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【摘要】结合已建成和改造的常规变电站经验，探讨了常规变电站二次系统的综合自动化改造和设计，具有很好的借鉴意义。
【关键词】变电站; 改造; 综合自动化
在电力系统中，变电站是调度和监控的重要环节，其对整个系统的优质、高效运行至关重要。而现在仍存在不少运行多年的常规变电站，站内二次设备如电磁继电器保护、集成电路保护等都在同时运行，存在不同程度的老化，对电网的可靠运行构成了很大威胁。因此，需要对这些变电站进行合理的改造，随着计算机技术在电力系统的应用和完善，变电站的综合自动化系统改造，已成为促进变电站安全运行的重要手段。因而结合已建成和改造的常规变电站经验，本文探讨了常规变电站二次系统的综合自动化改造。
一、改造原则
综合自动化是采用保护、测量、控制一体化的监控系统实现的自动化。该方式集变电站二次功能为一体，信息高度共享，结构简单而功能多。改造要充分利用原有设备，合理设计回路，在尽量不改变原有信号控制等基础上增加电网监控等功能，包括遥测、遥信、遥控、遥调以及故障检测、网络优化等，有时需进行较大的系统升级，例如取消中央信号系统，保护屏更换为保护测控屏等。远动系统和监控系统要统一考虑，采用分层分布式的开放系统，将信号和控制回路接入计算机监控系统，实现全站自动化。
二、改造模式和方案
一般综合自动化系统的布局方式包括：集中控制式，将变电站计算机监控系统及控制、保护设备集中布局在主控室内，并与调度端的主机进行数据通信。可以有良好的运行环境，但是接点多，影响面大，可靠性较差。分散式将一体化的计算机监控保护设备分散分布以及就地安装。一般是按照设计，将对应回路的测控、保护单元就地安装在开关柜内或其它一次设备附近，二次设备之间通过网络电缆构成分散式的自动化系统。其所用电缆少，连接点少，较可靠，但部分二次设备，受外界环境影响较大。
结合以上，易在设计中采用集中与分散相结合的布局方式。如可以采用RCS型分层分布设计，按间隔为对象，把单元层装置集中安装在主控室中。变电站保护和测控相对独立又相互融合；保护装置不受测控和外部通信影响；同时可以实现信息共享，为变电站综合自动化提供了较好的改造方案。
具体来说，该系统可分为几个层次：1、变电站层采用分布式结构。由就地监控、远动等主站组成，就地监控及远动均采用双机备用，增加可靠性。该层提供变电站监控和管理功能。通信支持全以太网双网结构，采用均衡流量管理，保证网络传输的实时可靠。2、通信协议标准化，方便实现不同设备互连，支持GPS硬件对时网络。3、间隔层保护、测控单元组屏布置于主控室。测控单元可采用高速现场总线组网，保护单元可采用485口接入信息管理系统。
对于35-110kV中、低压变电站，一次设备相对集中，不少是组合式设备，分布面不广。而这种系统设计调试方便，利于管理，可靠性较高，显然适合中、低压变电站的综合改造。而在近年,内蒙古包头供电局110 kV变电站的综合自动化系统改造中，基本架构上就是采用了分层分布设计，选用双CANBUS、LON、FDK等总线方式构成内部通信主干网，负责主机/操作员工作站；监控系统通过通信接口与继电保护、计算机"五防"系统等站内自动化装置接口，实现信息共享和系统可靠运行；遥测采样采用交流方式；系统留有增加网卡直连计算机网络协议接口，同时支持远程维护功能。
三、改造中应考虑的主要问题及建议
变电站自动化系统的布置。1、将控制室内的控制屏全部拆除，视情况保留部分近几年更新的二次设备（如微机保护、直流系统等）及相应的二次电缆。2、监控系统、测控装置独立组屏，安装于原控制屏的位置。3、拆除"五防"计算机模拟盘，对"五防"系统升级。4、根据实际需要，增设遥视系统及相应设备。
