[摘 要]變電站自動(dòng)化也是調(diào)度自動(dòng)化的主要功能之一。伴隨著通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)正由單一的傳統(tǒng)自動(dòng)化向綜合的現(xiàn)代自動(dòng)化過(guò)渡。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性已在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。通信管理機(jī)作為通信的樞紐，在電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中承擔(dān)著信息數(shù)據(jù)的接收、處理、分析、轉(zhuǎn)發(fā)等作用。本文是為110kV及以下電壓等級(jí)、滿足有人或無(wú)人值班要求的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)的。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng) 變電站綜合自動(dòng)化

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)、信息通信與處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)的綜合應(yīng)用。利用自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，對(duì)遠(yuǎn)方的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程控制等各項(xiàng)功能，并將變電站實(shí)時(shí)信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)等進(jìn)行安全集成，提高變電站運(yùn)行與管理水平的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。

1.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展概況

我國(guó)的變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展較為緩慢，但隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信等信息技術(shù)的推動(dòng)下，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)正處于快速發(fā)展的新時(shí)期，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也隨之有了較大的發(fā)展，而且得到廣泛認(rèn)同和大面積推廣，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)，在功能上已由監(jiān)視測(cè)量向測(cè)量控制發(fā)展，在布置上由集中式向分散式發(fā)展，在整體性能上從傳統(tǒng)的單項(xiàng)自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向過(guò)渡。另外，在變電站運(yùn)行管理方式上也開始從有人值班向無(wú)人值班或少人值班的方向發(fā)展。

2.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議《變電站內(nèi)數(shù)據(jù)流的通信要求》中，對(duì)變電站自動(dòng)化的功能進(jìn)行了分析與總結(jié)，其功能如下：

① 遠(yuǎn)動(dòng)功能；

② 計(jì)量功能；

③ 繼電保護(hù)功能；

④ 自動(dòng)控制功能；

⑤ 系統(tǒng)功能，如監(jiān)控、調(diào)度通信等；

⑥ 接口功能，如微機(jī)防誤、GPS等；

⑦ 保護(hù)相關(guān)功能，如故障濾波器、接地選線等。

由此可見，變電站自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)不斷朝著高集成化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。從集中控制、功能分散型向分層網(wǎng)絡(luò)型發(fā)展，向增加遙視系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用方向發(fā)展。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度的子系統(tǒng)，其相關(guān)功能、配置應(yīng)服從電網(wǎng)自動(dòng)化的總體設(shè)計(jì)，同時(shí)遵循電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及資源共享、信息分層傳輸?shù)脑瓌t。集微機(jī)保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)、故障錄波等功能于一體，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種測(cè)控和保護(hù)模塊的狀態(tài)信息，并根據(jù)相關(guān)協(xié)議傳送至上級(jí)部門。

具體的設(shè)計(jì)要求應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：

① 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)集保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視、運(yùn)行控制、當(dāng)?shù)毓δ苡谝惑w，全面代替常規(guī)的二次設(shè)備。具備常規(guī)RTU的全部功能，以滿足有人和無(wú)人值班變電站的要求。

② 應(yīng)具有高可靠性和高抗干擾能力。

③ 系統(tǒng)與保護(hù)和測(cè)控單元的通信要保證實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性。并且按照不同的優(yōu)先級(jí)對(duì)各種測(cè)量量和狀態(tài)量進(jìn)行處理。

④ 具有獨(dú)立的故障自檢功能。

⑤ 站內(nèi)和站間通信盡量選用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，這樣可以方便用戶的設(shè)備選型和系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。

⑥ 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有簡(jiǎn)潔、方便的人機(jī)界面，以便于運(yùn)行人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行了解，并且易于通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

⑦ 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)滿足開放性和可擴(kuò)展性的要求，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，量體裁衣地組成規(guī)模不同的系統(tǒng)。

間隔層是指一個(gè)間隔內(nèi)的全部功能和設(shè)備，在間隔層內(nèi)的設(shè)備有繼電保護(hù)單元或測(cè)控單元，或者兩者都有。主要的保護(hù)和測(cè)控模塊有：主變差動(dòng)保護(hù)裝置、主變測(cè)控保護(hù)裝置、主變后備保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、電容器測(cè)控保護(hù)裝置、線路測(cè)控保護(hù)裝置、所用變測(cè)控保護(hù)裝置、備用電源自投保護(hù)裝置等等。

間隔層是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，間隔層的設(shè)備要完全按照一次設(shè)備的情況來(lái)配置的，因此隨著變電站的不同，間隔層的設(shè)備也有很大的差異。

通訊網(wǎng)絡(luò)是變電站的重要組成部分，它完成變電站內(nèi)各個(gè)保護(hù)和測(cè)控單元與變電站層的所有通訊，一般通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或串口進(jìn)行信息傳輸。

所有的變電站綜合自動(dòng)化功能最終通過(guò)變電站層來(lái)表現(xiàn)。這里設(shè)計(jì)了兩種方案：

方案：通信管理機(jī)選用嵌入式工控機(jī)。

在有人值班或少人值班變電站中，變電站層包括通信管理機(jī)和后臺(tái)計(jì)算機(jī)，有人機(jī)接口，提供全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、歷史數(shù)據(jù)信息和統(tǒng)計(jì)信息，完成數(shù)據(jù)處理和信息顯示；在無(wú)人值班變電站中，變電站層只需通信管理機(jī)即可，提供全站的綜合信息的分類處理、規(guī)約轉(zhuǎn)換、和他方通信等。

這樣情況下，在無(wú)人值班的變電站中，通信管理機(jī)與上級(jí)調(diào)度部門或集控站之間的通信可通過(guò)串行通信連接，也可通過(guò)TCP/IP Ethernet網(wǎng)絡(luò)連接，以協(xié)調(diào)所有設(shè)備間的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸和交換，完成變電所的各種功能。

后臺(tái)計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)和變電站運(yùn)行人員的人機(jī)交互接口，它的設(shè)計(jì)要能夠提供友好的人機(jī)界面，有大量的圖表供用戶使用和分析，并可由當(dāng)?shù)剡\(yùn)行人員完成遙控、遙調(diào)、信號(hào)復(fù)歸、遠(yuǎn)方定值整定、在線維護(hù)等當(dāng)?shù)毓δ堋?/p>

總體來(lái)說(shuō)，通信網(wǎng)絡(luò)和變電站層隨變電站的不同，在硬件配置上變化不大。