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摘要: 就变电站无人值班改造应采用自动化系统还是常规二次设备加远动装置，以及变电站自化系统是采用集中式结构还是采用分层分布式结构进行了分析，提出了在现阶段应采用自动化系统；对已运行的变电站其自动化系统宜采用集中式结构，除非10 kV 设备一并换型才考虑采用分层分布式结构，新建变电站应根据电气一次设备的选型及布置决定自动化系统的结构型式。
关键词: 变电站；自动化系统；设计
Abstract: The unattended substation automation system transformation should be adopted or conventional two equipment and remote device, and substation automatic system is a centralized structure or the hierarchical and distributed structure are analyzed, put forward at this stage should be used in substation automation system; operating the automation system should adopt the centralized structure, except the 10 kV equipment and change before considering the use of layered and distributed structure, the new substation should be based on the selection and arrangement of electrical equipment determines the structure of automation system.
Keywords: substation automation system; design;
中图分类号:S611文献标识码：A文章编号：
变电站自动化系统是将变电站中微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体的系统，它利用计算机技术，对全站数据进行采集、运算、处理，以达到对全站设备实现“四遥”功能。随着城乡电网改造大规模开展, 变电站自动化系统得到了广泛应用，不论是新建变电站还是已运行变电站的无人值班改造，基本上都采用自动化系统，鲜有考虑常规二次设备加远动装置模式。面主要就变电站自动化系统设计中的几个问题进行探讨。
1、已运行变电站的无人值班改造
采用自动化系统还是采用常规二次设备加远动装置是对已运行的变电站进行无人值班改造设计首先考虑的问题。在“两网”改造的初期，往往选择后一种方案，一是资金有限，二是自动化系统刚试用，运行时间不长，还处于经验积累阶段。随着“两网”改造的深入，越来越多的自动化系统投入运行，积累了经验。衡阳电业局目前基本选择了前者，主要优点如下:
a. 已运行变电站的保护装置均为常规电磁型保护，运行时间较长，经过多年的检修调试已难以满足电网安全运行的要求，通过改造将其更换为微机保护，既实现了保护装置的更新换代，又为系统安全运行提供了有力保证；
b. 有的站原来配置了变送器、远动终端RTU(Remote Terminal Uni ts)柜等，但受当时技术条件、制造水平及现代计算机网络通信技术的限制，这些设备现在已基本退出运行，通过改造将其更换为自动化系统也是一举两得；
c. 结合一次设备改造换型，还可将保护装置安装在一次设备上或附近，节省二次电缆;
d. 减少二次回路改造工作量、缩短停电时间、加快了工程进度。
如果不更换保护装置，仅完善远动装置，二次回路改造的工作量将很大。一方面需要继电保护专业对各单元设备的控制回路、信号回路等进行遥控、遥信改造, 需要安装“远方一就地”转换开关及双位置继电器(或中间继电器)、更换信号继电器等；另一方面需要自动化专业施放大量远动电缆，现场的安装调试还需要变电一、二次专业的配合，耗费大量人力物力。特别是10 kV馈线开关柜的改造，一面开关柜施工少则1d，多至2 d。这在商业化运营的今天，耗费大量时间在安装检修上是不经济的, 也是很难实现的。因此一般不采用常规二次设备加远动装置这种方案。
2、系统结构的选择
