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1、论文题目：浅析变电站综合自动化系统姓名：张聪斌【关键词】变电站 综合自动化 功能 优越性 发展方向【摘要】变 电 站 综 合 自 动 化 系 统 是 利 用 先 进 的 计 算 机 技 术 、现 代 电 子 技 术 、 通 信 技 术 和 信 息 处 理 技 术 等 实 现 对 变 电 站 二 次 设备 (包 括 继 电 保 护 、 控 制 、 测 量 、 信 号 、 故 障 录 波 、 自 动 装 置 及 远动 装 置 等 )的 功 能 进 行 重 新 组 合 、 优 化 设 计 ， 对 变 电 站 全 部 设 备 的运 行 情 况 执 行 监 视 、 测 量 、 控 制 和 协 调 的 一
2、 种 综 合 性 的 自 动 化 系统 。 变电站是电网一切数据的来源,也是电网的主要控制点 ,发展和完善变电站综合自动化系统,使之向高集成度、数字化、标准化方向发展,是电力系统发展的新趋势和方向。【关键词】变电站 综合自动化 功能 优越性 发展方向一、概述电力系统是由发、变、输、配、用电等设备和相应的辅助系统,按规定的技术和经济要求组成的,将一次能源转换为电能并输送和分配到客户的一个系统。电力系统自动化的主要内容包括控制中心、电厂自动化、变电站自动化、配电自动化以及需方管理系统和电能交易系统。变电站是电力系统中不可缺少的重要环节,担负着电能转换和电能，新分配的繁重任务,对电网的安全和经济运行
3、起着举足轻重的作用。1. 1变电站分类变电站按电压等级可分为特高压、超高压、高压及中低压四种类型; 变电站按在电网中的地位可分为枢纽站、终端站和中转站三种类型; 变电站按控制方式可分为集控站(又称基地站)和受控站(又称子站); 变电站按运行模式可分为有人值班和无人值守。1. 2变电站自动化系统的定义变电站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、配电线路的门动测量、监控和微机保护，以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。1. 3变电站
4、实现综合自动化的优越性1. 3. 1提高供电质量,提高电压合格率由于在变电站综合自动化系统中包括电压、无功自动控制功能,故对于具备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。1. 3. 2提高变电站的安全、可靠运行水平变电站综合自动化系统中的各子系统,绝大多数都是由微机组成 ,它们多数具有故障诊断功能。且微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能,这是当今综合自动化系统比常规的自动装置或四遥装置的突出特点,使采用综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大大提高。1. 3. 3提高电力系统
5、的运行、管理水平变电站实现自动化后,监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机来完成,既提高了测量的精度,又避免了人为干预,大大提高运行管理水平。二、变电站综合自动化的功能2. 1继电保护功能变电站综合自动化系统要具备常规变电站系统保护及元件保护设备的全部功能,而且要独立于监控系统,该系统网各软、硬件发生故障退出运行时,继电保护单元仍然正常运行。微机保护除了具有的继电保护功能外,还包括: (1)模拟量的显示功能。系统应能显示电流、电压、有功、无功、电度等模拟量参数,当通信网退出运行时仍能满足运行监视。(2)故障记录功能。系统能显示故障时间、电流、电压大小、开关变位、保护动作状态等。(3)能储存多套
6、定值,并能修改定值和显示定值。(4)与监控系统通信,能接收监控系统命令 ,选择并修改定值,发送故障信息、保护动作情况、当时整定值及自诊断信号等。除当地外,还需实现远方查询和整定保护定值, 此功能还具有远方/就地闭锁,操作权限闭锁等措施。(5)系统内各插件具有自诊断功能。2. 2信息采集功能分布式自动化系统的变电站,信息由间隔层 I/O 单元采集。常规四遥功能的变电站,信息由 RTU 采集。电能量的采集宜用单独的电能量采集装置。系统对安全运行中必要的信息进行采集,主要包括以下几个方面。2. 2. 1遥测量(1)主变压器:各侧的有功功率、无功功率、电流,主变压器上层油温等模拟量, 模拟量均采用交流
7、采样,以提高精度。(2)线路:有功功率、无功功率、电流。(3)母线分段断路器相电流。(4)母线:母线电压、零序电压。(5)电容器:无功功率、电流。(6)消弧线圈零序电流。(7)直流系统: 浮充电压、蓄电池端电压、控制母线电压、充电电流。(8)站用变电压。(9)系统频率,功率因数, 环境温度等。2. 2. 2遥信量(1)断路器闸刀位置信号。(2)断路器远方/就地切换信号。 (3)断路器异常闭锁信号。(4)保护动作、预告信号, 保护装置故障信号。(5)主变压器有载分接开关位置(当用遥信方式处理时),油位异常信号,冷却系统动作信号。(6)自动装置(功能) 投切、动作、故障信号,如:电压无功综合控制、
8、低周减载、备用电源装置等。(7)直流系统故障信号。(8)站用变故障信号。(9)其它有全站事故总信号、预告总信号;各段母线接地总信号;各条出线小电流接地信号;重合闸动作信号;远动终端下行通道故障信号;消防及安全防范装置动作信号等。根据设备特点及确保安全运行需要,可增加相应的特殊信号或对一些遥信量进行合并。2. 2. 3遥控量(1)断路器分、合。(2)主变压器有载分接开关位置调整。(3)主变压器中性点接地闸刀分、合。(4)保护及安全自动装置信号的远方复归。(5) 有条件的变电站高压备用电源远方投停。(6)有条件的变电站电压无功综控的远方投停。(7)有条件的变电站直流充电装置的远方投停。2. 2.
