段世良 劉亞麗

摘要：變電站電氣自動化是一項提高變電站安全可靠穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的綜合措施。本文闡述了變電站自動化系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)模式，并介紹了變電站自動化控制系統(tǒng)功能及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變電站自動化變配電所 微機監(jiān)控 微機保護

一、變電站電氣自動化系統(tǒng)概述

變電站電氣自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備（包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。功能的綜合是其區(qū)別于常規(guī)變電站的最大特點，它以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)， 以數(shù)據(jù)通訊為手段，以信息共享為目標(biāo)。

二、變電站電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式

變電站自動化系統(tǒng)常見的主要模式包括集中式、分層分布式等，各變電站應(yīng)根據(jù)其特點予以選擇。

㈠、集中監(jiān)控系統(tǒng)的模式

區(qū)域供電集中監(jiān)控系統(tǒng)適用于供電區(qū)域廣、設(shè)備分布分散的電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布通信、主控室統(tǒng)一管理的模式。通過由網(wǎng)絡(luò)、光纖附件等組成的站級以太網(wǎng)將各個變電所的通信管理機集成為一個系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個區(qū)域的電力監(jiān)控。主控室后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用雙機冗余結(jié)構(gòu)，主、備機的數(shù)據(jù)始終保持一致，互為熱備用，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、完整性。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié)構(gòu)，可靠性高，維護方便，具備軟、硬件的擴充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴展和功能的升級。可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和特殊需求，充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點資源，均衡網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)，便于系統(tǒng)的分階段實施。

㈡、分層分布式的模式

對于供電范圍集中、監(jiān)控對象數(shù)量不大的電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式機構(gòu)。 分層分布式結(jié)構(gòu)，縱向上分為站控層和間隔層（從整體上分為三層，既變電站層、通信層和間隔層）。 站級系統(tǒng)包括站控系統(tǒng)（SCS）、站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）、站工程師工作臺（EWS）及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)（RTU）。站控系統(tǒng)（SCS）具有快速的信息響應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理分析功能，能完成站內(nèi)的運行管理及控制（包括就地及遠方控制管理兩種方式），例如事件記錄、開關(guān)控制及SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）對站內(nèi)所有運行設(shè)備進行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運行信息功能，如擾動記錄、站內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)、二次設(shè)備投入/退出狀態(tài)及設(shè)備的額定參數(shù)等。站工程師工作臺（EWS）可對站內(nèi)設(shè)備進行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗等功能，也可以用便攜機進行就地及遠端的維護工作。

三、變電站電氣自動化系統(tǒng)功能及應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展發(fā)展，變電站電氣自動化系統(tǒng)的功能也得到了極大的擴展，其工作質(zhì)量和工作效率也獲得了有效提升，所以需要在變電站建設(shè)時進行變電站功能的選擇，首先要保證所選系統(tǒng)功能能夠十分有效地滿足變電站的各項基本需求，并且根據(jù)其自身的成本等方面的具體條件，要求變電站電氣化系統(tǒng)能夠相對先進，以防由于變電站系統(tǒng)功能的欠缺而影響變電站功能的具體發(fā)揮，甚至系統(tǒng)出現(xiàn)較快過時的現(xiàn)象，所以，根據(jù)變電站運行的具體情況，將變電站電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)具備的具體功能進行相應(yīng)的概括和總結(jié)。

