔離、開關(guān)量輸入、輸出的隔離及其他隔離措施。

3.4 濾波

濾波是抑制自動化系統(tǒng)模擬量輸入通道傳導干擾的主要手段之一。模擬量輸入通道受到的干擾有差模干擾和共模干擾兩種。對于串入信號回路的差模干擾，采用濾波的方法可以有效地濾除;對于共模干擾可采用雙端對稱輸入來抑制。

3.5 計算機供電電源的抗干擾措施

大多數(shù)綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控機或管理機的供電電源常采用交流220V，一般取自站用變壓器，這種情況下，電網(wǎng)的沖擊，電壓和頻率的波動將直接影響到微機系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，甚至會造成死機。對計算機交流供電系統(tǒng)可采用隔離變壓器隔離、電源濾波器、不間斷電源UPS及氧化鋅壓敏電阻等抗干擾措施。