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1、1关于变电站综合自动化的综述关于变电站综合自动化的综述摘要：摘要：本文主要介绍了变电站综合自动化系统的功能、原理、结构以及相关技术和应用，介绍了变电站综合自动化系统的重要性，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、能实现的基本功能和输入输出系统、子系统、数据通信系统及变电站自动化的发展前景进行分析。关键词：关键词：变电站 综合自动化系统 结构 功能Abstract: this paper mainly introduces the substation integrated automation system function, principle, structure and rela
2、ted technology and application, this paper introduces the importance of substation integrated automation system, and puts forward the basic concept of substation integrated automation, and the system structure, can realize the basic functions and the input/output system, subsystem, data communicatio
3、n system and substation automation development prospect were analyzed. Keywords: substation Integrated automation system structure function 引言引言：改革开放以来，随着我国国民经济的快速增长，电力系统也获得了前所未有的发展，传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统管理模式的需求。因此变电站综合自动化技术在电力行业中引起了越来越多的重视，并逐渐得到了广泛的应用。一、概述一、概述变电站综合自动化是指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
4、现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及调度通信等综合自动化功能。1.11.1 变电站综合自动化发展过程变电站综合自动化发展过程（1）分立元件的自动装置阶段（2）微机型智能自动装置阶段2（3）变电站综合自动化阶段1.21.2 变电站综合自动化的优越性变电站综合自动化的优越性由于传统变电站随着社会的发展，不断出现新的问题，则采用更先进的技术改造变电站是一种必然趋势。这使得变电站综合自动化逐渐取代了传统的变电站，其优越性主要在于提高供电质量、提高电力系统的运行管理水平、降低造价减少总投资、促进无人值班变电站管理模式的运行。1.31.3 变电站综合自动化的基本功能变电站综合自
5、动化的基本功能实现变电站综合自动化的目标是全面提高变电站的技术水平和管理水平，提高供电质量和经济效益，促进配电系统自动化的发展。要完成一系列指标则需要变电站综合自动化系统应该具有以下功能：（1） 继电保护功能（2） 操作控制功能（3） 测量与监视功能（4） 事件顺序记录与故障录波和测距功能（5） 人机联系功能（6） 电压、无功综合控制功能（7） 低频减负荷控制功能（8） 备用电源自投控制（9） 通信功能1.41.4 变电站综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统的特点主要包括：功能自动化，分层、分布化结构，操作监视屏幕化，运行管理智能化，通信手段多元化，测量显示数字化
6、。二、变电站综合自动化系统的结构二、变电站综合自动化系统的结构根据综合自动化系统设计思想和安装的物理位置的不同，其硬件结构可以分为很3多类。但从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式大致可分为集中式结构形式、分层分布式系统集中组屛的结构形式、分散与集中相结合和分布分散式结构形式等几种。2.12.1 集中式结构形式集中式结构形式集中式结构的综合自动化系统采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。其主要功能和特点如下：（1）能及时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对变电
7、站的数据采集、实时监控、制表、打印、事件顺序记录等功能。（2）能完成对变电站主要设备和进、出线的保护功能。（3）系统具有自诊断和自恢复功能。（4）结构紧凑，体积小，可大大节省占地面积。（5）造价低，实用性强，适合小型变电站的新建和改造。集中式结构也存在以下缺点：（1）每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出现故障，影响面大。因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。（2）所使用的软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。（3）组态不灵活，对不同主接线或不同规模的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大，不利于批量生产。（4）集中式保护与传统保护相比不直观，调试维护不方便，程序设计麻烦，只适合于
8、保护算法比较简单的情况。2.22.2 分层分布式系统集中组屛的结构形式分层分布式系统集中组屛的结构形式分层分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元(I/O 单元)和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构在自动化系统中较为流行，主要原因是：现在的 IED 设备大多是按面向对象设计的，如专门的线路保护单元、主变保护单元、小电流接地选线单元等，虽4然有将所有保护功能综合为一体的趋势，但具体在保护安装接线中仍是面向对象的；利用了现场总线的技术优势，省去了大量二
9、次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便；系统装置及网络鲁棒性强，不依赖于通信网和主机，主机或 1 台 IED 设备损坏并不影响其它设备的正常工作，运行可靠性有保证。系统结构的特点是功能分散，管理集中。分层分布有两层含义：其一，对于中低压电压等级，无论是 I/O 单元还是保护单元皆可安装在相应间隔的开关盘柜上，形成地理上的分散分布，如文献2所示的系统；其二，对于 110kV 及以上的电压等级，即使无法把间隔单元装在相应的开关柜上，也应集中组屏，在屏柜上明确区分相应间隔对应的单元，在物理结构上相对独立，以方便各间隔单元相应的操作和
10、维护。变电站的一、二次设备分层结构示意图2.3 分散与集中相结合和分布分散式结构形式分散与集中相结合和分布分散式结构形式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。其结构的最大特点是采用主、从 CPU 协同工作方5式，各功能模块如智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。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
11、时性。分散与集中相结合的变电站综合自动化系统结构框图6分层分布式系统集中组屛的综合自动化系统结构框图其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。但目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。三、变电站综合自动化系统应能实现的功能三、变电站综合自动化系统应能实现的功能3.13.1 微机保护微机保护微机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。各类保护实现
12、故障记录、存储多套定值、适合当地修改定值等功能。微机保护的优越性：1 易于解决常规保护装置难于解决的问题，使保护功能得到改善；2 灵活性强，可以缩短新型保护的研制周期；3 综合判断力强；4 性能稳定，可靠性高；5 保护的灵敏性高；6 体积小，功能全；7 运行维护工作量小，现场调试方便。7微机保护主要包括对输电线路的微机保护、变压器的微机保护、电力电容器微机保护。3.23.2 数据采集数据采集 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。保护动作信号则采用串行口（RS-232 或
13、RS485）或计算机局域网通过通信方式获得。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，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集精度应能满足 SCADA 系统的需要。脉冲量：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。3.33.3 事件记录和故障录波测距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。其 SOE 分辨率一般在110ms 之间，以满足不同电压等级对 SOE 的要求。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一
14、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。3.43.4 控制和操作闭锁控制和操作闭锁 操作人员可通过 CRT 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。操作闭锁应具有以下内容：1. 电脑五防及闭锁系统2. 根据实时状态信息，自动实现断路器，刀闸的操作闭锁功能。3. 操作出口应具有同时操作闭锁功能。4. 操作出口应具有跳合闭锁功能。83.53.5 同期检测和同期合闸同期检测和同期合闸该功
15、能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。3.63.6 电压和无功的就地控制电压和无功的就地控制 无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。3.73.7 数据处理和记录历史数据的形成和存储数据处理和记录历史数据的形成和存储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
16、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。3.83.8 系统的自诊断功能系统的自诊断功能系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象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。3.93.9 与远方控制中心的通信与远方控制中心的通信本功能在常规远动四遥的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信9通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及 MODEM 应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及 IEC 标准。四、输入输出系统四、输入输出系统4.14.1