对变电站自动化系统设计，首先面临的问题是采用集中式结构还是采用分层分布式结构，这在很大程度上取决于电气一次设备的选型及布置，但也与二次设备自身的制造工艺、抗干扰能力、防潮抗震水平及运行维护习惯有关。因此，像一般变电110 kV线路，主变压器户外布置，其保护装置、测控装置就组屏安装在主控制室，但对35 kV 或10 kV线路，就需分以下几种情况分别对待。
2. 1 新建变电站
若35 kV 或10 kV 线路户外布置，选择SF6 或真空断路器则保护装置、测控装置组屏安装在主控制室；若户内布置，选择手车式或固定式开关柜，则保护测控装置分散安装在开关柜里，开关场不设保护小室，直接将各保护测控装置通过网络电缆与主控制室相联。
2. 2 已运行变电站
基本上是110 kV线路、主变压器、35 kV 线路户外布置, 10 kV 线路户内布装在主控制室。下面10 kV线路的处理情况置，且多采用GG- 1A 柜。除10 kV 线路外所有保护装置、测控装置均组屏安装在主控制室。下面是10 kV 线路的处理情况。
a. 若10 kV GG- 1A 柜随无人值班改造一并更换为中置柜或其他柜, 则可将保护测控装置分散安装在开关柜上。
b. 若10 kV GG- 1A 柜不换，则宜将保护测控装置组屏安装在主控制室，但这会增加大量控制电缆。若分散安装在开关柜上，则会带来诸多问题: 开关柜仪表室柜门需重新加工制作、安装；由于两网改造资金控制很严，加工制作及安装费无处支出；柜内重新配线需耗费大量时间，而且现场安装人员技术水平参差不齐，有可能产生寄生回路等问题；大大延长施工调试时间,影响工程按期竣工送电。
3、一次设备与二次设备的配合
断路器、 隔离开关等一次设备产品种类很多。虽然在电气原理上基本一致，但在生产工艺、元器件的选择、机构内部配线等方面差异很大。其操作机构更是五花八门，这就给施工设计带来了很多不便。即使是相同类型的机构如弹簧操作机构，不同厂家图纸也不能通用。各类操作机构对二次自动化系统的要求也不相同。如弹簧操作机构,有些厂家在机构箱内已完善了“弹簧未储能”告警及闭锁回路，只需将相应接点送至相应回路即可；但也有些厂家在机构箱内根本不设上述回路，认为断路器的跳合会对继电器的动作行为产生不利影响,因此就只有在自动化系统或保护装置中完善该回路。此类问题可以与设备生产厂家签定技术协议，明确具体要求。
4、消谐措施
中性点不接地系统在发生单相接地故障时常常引发谐振过电压，烧断互感器高压侧熔丝，影响互感器安全运行。其中引起各种谐波谐振过电压的幅值一般约为相电压的2~ 3. 5倍。过去一般是在TV 开口三角处并接1 个200~ 500 W 的灯泡，或者投入有效电阻。但这些措施一是效果不太理想，二是还需要值班人员经常巡视以保证其完好、完整。因此，当变电站进行无人值班改造后，采取下列措施可有效限制谐振过电压。
a.电网较小时，常出现工频位移过电压，可在TV开口三角处接一微机消谐装置。该类型装置既能判别过电压、铁磁谐振及单相接地，又能迅速消除谐振。并且具有远动接口，可与变电站自动化系统进行通信，当出现装置异常或系统谐振时能及时向系统發出信号。装置可安装在公用屏上，也可分散安装在TV 柜内，但以后者为优，可节省二次电缆。
b. 电网较大时，常出现分频谐振过电压，可在TV 开口三角处接一消谐器。该类型消谐器有LXQ型，它能防止TV 饱和引起的谐振现象，还能抑制单相接地消失时在TV 中引起的低频饱和电流( 该电流容易烧断熔丝) 。
5、小电流接地选线
随着无人值班变电站的建设与推广，越来越多的变电站自动化系统将小电流接地选线功能集成在保护装置中，从原理上讲这也是符合自动化系统发展的方向。但是当系统发生单相接地时，由于受零序电压、零序电流的大小及相位、接地电阻的大小及系统运行方式的影响，这种集成在保护装置中的接地选线效果不理想，据继电保护专业人员反映常出现误选、错选情况。因此在进行施工设计时，宜以电压等级为标准做如下处理:
a. 在110 kV 及以上变电站中，采用将小电流接地选线装置集中组屏安装，虽然会增加工程投资,耗费大量二次电缆，但选线效果较好；
b. 在35 kV 及以下变电站中，采用将小电流接地选线功能集成在保护装置中，以降低工程投资，节省二次电缆，缩短施工周期。
6、现场调试对遥信回路的影响
在线路停电检修或对保护装置进行校验时，不希望将断路器频繁的变位信号送至远方调度端，以免干扰运行值班人员。此时可通过将断路器辅助开关接点与线路侧隔离刀闸辅助接点串联接线，只有当线路侧隔离刀闸处于合闸位置时才允许发断路器变位信号。
参考文献:
[ 1]中国电机工程学会农村电气化分会. 农村电网建设与改造[M] . 北京:中国电力出版社, 1999.
