摘要：變電站綜合自動(dòng)化是變電站領(lǐng)域自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等高科技的綜合應(yīng)用。通過收集相對(duì)完整的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷能力，可以方便地監(jiān)控和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作。本文利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，通過功能組合和優(yōu)化變電站二次設(shè)備的設(shè)計(jì)，采用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，改變常規(guī)測(cè)量和監(jiān)控儀表，替代常規(guī)控制面板、信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程保護(hù)器。

關(guān)鍵字：變壓站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；變壓站改造

引言

隨著我國(guó)電力工業(yè)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，變電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求越來越高。通過實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)化，可以提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，減少基礎(chǔ)設(shè)施投資，為推廣變電站無人值班提供手段[1]。為了及時(shí)掌握電網(wǎng)和變電站的運(yùn)行狀況，各級(jí)調(diào)度需要更多的信息，這是電網(wǎng)復(fù)雜程度的提高。為了提高變電站的可控性，需要采取更多的遠(yuǎn)程集中控制、集中操作和反事故措施。本文利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，提供先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，可以改變傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，實(shí)現(xiàn)信息共享，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少電纜，減少占地面積，改造變電站。變電站綜合自動(dòng)化是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全站主要設(shè)備和輸電、配電線路的自動(dòng)監(jiān)控、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，通過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與調(diào)度通信等綜合自動(dòng)化功能[2]。通過變電站自動(dòng)化，可以提高供電質(zhì)量和電壓合格率；可以提高變電站的可靠運(yùn)行水平；可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理水平；縮小變電站占地面積，降低成本，減少總投資；減少維護(hù)工作量，減少值班人員的勞動(dòng)，減少人員，提高效率。

1變電站綜合自動(dòng)化的基本功能

1.1監(jiān)控系統(tǒng)的功能

對(duì)于過去的變電站技術(shù)改造和對(duì)新建變電站的先進(jìn)技術(shù)，需要提高變電站的自動(dòng)化水平，逐步實(shí)現(xiàn)無人值班和調(diào)度自動(dòng)化。結(jié)合我國(guó)情況，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下五個(gè)變化:(1)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)取代常規(guī)測(cè)量系統(tǒng)；(2)取代指針儀表；(3)更換常規(guī)操作機(jī)構(gòu)和模擬盤；(4)取代常規(guī)報(bào)警、報(bào)警、信號(hào)、光字卡等。；(5)取代常規(guī)遠(yuǎn)程移動(dòng)設(shè)備等。

1.2操作控制和人機(jī)聯(lián)系功能

操作人員可以通過CRT屏幕對(duì)斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行投切控制，同時(shí)可以接受遙控操作命令進(jìn)行遠(yuǎn)程操作；為了防止被控設(shè)備在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)無法操作，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)保留人工跳閘和關(guān)閉手段[4]。在監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，應(yīng)不斷監(jiān)控采集的電流、電壓、主變壓器的溫度和頻率。如果發(fā)現(xiàn)越限，應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并記錄和顯示越xian時(shí)間和越限值。此外，還應(yīng)監(jiān)控保護(hù)裝置是否斷電，自動(dòng)控制裝置是否正常。只要操作人員或調(diào)度員面對(duì)CRT顯示屏，操作鼠標(biāo)或鍵盤，就能一目了然全站的運(yùn)行情況和運(yùn)行參數(shù)，可以對(duì)全站的斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分組和合作，改變了依靠指針儀表和模擬屏幕或操作屏幕的傳統(tǒng)操作模式。包括:實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)的采集和計(jì)算；實(shí)時(shí)主接線圖；事件順序記錄；報(bào)警顯示越限；值班記錄顯示；歷史趨勢(shì)顯示；保護(hù)值和自動(dòng)控制裝置的設(shè)置顯示等。變電站投入運(yùn)行后，由于輸電量的變化，需要修改保護(hù)值、越限值等，甚至由于負(fù)荷的增加，需要更換原裝設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)可以定期打印報(bào)告和日志，打印開關(guān)操作記錄，打印事件順序記錄等。

1.3微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有自動(dòng)控制功能，保證可靠的電力供應(yīng)，提高電能質(zhì)量。電壓和頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此，電壓和無功控制的具體控制目標(biāo)如下:(1)保持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi)；(2)保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適當(dāng)?shù)臒o功平衡；(3)在保證電壓合格的前提下，電能損耗為[5]。在變電站中，電壓和無功自動(dòng)控制主要是自動(dòng)調(diào)節(jié)有載變壓器的分接頭位置，自動(dòng)控制無功補(bǔ)償設(shè)備的投切或操作條件。電力系統(tǒng)的頻率是電力質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。當(dāng)電力系統(tǒng)頻率偏移過大時(shí)，發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備都會(huì)受到不良影響。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生有功功率缺陷時(shí)，迅速切斷部分負(fù)荷，減少系統(tǒng)的有功功率缺陷，使系統(tǒng)頻率保持在正常水平或允許的范圍內(nèi)。電源進(jìn)線可分為工作電源進(jìn)線和備用電源進(jìn)線，這兩種變電站都有兩種電源供電。備用電源自投裝置是指在工作電源因故障而被切斷后，可以自動(dòng)快速地將備用電源投入工作的裝置。

2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)特性

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有三種:集中式、分層式、分散式和集中式。本文采用分散式和集中式的結(jié)構(gòu)。對(duì)于10千伏～35kV的配電線可以分散安裝在各個(gè)開關(guān)柜中的保護(hù)、測(cè)量和控制單元，然后監(jiān)控主機(jī)可以通過光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)管理和交換信息。至于高壓線路保護(hù)裝置和變壓器保護(hù)裝置，控制室仍然可以安裝集中屏幕。因此，本文采用的硬件結(jié)構(gòu)如下:(1)10kV～35kV饋線保護(hù)采用分散結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝，節(jié)省控制電纜；(2)集中組屏用于高壓線路保護(hù)和變壓器保護(hù)，控制室內(nèi)安裝保護(hù)屏，保護(hù)管理機(jī)通過現(xiàn)場(chǎng)總線通信；(3)在其他自動(dòng)裝置中，集中組屏結(jié)構(gòu)安裝在控制室或保護(hù)室內(nèi)的備用電源自投控制裝置、電壓和無功控制裝置。

3安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

3.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層和間隔層兩層設(shè)備組成，通過分層和開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度通信；間隔層由幾個(gè)二次子系統(tǒng)組成，在站控層和站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，間隔層設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控功能仍然可以獨(dú)立完成。

根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，設(shè)計(jì)方案可靠性高，易于擴(kuò)展友好的人機(jī)界面，性能價(jià)格比*。監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所：

用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控和控制管理，適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級(jí)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控；報(bào)警處理；調(diào)控；用戶權(quán)限管理；

4系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以替代常規(guī)的二次設(shè)備，變電站微機(jī)保護(hù)的軟硬件設(shè)置不僅要與監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，還要相互協(xié)調(diào)。微機(jī)保護(hù)裝置有串行接口或現(xiàn)場(chǎng)總線接口，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供保護(hù)動(dòng)作信息或保護(hù)值等信息。該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，利用數(shù)字通信的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

參考文獻(xiàn)

[1]曲仁秀，王志國(guó).10kV～35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì).

[2]馮世崗，高瑞斌，等.調(diào)度綜合自動(dòng)化管理信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)通信,2006,7.

[3]李猛，林榕.變電站綜合自動(dòng)化實(shí)施方案的分析[J].廣東電力,2006,2.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版．