對變電站綜合自動化系統(tǒng)的分析

變電綜合自動化變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站全部設(shè)備的運(yùn)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)備問相互交換信．息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。各級調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況，提高變電站的可控性，進(jìn)而要求更多地采用遠(yuǎn)方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運(yùn)行的可靠性。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

1、變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)HHHHH變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程與集成電路技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)密切相關(guān)。隨著高科技的不斷發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)的體系得到了不斷完善，功能和性能也不斷提高。從發(fā)展過程來看，典型的結(jié)構(gòu)主要有：集中式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、分散(層)式結(jié)構(gòu)和全分散式幾種結(jié)構(gòu)類型。

1．1集中式結(jié)構(gòu)集中式變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按信息類型劃分功能。‘這種方式一般采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)據(jù)量信息，集中進(jìn)行計(jì)算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入、輸出、控制及監(jiān)測等功能，后臺機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集變電站中各種模擬量、開關(guān)量的信息，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、打印、制表和事件記錄功能，還能完成對變電站主要設(shè)備和進(jìn)、出線的保護(hù)功能。此結(jié)構(gòu)體積小、緊湊，造價(jià)低。不足的是其對系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，在開放性、擴(kuò)展性和可維護(hù)性方面較差，抗干擾能力差。

1．2分布式結(jié)構(gòu)

分布式結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是將變電站自動化系統(tǒng)交由主CPU和從CPU多臺計(jì)算機(jī)來完成。采用主從CPU系統(tǒng)的工作方式，各功能模塊采用串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，提高了處理并行多發(fā)事件的能力，較好地解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問題。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。

1．3分散(層)式結(jié)構(gòu)

按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級(站級)和就地單元控制級(段級)的二層分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

站控系統(tǒng)(SCS)：應(yīng)具有快速的信息相應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理分析功能，完成站內(nèi)的運(yùn)行管理及控制(包括就地及遠(yuǎn)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。HHHHH站監(jiān)視系統(tǒng)(SMS 應(yīng)對站內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運(yùn)行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運(yùn)行信息功能，如擾動記錄、站內(nèi)設(shè)備運(yùn)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(jìn)行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗(yàn)等，也可用便攜機(jī)進(jìn)行就地及遠(yuǎn)端維護(hù)。上面是按大致功能基本分塊， 硬件可以根據(jù)功能及信息特征在一臺站控計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，也可以兩臺雙備用，也可以按功能分別布置，但應(yīng)能夠共享數(shù)據(jù)信息，具有多任務(wù)時(shí)實(shí)處理功能。原則上凡是可以在本間隔就地完成的功能絕不依賴通訊網(wǎng)，但特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線等功能的實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)與集中式處理系統(tǒng)相比有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：①可靠性提高，任何一部分設(shè)備故障只影響局部， 即將“故障”分散，當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù) 控制功能在段級仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)；②可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用；③站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資，也簡化了調(diào)試維護(hù)。

2、變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能研究

2．1微機(jī)保護(hù)通常所說的微機(jī)保護(hù)是指對站內(nèi)所有的電器設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)及備自投、低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)實(shí)現(xiàn)故障記錄、存儲多套定值并與監(jiān)控系統(tǒng)通信。2．2數(shù)據(jù)采集及處理功能

2．2．1狀態(tài)量采集

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、事故跳閘信號、預(yù)告信號等。目前，這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。

2.2．2模擬量采集

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，電流和功率值，饋線電流，電壓和有功 無功功率值， 頻率， 相位等。

2．2．3脈沖量

脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內(nèi)部用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電能測量。

2．3事件記錄和故障錄波測距

事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信； 另一種是分散型，即由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計(jì)算，再將數(shù)字化的波形及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)， 由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。

3 控制和操作功能

操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭、電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，以防止系統(tǒng)故障時(shí)無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)具有以下內(nèi)容：電腦五防及閉鎖系統(tǒng)；根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息， 自動實(shí)現(xiàn)斷路器、閘的操作閉鎖功能；操作出口應(yīng)具有同時(shí)操作閉鎖功能；操作出口應(yīng)具有跳合閉鎖功能。

4 電壓和無功就地控制

無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機(jī)等方式實(shí)現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠(yuǎn)方控制。無功控制可由專門的無功控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)裝置測量的電壓、無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實(shí)現(xiàn)。

5、數(shù)據(jù)處理和記錄

歷史數(shù)據(jù)的行程和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：①斷路器動作次數(shù)；②斷路器切除故障時(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù)；③輸電線路的有功、無功，母線電壓定時(shí)記錄的最大、最小值及其時(shí)間，每天的峰谷值及其時(shí)間；④獨(dú)立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時(shí)間；⑤控制操作及修改整定值的記錄，根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在運(yùn)動操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。6 系統(tǒng)的自診斷功能

系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對裝置本身實(shí)時(shí)自檢功能，方便維護(hù)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(shí)時(shí)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。

7、與遠(yuǎn)方控制中心的通信

本功能在常規(guī)運(yùn)動“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時(shí)應(yīng)具備同多個(gè)調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM 應(yīng)相互獨(dú)立。保護(hù)盒故障錄波信息可采用獨(dú)立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求，符合國際及IEC標(biāo)準(zhǔn)。

8 結(jié)束語

綜上所述，變電所綜合自動化對于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運(yùn)行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用，它將能大大加強(qiáng)電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行