[ 2]罗毅, 丁毓山,李占柱. 配电网自动化实用技术[ M]北京:中国电力出版社, 1998.
关键词: 变电站；自动化系统；设计
Abstract: The unattended substation automation system transformation should be adopted or conventional two equipment and remote device, and substation automatic system is a centralized structure or the hierarchical and distributed structure are analyzed, put forward at this stage should be used in substation automation system; operating the automation system should adopt the centralized structure, except the 10 kV equipment and change before considering the use of layered and distributed structure, the new substation should be based on the selection and arrangement of electrical equipment determines the structure of automation system.
Keywords: substation automation system; design;
中图分类号:S611文献标识码：A文章编号：
变电站自动化系统是将变电站中微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体的系统，它利用计算机技术，对全站数据进行采集、运算、处理，以达到对全站设备实现“四遥”功能。随着城乡电网改造大规模开展, 变电站自动化系统得到了广泛应用，不论是新建变电站还是已运行变电站的无人值班改造，基本上都采用自动化系统，鲜有考虑常规二次设备加远动装置模式。面主要就变电站自动化系统设计中的几个问题进行探讨。
1、已运行变电站的无人值班改造
采用自动化系统还是采用常规二次设备加远动装置是对已运行的变电站进行无人值班改造设计首先考虑的问题。在“两网”改造的初期，往往选择后一种方案，一是资金有限，二是自动化系统刚试用，运行时间不长，还处于经验积累阶段。随着“两网”改造的深入，越来越多的自动化系统投入运行，积累了经验。衡阳电业局目前基本选择了前者，主要优点如下:
a. 已运行变电站的保护装置均为常规电磁型保护，运行时间较长，经过多年的检修调试已难以满足电网安全运行的要求，通过改造将其更换为微机保护，既实现了保护装置的更新换代，又为系统安全运行提供了有力保证；
b. 有的站原来配置了变送器、远动终端RTU(Remote Terminal Uni ts)柜等，但受当时技术条件、制造水平及现代计算机网络通信技术的限制，这些设备现在已基本退出运行，通过改造将其更换为自动化系统也是一举两得；
c. 结合一次设备改造换型，还可将保护装置安装在一次设备上或附近，节省二次电缆;
d. 减少二次回路改造工作量、缩短停电时间、加快了工程进度。
如果不更换保护装置，仅完善远动装置，二次回路改造的工作量将很大。一方面需要继电保护专业对各单元设备的控制回路、信号回路等进行遥控、遥信改造, 需要安装“远方一就地”转换开关及双位置继电器(或中间继电器)、更换信号继电器等；另一方面需要自动化专业施放大量远动电缆，现场的安装调试还需要变电一、二次专业的配合，耗费大量人力物力。特别是10 kV馈线开关柜的改造，一面开关柜施工少则1d，多至2 d。这在商业化运营的今天，耗费大量时间在安装检修上是不经济的, 也是很难实现的。因此一般不采用常规二次设备加远动装置这种方案。
2、系统结构的选择
对变电站自动化系统设计，首先面临的问题是采用集中式结构还是采用分层分布式结构，这在很大程度上取决于电气一次设备的选型及布置，但也与二次设备自身的制造工艺、抗干扰能力、防潮抗震水平及运行维护习惯有关。因此，像一般变电110 kV线路，主变压器户外布置，其保护装置、测控装置就组屏安装在主控制室，但对35 kV 或10 kV线路，就需分以下几种情况分别对待。