系统的网络通信。1、宽带网方案要求每个智能电子装置(IED)配置一个嵌入式以太网接口，每个IED作为一个接点连接到以太网，其通信带宽高，可靠性高，资源支持灵活丰富，成本低，缺点是现行设备大都缺乏嵌入式以太网接口，改造困难。2、现场总线和宽带网相混合，几个IED通过RS485或现场总线等方式连接，再用一嵌入式以太网接口作为一个接点连接到以太网，其优点是下行兼容性好，成本较低，但要增加专用接口。将Ethernet通过光电接口直接应用于IED是间隔层通讯未来发展的趋势。
"五防"系统。站内设置"五防"主机，与监控主机通过串口通信，"五防"主机从监控系统获得设备实时信息，进行实时对位。监控系统从"五防"主机获得允许/禁止操作断路器、隔离开关信息。要考虑就地控制的隔离开关或接地刀闸程序锁等设备的配套，做到两个系统的合二为一。
远动系统。在综合自动化改造中：对于有当地功能的变电站，为节约成本，可考虑保留RTU及当地主机，远动主机通过串行接口及网络转换接到宽带网，远动信息采集和处理与站控层主机无关。否则可考虑将RTU全部替换成包括监控和"四遥"功能的远动工作站，远动信息一部分采集自测控单元，一部分取自站控层宽带网。
总之，采用RCS型分层分布模式对常规变电站进行综合自动化改造，充分利用原有设备，调试方便，利于管理，可靠性较高，具有一定的借鉴价值。在变电站综合自动化系统改造中，应对现场情况进行全面调研分析，综合考虑，优化设计，保证改造的顺利实施。
【参考文献】
［１］．杜雪莉. 常规变电站二次系统的自动化改造方案. 电力设备, 2005, 6(1).
［２］．龚强, 王津. 地区电网调度自动化技术与应用, 中国电力出版社, 2005.
［３］．杜贵和, 方自力. 220kV变电站综合自动化系统改造. 华东电力, 2002, 8.
［４］．张晓春. 变电站综合自动化. 高等教育出版社, 2006.
［５］．张继雄. 变电站自动化系统选型中应注意的问题. 内蒙古电力技术, 2005,(2).
［６］．刘国平, 王斌. 基于局域网的变电站综合自动化系统方案比较. 河北电力技术, 1999.
［７］．景胜. 变电站自动化系统选型问题的探讨. 电气世界, 2001, (10)
【关键词】变电站; 改造; 综合自动化
在电力系统中，变电站是调度和监控的重要环节，其对整个系统的优质、高效运行至关重要。而现在仍存在不少运行多年的常规变电站，站内二次设备如电磁继电器保护、集成电路保护等都在同时运行，存在不同程度的老化，对电网的可靠运行构成了很大威胁。因此，需要对这些变电站进行合理的改造，随着计算机技术在电力系统的应用和完善，变电站的综合自动化系统改造，已成为促进变电站安全运行的重要手段。因而结合已建成和改造的常规变电站经验，本文探讨了常规变电站二次系统的综合自动化改造。
一、改造原则
综合自动化是采用保护、测量、控制一体化的监控系统实现的自动化。该方式集变电站二次功能为一体，信息高度共享，结构简单而功能多。改造要充分利用原有设备，合理设计回路，在尽量不改变原有信号控制等基础上增加电网监控等功能，包括遥测、遥信、遥控、遥调以及故障检测、网络优化等，有时需进行较大的系统升级，例如取消中央信号系统，保护屏更换为保护测控屏等。远动系统和监控系统要统一考虑，采用分层分布式的开放系统，将信号和控制回路接入计算机监控系统，实现全站自动化。
二、改造模式和方案
一般综合自动化系统的布局方式包括：集中控制式，将变电站计算机监控系统及控制、保护设备集中布局在主控室内，并与调度端的主机进行数据通信。可以有良好的运行环境，但是接点多，影响面大，可靠性较差。分散式将一体化的计算机监控保护设备分散分布以及就地安装。一般是按照设计，将对应回路的测控、保护单元就地安装在开关柜内或其它一次设备附近，二次设备之间通过网络电缆构成分散式的自动化系统。其所用电缆少，连接点少，较可靠，但部分二次设备，受外界环境影响较大。
