变电站综合自动化控制

变电站的综合自动化控制
摘要
在科技不断发展，技术日益完善，计算机技术、通讯技术等先进技术手段不断融入到社会各个领域的局势下，电网运行水平也在随着科技进步不断提高。

电网调度中心对信息、数据的要求也越来越高，为了能及时准确掌握电网及变电站的运行情况，提高变电站运行的安全性和可靠性，进而要求更多地采用远程集中控制、操作，反事故措施等，即采用无人值班的管理模式，以提高劳动生产率，减少人为误操作的可能性，提高运行的可靠性。

为适应现代科技发展要求变电站的自动化控制系统取代了传统的变电站二次继电保
护控制系统，这不仅提高了电力生产方面的工作效率，简化了电力系统的操做系统，达到信息共享，同时也减少了电缆数量，减少了占地面积，减少了供电成本也节约了劳动力资源，并且大大的提高了操作的安全系数。

基于上述原因，变电站自动化由“热门话题”已转向了实用化阶段，电力行业各有关部门把变电站自动化做为一项新技术革新手段应用于电力系统运行中来，各大专业厂家亦把变电站自动化系统的开发做为重点开发项目，不断地完善和改进相应地推出各具特色的变电站综合自动化系统，以满足电力系统运行的要求。

关键词：变电站、自动化、控制
1 变电站综合自动化系统的概念
变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好
等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。

1.1 系统概念
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的控制化系统。

变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷，利用综合自动化系统采集数据和信息，经高速计算和逻辑判断以及系统内各设备间相互交换信息、数据共享，实现监视和控制变电站内各种设备的运行操作。

1.1.2 系统规范采用目前最为流行的工业标准软件，unix操作系统，x窗口人机接口及tcp/ip网络通讯规约。

为满足开放系统之要求，系统设计一般采用：可携性软件设计——容许硬件技术发展后之软件转换；标准计算机产品——容许整个系统高度兼容性能。

1.2 系统功能变电站综合自动化是多专业性的综合技术，它以计算机为基础，实现了对变电站传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面技术改造，实现了电网运行管理的一次变革。

系统应用程序的每一项功能均能按用户要求及系统设计而改编，以符合实际需要，并可随变电站的扩建或运行需要而灵活地进行扩充和修改。

一般情况下系统可归纳为以下几种功
能组：①控制、监视功能；②自动控制功能；③测量表计功能；④继电保护功能；⑤与继电保护有关功能；⑥接口功能；⑦系统功能。

1.3 系统特点
变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，（如继电保护装置不依赖于通信或其他设备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障），又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和没备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。

（1）功能综合化。

变电站综合自动化系统是各技术密集，多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。

它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。

它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。

微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置；微机保护子系统和监控系统相结合，综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。

（2）分级分布式微机化的系统结构。

综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统
连接起来，构成一个分级分布式的系统。

一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作，实现各种功能。

（3）测量显示数字化。

用crt显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表，直观、明了；而打印机打印报表代替了原来的人工抄表，这不仅减轻了值班员的劳动强度，而且提高了测量精度和管理的科学性。

（4）操作监视屏幕化。

变电站实现综合自动化，使原来常规庞大的模拟屏被crt屏幕上的实时主接线画面取代；常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作，被屏幕上的鼠标操作或键盘操作所取代；常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代；常规的光字牌报警信号，被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代，即通过计算机上的crt显示器，可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。

（5）运行管理智能化。

智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能，例如：电压、无功自动调节，不完全接地系统单相接地自动选线，自动事故判别与事故记录，事件顺序记录，制表打印，自动报警等，更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化，实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能，这对于提高变电站的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常规的二次系统所无法实现的。

变电站综合自动化的出现为变电站的小型化、智能化、扩大设备的监控范围、提高变电站安全可靠、优质和经济运行提供了现代化的手段和基础保证。

它的运用取代了运行
工作中的各种人工作业，从而提高了变电站的运行管理水平。

变电站综合自动化是实现无人值班（或少人值班）的重要手段，不同电压等级、不同重要性的变电站其实现无人值班的要求和手段不尽相同。

但无人值班的关键是通过采取种种技术措施，提高变电站整体自动化水平，减少事故发生的机会，缩短事故处理和恢复时间，使变电站运行更加稳定、可靠。

2 微机自动保护装置的应用一个35kv变电所改造工程中，成功地将国产的变电站微机保护装置系统运用于终端变电站。

施工图设计初期采用的是传统的电磁式继电器保护，并设置了信号屏。

2.1 微机保护系统与传统保护系统的比较传统的保护系统与微机保护装置系统的主要区别，在于用微机控制的多功能继电器替代了传统的电磁式继电器，并取消了传统的信号屏等装置，相应的信号都输入至计算机。

为了便于集中控制，采用集中式设计——将所有的控制保护单元集中布置，使整个变电站二次系统结构非常简单清晰，所有设备由微机保护屏、微机采集屏、交直流屏和监控系统组成。

屏柜的数量较传统的设计方式大量减少。

由于各种微机装置均采用网络通讯方式与当地的监控系统进行通讯而不是传统的接点输出到信号控制屏，因此二次接线大量减少。

同时由于采用了技术先进的当地监控系统来取代占地多、操作陈旧的模拟控制屏，使得所有的操作更加安全、可靠、方便。

2.2 微机保护的系统配置及监控系统系统保护由下列装置组成：
①线路保护装置。

②主变保护装置——可完成变压器的主、后备保护。

③综合保护装置。

④线路保护装置。

⑤电容器保护装置。

⑥备
用电源自投装置。

⑦小电流接地检测装置。

⑧综合数据采集装置。

⑨监控系统的基本功能——数据采集、控制操作、画面制作、监视显示、事故处理、制表与打印。

2.3 设计微机保护系统时应注意的问题 2.3.1 由于控制和保护单元都是采用微机装置，故一些必要的开关量和模拟量应从开关柜引至微机采集、保护屏。

根据控制和保护要求的不同，输入的量也不同。

2.3.2 开关柜与微机装置之间的端子接线较简单，大量的二次接线在微机采集控制单元和保护单元内部系端子连接。

2.3.3 传统的继电保护整定计算结果不能直接输入到计算机，须转换为计算机整定值。

结束语
变电站控制系统经过几代的发展，已经进入了分散式控制系统时代。

遥测、遥信、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些讯息通过通讯系统送至后台计算机系统。

变电站自动化的综合功能均由后台计算机系统承担。

变电站的微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体化的自动化系统。

由于所有的操控均为计算机进行，所以大大提高了发现问题的及时性。

在未来的设计过程中还可以利用光纤来克服现有通讯技术的一些不足，避免造成一些不必要的损失。

这就需要我们期待更高的科学技术运用到电力系统方面。

参考文献
[1]潘崇杰，《广东科技》，2009 第8期
[2]张东英葛亮杨以涵周孝信，《电网技术》，2001 第6期
[3]刘勇燕李传东梁军邓鲁民《莱钢科技》 2005 第4期
[4]杨晓松阙连元唐涛陈卫中张少华，《电力系统自动化》，2000 第8期
[5]姜毅民，《华北电力技术》，2009 第12期。