2. 1 新建变电站
若35 kV 或10 kV 线路户外布置，选择SF6 或真空断路器则保护装置、测控装置组屏安装在主控制室；若户内布置，选择手车式或固定式开关柜，则保护测控装置分散安装在开关柜里，开关场不设保护小室，直接将各保护测控装置通过网络电缆与主控制室相联。
2. 2 已运行变电站
基本上是110 kV线路、主变压器、35 kV 线路户外布置, 10 kV 线路户内布装在主控制室。下面10 kV线路的处理情况置，且多采用GG- 1A 柜。除10 kV 线路外所有保护装置、测控装置均组屏安装在主控制室。下面是10 kV 线路的处理情况。
a. 若10 kV GG- 1A 柜随无人值班改造一并更换为中置柜或其他柜, 则可将保护测控装置分散安装在开关柜上。
b. 若10 kV GG- 1A 柜不换，则宜将保护测控装置组屏安装在主控制室，但这会增加大量控制电缆。若分散安装在开关柜上，则会带来诸多问题: 开关柜仪表室柜门需重新加工制作、安装；由于两网改造资金控制很严，加工制作及安装费无处支出；柜内重新配线需耗费大量时间，而且现场安装人员技术水平参差不齐，有可能产生寄生回路等问题；大大延长施工调试时间,影响工程按期竣工送电。
3、一次设备与二次设备的配合
断路器、 隔离开关等一次设备产品种类很多。虽然在电气原理上基本一致，但在生产工艺、元器件的选择、机构内部配线等方面差异很大。其操作机构更是五花八门，这就给施工设计带来了很多不便。即使是相同类型的机构如弹簧操作机构，不同厂家图纸也不能通用。各类操作机构对二次自动化系统的要求也不相同。如弹簧操作机构,有些厂家在机构箱内已完善了“弹簧未储能”告警及闭锁回路，只需将相应接点送至相应回路即可；但也有些厂家在机构箱内根本不设上述回路，认为断路器的跳合会对继电器的动作行为产生不利影响,因此就只有在自动化系统或保护装置中完善该回路。此类问题可以与设备生产厂家签定技术协议，明确具体要求。
4、消谐措施
中性点不接地系统在发生单相接地故障时常常引发谐振过电压，烧断互感器高压侧熔丝，影响互感器安全运行。其中引起各种谐波谐振过电压的幅值一般约为相电压的2~ 3. 5倍。过去一般是在TV 开口三角处并接1 个200~ 500 W 的灯泡，或者投入有效电阻。但这些措施一是效果不太理想，二是还需要值班人员经常巡视以保证其完好、完整。因此，当变电站进行无人值班改造后，采取下列措施可有效限制谐振过电压。
a.电网较小时，常出现工频位移过电压，可在TV开口三角处接一微机消谐装置。该类型装置既能判别过电压、铁磁谐振及单相接地，又能迅速消除谐振。并且具有远动接口，可与变电站自动化系统进行通信，当出现装置异常或系统谐振时能及时向系统發出信号。装置可安装在公用屏上，也可分散安装在TV 柜内，但以后者为优，可节省二次电缆。
b. 电网较大时，常出现分频谐振过电压，可在TV 开口三角处接一消谐器。该类型消谐器有LXQ型，它能防止TV 饱和引起的谐振现象，还能抑制单相接地消失时在TV 中引起的低频饱和电流( 该电流容易烧断熔丝) 。
5、小电流接地选线
随着无人值班变电站的建设与推广，越来越多的变电站自动化系统将小电流接地选线功能集成在保护装置中，从原理上讲这也是符合自动化系统发展的方向。但是当系统发生单相接地时，由于受零序电压、零序电流的大小及相位、接地电阻的大小及系统运行方式的影响，这种集成在保护装置中的接地选线效果不理想，据继电保护专业人员反映常出现误选、错选情况。因此在进行施工设计时，宜以电压等级为标准做如下处理:
a. 在110 kV 及以上变电站中，采用将小电流接地选线装置集中组屏安装，虽然会增加工程投资,耗费大量二次电缆，但选线效果较好；
b. 在35 kV 及以下变电站中，采用将小电流接地选线功能集成在保护装置中，以降低工程投资，节省二次电缆，缩短施工周期。
6、现场调试对遥信回路的影响
在线路停电检修或对保护装置进行校验时，不希望将断路器频繁的变位信号送至远方调度端，以免干扰运行值班人员。此时可通过将断路器辅助开关接点与线路侧隔离刀闸辅助接点串联接线，只有当线路侧隔离刀闸处于合闸位置时才允许发断路器变位信号。
参考文献:
[ 1]中国电机工程学会农村电气化分会. 农村电网建设与改造[M] . 北京:中国电力出版社, 1999.
[ 2]罗毅, 丁毓山,李占柱. 配电网自动化实用技术[ M]北京:中国电力出版社, 1998.