9、4电能量(1)主变压器各侧有功电能量、无功电能量及其分时电能量。(2)各馈电线有功电能量、无功电能量。(3)用户专用线有功电能量、无功电能量及其分时电能量和最大需量。(4)站用变有功电能量。2. 3设备控制(1)对断路器和刀闸进行开合控制。(2)投、切电容器组及调节变压器分接头。(3)保护设备的检查及整定值的设定。(4)辅助设备的退出和投入( 如空调、照明、消防等) 。以上控制功能可以由运行人员通过 CRT 屏幕进行操作。在设计上保留了手动操作手段, 并具有远方/就地闭锁开关, 保证在微机通信系统失效时仍能运行和操作,包括可手动准同期和捕捉同期操作。在各间隔的每个断路器设置按钮或开关式的一对一
10、“分” 、 “合”操作开关和简易的强电中央事故和告警信号。2. 4自动装置功能(1)根据系统潮流进行无功自动调节控制,也可人工控制 (人工操作可就地、可远方)。自动控制时根据电压、潮流和无功负荷、变压器抽头位置信号由装置进行自动控制调节变压器抽头位置或投退电容器组。(2)低周减载。110kV、10kV 线路可由各自的保护装置实现,不用单独配置低周减载装置。整定值由各条线路装置自行整定。(3)同期检测和同期分闸。同步检测断路器两侧电压的幅值、相位和频率,并发出同期合闸启动或闭锁信号。此功能可进行检无压同期,亦能进行手动准同期和捕捉同期。既能满足正常运行方式下的同期,亦能满足系统事故时的同期。同期
11、功能有手动和自动两种方式供选择,同期装置与通信网相互独立。(4)小电流接地选线功能。可通过采取 3I0、3U0 及其增量来判断是否有接地故障,也可用 5 次谐波方式分析接地故障,小电流接地选线功能与通信网相互独立,不依赖通信网的后台机检测。否则当通信网故障时该功能即失去检测报警功能。而规程规定小电流系统当单相接地后允许 2h 带故障运行 , 2h 后要立即切除故障线路。(5)事故录波。对于 220kV 变电站的主变、220kV 线路除了保护装置自带故障录波外,还设置了一套独立的微机录波屏 ,而 110kV 线路则用本身装置记录。2. 5报警功能对站内各种越限,开关合、跳闸,保护及装置动作,上、
12、下行通道故障信息,装置主电源停电信号,故障及告警信号进行处理并作为事件记录及打印。输出形式有:音响告警、画面告警、语音告警、故障数据记录显示和光字牌告警。2. 6设备监视功能设备监视包括一次设备绝缘在线监测、主变油温监测、火警监测、环境温度监测等。当上述各参量越过预置值时,发出音响和画面告警,并作为事件进行记录及打印。2. 7操作票自动生成功能根据运行方式的变化,按规范程序,自动生成正确的操作票,以减轻行人员的劳动强度,并减少误操作的可能性。三、变电站自动化系统的发展趋势随着科学技术的不断进步,变电站自动化系统应该具有广阔的发展前景,发展趋势有如下几个方面:3. 1变电站自动化系统向高集成度、
13、数字化方向发展变电站自动系统中面向对象设计的设备将更加高度集成化。如保护、控制、测量、故障录波及事件记录以及运行支持系统的数量处理等功能将被模块化设计在一个统一的数字装置内,间隔内部和间隔间以及间隔层同站级间的通信采用光纤总线实现,取消传统硬线连接。高集成化可以降低成本, 减少故障率,有利于实现统一的运行管理。3. 2变电站自动化系统向标准化方向发展技术的进步和行业规范标准的约束,变电站自动化系统将逐步向产品标准化方向发展。具体表现在:产品基本功能设计和要求的标准化及产品的对外接口和通讯协议的标准化,变电站内不同厂家的设备可以做到互换互连,“即插即用”增加了用户选择变电站内各类设备和更换设备的
14、自由度,同时还满足不标准化设计的厂商将被逐步淘汰 ,使变电站自动化专业逐步走向良性的发展。4结语随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展,变电站综合自动化的优越性必将进一步体现出来。通过以上分析,我们可以看到变电站综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化,提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用,一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统, 已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。参考文献:1丁书文，变电站综合自动化原理与应用，中国电力出版社，2003.01【2】王元璋，变电站综合自动化现场技术与运行维护 ，中国电力出版社，2007.01【3】丁书文，变电站综合自动化现场技术，中国电力出版社，2008.07【4】李火元，电力系统继电保护及自动装置，中国电力出版社，2005.11【5】郜勇琴，变电站综合自动化系统后台信息分析，中国电力出版社，2006.06【6】周丽红，变电站综合自动化模块化培训指导，中国电力出版社，2010.01
