变电站综合自动化系统

摘要：随着现代化控制技术、信息技术和计算机技术的发展，传统的变电站已无法满足当前电力系统快速发展的需要。变电站综合自动化系统的建设，改变了常规继电保护装置无法与外界通信的缺陷，并利用现代化高新技术，实现了对全变电站中主要设备与输、配电线路的自动控制、监测和微机保护，以及通信、调度等综合性自动化功能。本文结合工作实际，就变电站综合自动化系统的功能、特点、结构形式和发展等各方面内容进行了探讨与研究。
关键词：变电站；综合自动化；系统；研究
Abstract: With the development of modern control technology, IT and computer technology, the traditional substation has been unable to meet the needs of the rapid development of the current power system. The construction of the substation automation system has changed the defects of the conventional protection devices that can not communicate with the outside world, and with the modern high-tech has achieved automatical control, monitoring of the major equipments and tranission and distribution lines of the whole substation, as well as the integrated automatic functions of communications and scheduling. In this paper,combining with the personal work practice, the author makea a exploration and research on the functions, characteristics, structure patterns and development of substation automation system.
Key words: substation; integrated automation; system; research
2095-2104（2012）

变电站是介于电力用户和发电厂之间的中间环节，它的主要作用是变换电压、分配和接受电能、控制电力流向等，并通过变压器将各级电压的电网相联系。随着变电站综合自动化系统的逐步建成，它是采用大规模集成电路和多台微型计算机所组成的分级、分布式自动化系统，并以微型计算机作为基础，从而实现了对传统变电站控制方式、继电保护、测量手段和管理模式的全方位改造。变电站综合自动化系统具有通信网络化、结构微机化、功能综合化、管理智能化和监视屏幕化等方面特征，对当前促进电力系统的稳步、快速发展起着重要的推

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动作用。

一、变电站综合自动化系统的结构形式

当前，我国变电站综合自动化系统的结构形式主要有集中式和分布式这两种。从物理安装位置上则可以划分为集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。

1、集中式结构

集中式结构的综合自动化系统，指采用不同档次的计算机，扩展其接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行处理和计算，分别完成微机保护、微机监控和一些自动控制方面的功能。集中式结构多应用在我国早期变电站自动化系统中，如下图1即为一种较典型的集中式结构。
图1集中式变电站综合自动化系统示意图
集中式结构的主要优点是占用空间小，成本低，能够对变电站中各种开关量和模拟量进行实时采集，同时能实现变电站的实时监控和数据采集。它的主要缺点是对监控主机的性能要求高，且每台计算机的功能较为集中，当故障出现时，影响较大；软件复杂，在扩展性和开发性不强，系统调试困难；组态不灵活，影响了批量生产，不利于推广。

2、分布式结构

分布式结构按照变电站具体设备的功能设计，例如以监控、保护等功能进行单元划分，并分布实施。这种结构利用多台计算机完成，并使用主从CPU系统协同工作的方式，解决了运算处理的瓶颈问题，并提高了处理并行突发事件的能力。各功能模块如智能电子设备之间，使用串行方式或网络技术实现了数据间的通信，并利用具有优先级别的网络系统良好的解决了数据传输的瓶颈，使局部故障对其余模块的正常运行不造成影响，加强了系统维护和扩展的能力。分布式结构的主要安装方式有分层组屏（结构示意图见下图2）和集中组屏两种方式，较多应用于中小型变电站中。
图2变电站综合自动化系统分层分布结构示意图
分布式结构相较于集中式具有继电保护相对独立，可靠性能提高，灵活性和扩展性高；利用多CPU工作的方式，各装置都具有一定的数据处理能力，减轻了主控制机的负担；二次设备所需电缆极大简化，简化了维护量也节省了投资成本。

二、变电站综合自动化系统的主要功能

1、数据的采集和处理

变电站综合自动化系统能实时的收集全站运行过程中的输入信号，主要包括模拟量、脉冲量和开关量的收集，并经过滤波，检出事故、故障，以及模拟量参数和状态变位信号的变化，实时的更新数据库，为监控系统和微机保护提供运行状态的实时、准确的数据。
模拟量的采集主要包括了交流采样（瞬时值）和直流采样（均值、有效值）两种方式，主要包括了线路电压、频率、功率、有功电能量、无功电能量、温度、相位等参数的采集；状态量的采集主要是变电站中各种开关位置和保护状态的采集，且大多数信号都是采用输入系统方式由通信方式获得；脉冲量的采集主要是电能量的采集，它与变电站自动化系统进行连接，并采用光电隔离的方式，使用软件或计数器统计内部的脉冲个数，实现对电量的采集。

2、微机保护

变电站综合自动化系统的微机保护主要包括了线路保护、主变压器保护、电容器保护、电压切换装置、母联保护以及不完全接地系统的单相接地选线等组成。变电站综合自动化中微机保护功能具有性能稳定、可靠性高、灵活性强等方面特点，且利用了微机的记忆功能和智能特性，能实现故障的自诊断、自闭锁和自恢复，改善了保护性能，提高了保护的灵敏性。

3、控制功能

变电站自动化系统中的控制功能包括了电压和无功的综合控制、低频减负荷控制、备用电源自投控制、小电流接地选线控制、有载调压开关控制等等。电力系统长期运行的研究和计算结果表明，造成系统电压下降的主要因素是系统无功功率分布不合理或无功功率不足所导致的。变电站自动化系统通过对有载调压变压器分接头位置的调节和控制无功补偿电容器，以实现对电压和无功的综合控制。
控制功能的实现，主要采用就地或远程控制，操作人员可通过后台机屏幕对断路器、隔离开关、分合闸、电容器组投切等进行远方操作，并实现保护信息的远方复归。同时，为了防止在系统故障时无法操作被控设备，还应在系统设计时保留人工直接跳合闸的手段。