结合以上，易在设计中采用集中与分散相结合的布局方式。如可以采用RCS型分层分布设计，按间隔为对象，把单元层装置集中安装在主控室中。变电站保护和测控相对独立又相互融合；保护装置不受测控和外部通信影响；同时可以实现信息共享，为变电站综合自动化提供了较好的改造方案。
具体来说，该系统可分为几个层次：1、变电站层采用分布式结构。由就地监控、远动等主站组成，就地监控及远动均采用双机备用，增加可靠性。该层提供变电站监控和管理功能。通信支持全以太网双网结构，采用均衡流量管理，保证网络传输的实时可靠。2、通信协议标准化，方便实现不同设备互连，支持GPS硬件对时网络。3、间隔层保护、测控单元组屏布置于主控室。测控单元可采用高速现场总线组网，保护单元可采用485口接入信息管理系统。
对于35-110kV中、低压变电站，一次设备相对集中，不少是组合式设备，分布面不广。而这种系统设计调试方便，利于管理，可靠性较高，显然适合中、低压变电站的综合改造。而在近年,内蒙古包头供电局110 kV变电站的综合自动化系统改造中，基本架构上就是采用了分层分布设计，选用双CANBUS、LON、FDK等总线方式构成内部通信主干网，负责主机/操作员工作站；监控系统通过通信接口与继电保护、计算机"五防"系统等站内自动化装置接口，实现信息共享和系统可靠运行；遥测采样采用交流方式；系统留有增加网卡直连计算机网络协议接口，同时支持远程维护功能。
三、改造中应考虑的主要问题及建议
变电站自动化系统的布置。1、将控制室内的控制屏全部拆除，视情况保留部分近几年更新的二次设备（如微机保护、直流系统等）及相应的二次电缆。2、监控系统、测控装置独立组屏，安装于原控制屏的位置。3、拆除"五防"计算机模拟盘，对"五防"系统升级。4、根据实际需要，增设遥视系统及相应设备。
系统的网络通信。1、宽带网方案要求每个智能电子装置(IED)配置一个嵌入式以太网接口，每个IED作为一个接点连接到以太网，其通信带宽高，可靠性高，资源支持灵活丰富，成本低，缺点是现行设备大都缺乏嵌入式以太网接口，改造困难。2、现场总线和宽带网相混合，几个IED通过RS485或现场总线等方式连接，再用一嵌入式以太网接口作为一个接点连接到以太网，其优点是下行兼容性好，成本较低，但要增加专用接口。将Ethernet通过光电接口直接应用于IED是间隔层通讯未来发展的趋势。
"五防"系统。站内设置"五防"主机，与监控主机通过串口通信，"五防"主机从监控系统获得设备实时信息，进行实时对位。监控系统从"五防"主机获得允许/禁止操作断路器、隔离开关信息。要考虑就地控制的隔离开关或接地刀闸程序锁等设备的配套，做到两个系统的合二为一。
远动系统。在综合自动化改造中：对于有当地功能的变电站，为节约成本，可考虑保留RTU及当地主机，远动主机通过串行接口及网络转换接到宽带网，远动信息采集和处理与站控层主机无关。否则可考虑将RTU全部替换成包括监控和"四遥"功能的远动工作站，远动信息一部分采集自测控单元，一部分取自站控层宽带网。
总之，采用RCS型分层分布模式对常规变电站进行综合自动化改造，充分利用原有设备，调试方便，利于管理，可靠性较高，具有一定的借鉴价值。在变电站综合自动化系统改造中，应对现场情况进行全面调研分析，综合考虑，优化设计，保证改造的顺利实施。
【参考文献】
［１］．杜雪莉. 常规变电站二次系统的自动化改造方案. 电力设备, 2005, 6(1).
［２］．龚强, 王津. 地区电网调度自动化技术与应用, 中国电力出版社, 2005.
［３］．杜贵和, 方自力. 220kV变电站综合自动化系统改造. 华东电力, 2002, 8.
［４］．张晓春. 变电站综合自动化. 高等教育出版社, 2006.
［５］．张继雄. 变电站自动化系统选型中应注意的问题. 内蒙古电力技术, 2005,(2).
［６］．刘国平, 王斌. 基于局域网的变电站综合自动化系统方案比较. 河北电力技术, 1999.
［７］．景胜. 变电站自动化系统选型问题的探讨. 电气世界, 2001, (10)