（一）、數(shù)字式微機綜合保護功能及應(yīng)用

對變電站系統(tǒng)及設(shè)備實現(xiàn)實時保護是電氣自動化主要任務(wù)，采用繼電保護是對整個系統(tǒng)實現(xiàn)保護的重要措施。目前微機保護裝置已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的電流繼電器+時間繼電器保護方式，是變電站自動化主要組成部分。能夠?qū)ψ冸娬緝?nèi)部所有的電氣設(shè)備進行相應(yīng)的保護，包括變壓器保護、線路保護、母線保護等安全自動保護裝置。微機保護是用微型計算機構(gòu)成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向，它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。微機保護裝置硬件包括微處理器為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等。微機的硬件是通用的，而保護的性能和功能是由軟件決定。所以，微機保護裝置適應(yīng)了高壓開關(guān)柜裝置標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的需求，在變電站新建及改擴建工程中被批量使用。在電力系統(tǒng)中，對于微機的保護還應(yīng)該從多方面入手，保證其功能的完善，同時還應(yīng)該提高其數(shù)據(jù)處理、語言編程以及通信的能力，對其保護機制和網(wǎng)絡(luò)等多方面進行不斷的優(yōu)化完善。

（二）、變電站自動化測控功能應(yīng)用

自動化測控功能是完成對整個變電站數(shù)據(jù)采集和變電站運行控制的總稱。數(shù)據(jù)采集是供配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由分布式微機保護裝置、智能儀表、底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。變電站采集數(shù)據(jù)包括變電站的狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)形式。狀態(tài)量包括斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值，饋線電流，電壓和有功、無功功率值等模擬值。

變電站自動化控制與操作是對各項供配變設(shè)備（如斷路器、變壓器分接頭、電容器）進行有效的遠程操作與自動調(diào)整，但在實際的變電站工作當(dāng)中，為了防止變電站人員所使用的系統(tǒng)出現(xiàn)故障后無法進行操控的現(xiàn)象，在變電站系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)當(dāng)中，仍然應(yīng)保留人工直接跳合閘手段以防止故障事故的發(fā)生，保證變電站的正常運營。

（三）、事件順序記錄SOE和故障錄播測距

變電站的電氣設(shè)備具有相應(yīng)的記錄功能，包含事件記錄和故障錄播測距記錄。一般來說，事件記錄應(yīng)包含保護動作序列記錄、開關(guān)跳合、操作命令等記錄內(nèi)容。而變電站故障錄波可根據(jù)需要，一般利用兩種手段實現(xiàn)其功能，第一種是集中式配置專用故障錄波器，它能夠有效實現(xiàn)和監(jiān)控系統(tǒng)進行通信的功能。另一種是分散型配置，利用微機保護裝置作為記錄及測距計算的工具，并將數(shù)字化的波型及測距所得到的結(jié)果傳送到監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，利用監(jiān)控系統(tǒng)所具有的存儲和分析的功能進行事件和故障的分析存儲。

（四）、系統(tǒng)及裝置自診斷功能

自動化系統(tǒng)內(nèi)部的各個插件具有自診斷功能，并能夠?qū)⒆栽\斷信息按照時間與后臺或控制中心在進行通信之后將各種自診斷信息送往后臺或者上級控制中心。在信息的傳遞上，其自身的傳遞數(shù)量遠遠超過了以前，并且具有同調(diào)度中心對準(zhǔn)時間，統(tǒng)一時鐘設(shè)置的功能和進行當(dāng)?shù)剡\行維護功能。對裝置本身應(yīng)有實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測等方法實時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

（五）、實時趨勢及歷史數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用

對于變電站工作歷史數(shù)據(jù)的存儲是進行數(shù)據(jù)處理工作的主要內(nèi)容，它包括變電站的上級調(diào)度中心，變電管理和保護所要求的數(shù)據(jù)，所記錄和處理的數(shù)據(jù)一般包括以下內(nèi)容：斷路器進行動作的次數(shù);斷路器在解決故障時截斷容量和進行跳閘操作的次數(shù)及其總共的累計數(shù)量;輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大和最小值及其所用時間;獨立負荷有功、無功，天的高峰值及其時間;控制操作及修改整定值的記錄。根據(jù)具體的工作需要，處理和記錄數(shù)據(jù)的功能即可在變電站完全實現(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)此功能。

總結(jié)

變電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，有利于供電企業(yè)增加效益、節(jié)約成本;有利于供電系統(tǒng)的安全運行與實時維護。

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