论文部分内容阅读
[摘 要]本文简要介绍了变电站综合自动化系统的重要性和发展趋势，提出了变电站综合自动化基本概念、技术特点和优越性以及在变电所中应用的原则和作用，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能及变电站自动化的发展前景进行分析。
[关键词]变电站综合 自动化系统 结构 功能
中图分类号：G522 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）22-0067-01
一、概述
电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。
二、变电站综合自动化的基本概念
变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
三、系统结构
目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：
1.分布式系统结构
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。
2.集中式系统结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。
3.分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层（站级测控单元）和就地单元控制级——間隔层（间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。
这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：
（1）可靠性提高。
（2）可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。
（3）站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。
四、变电站自动化系统应能实现的功能
1.微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能： 1）故障记录；2）存储多套定值；3）显示和当地修改定值；4）与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。
2.数据采集及处理功能
包括状态数据，模拟数据和脉冲数据
（1）状态量采集
状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。
（2）模拟量采集
常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。
3.事件记录和故障录波测距
事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。
变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
4.控制和操作功能
操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
5.防误闭锁功能
6.系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。
7.数据处理和记录
历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：
（1）断路器动作次数；
（2）断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；
（3）输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；
（4）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；
（5）控制操作及修改整定值的记录。根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。 8.人机联系系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。
五、变电站综合自动化系统的技术特点与优点
（1）在线运行的可靠性高。变电站综合自动化系统可以利用软件实现在线自检，具有故障诊断功能。使变电站的一次、二次设备运行的可靠性方面已经远远超过了常规变电站。
（2）供电质量高。由于在变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具有有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低网损，节约电能损耗。
（3）后台机系统友好、功能完善。后台机可通过交换机与其它局域网连接。采用平台式支持多种应用软件，系统模块化设计，方便系统扩充。具有功能强大的作图软件，大量图库，可制作多层多平面的系统图。具有在线报表系统，结合曲线、棒图信息，更好满足用户。实时多媒体数据库可录入語音、图象等。系统所有的在线修改可在线进行。大大提高了变电站运行管理的自动化水平。
（4）经济性。由于极大的简化了二次接线和二次设备的配置，大大地减少占地面积，缩短建设周期，提高了系统的维护性，明显降低了变电站的综合造价。
（5）维护调试方便。由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断能力，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。
六、结束语
新型自动化技术的引入，使煤矿生产、变电站电能质量的控制系统得到了飞速发展，它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。
参考文献
[1] 任雁铭.变电站计算机通信网络和系统的研究[d].华北电力大学，2000.
[2] 鞠阳.数字化变电站的网络通信模式[j].电力系统保护与控制，2010，（1）.
作者简介
李林（1985. 12-），女，汉族人，助理工程师，现任阳煤集团山西石港煤业有限责任公司机电动力工区技术员，2007年毕业于中国矿业大学。
[关键词]变电站综合 自动化系统 结构 功能
中图分类号：G522 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）22-0067-01
一、概述
电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。
二、变电站综合自动化的基本概念
变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
三、系统结构
目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：
1.分布式系统结构
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。
2.集中式系统结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。
3.分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层（站级测控单元）和就地单元控制级——間隔层（间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。
这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：
（1）可靠性提高。
（2）可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。
（3）站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。
四、变电站自动化系统应能实现的功能
1.微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能： 1）故障记录；2）存储多套定值；3）显示和当地修改定值；4）与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。
2.数据采集及处理功能
包括状态数据，模拟数据和脉冲数据
（1）状态量采集
状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。
（2）模拟量采集
常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。
3.事件记录和故障录波测距
事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。
变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
4.控制和操作功能
操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
5.防误闭锁功能
6.系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。
7.数据处理和记录
历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：
（1）断路器动作次数；
（2）断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；
（3）输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；
（4）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；
（5）控制操作及修改整定值的记录。根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。 8.人机联系系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。
五、变电站综合自动化系统的技术特点与优点
（1）在线运行的可靠性高。变电站综合自动化系统可以利用软件实现在线自检，具有故障诊断功能。使变电站的一次、二次设备运行的可靠性方面已经远远超过了常规变电站。
（2）供电质量高。由于在变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具有有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低网损，节约电能损耗。
（3）后台机系统友好、功能完善。后台机可通过交换机与其它局域网连接。采用平台式支持多种应用软件，系统模块化设计，方便系统扩充。具有功能强大的作图软件，大量图库，可制作多层多平面的系统图。具有在线报表系统，结合曲线、棒图信息，更好满足用户。实时多媒体数据库可录入語音、图象等。系统所有的在线修改可在线进行。大大提高了变电站运行管理的自动化水平。
（4）经济性。由于极大的简化了二次接线和二次设备的配置，大大地减少占地面积，缩短建设周期，提高了系统的维护性，明显降低了变电站的综合造价。
（5）维护调试方便。由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断能力，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。
六、结束语
新型自动化技术的引入，使煤矿生产、变电站电能质量的控制系统得到了飞速发展，它将能大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。
参考文献
[1] 任雁铭.变电站计算机通信网络和系统的研究[d].华北电力大学，2000.
[2] 鞠阳.数字化变电站的网络通信模式[j].电力系统保护与控制，2010，（1）.
作者简介
李林（1985. 12-），女，汉族人，助理工程师，现任阳煤集团山西石港煤业有限责任公司机电动力工区技术员，2007年毕业于中国矿业大学。