摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也日趨完善。文章介紹了變電站綜合自動(dòng)化的基本概念，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通信方式和能實(shí)現(xiàn)的基本功能及變電站自動(dòng)化的發(fā)展前景進(jìn)行了分析。
　　關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；集中式結(jié)構(gòu)；分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；分層分布式結(jié)構(gòu)
　　一、概述
　　電網(wǎng)是一個(gè)不可分割的整體，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(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)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。
　　二、變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式
　　目前應(yīng)用較廣泛的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。
　�。ㄒ唬┘�中式結(jié)構(gòu)
　　集中式結(jié)構(gòu)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是指采用不同檔次的計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行計(jì)算與處理，分別完成微機(jī)控制、微機(jī)保護(hù)和一些自動(dòng)控制等功能。由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測(cè)等功能，后臺(tái)機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國(guó)內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：
　　前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能。
　　軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。
　　組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。
　�。ǘ�）分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　按變電站被監(jiān)控對(duì)象或系統(tǒng)功能分布的多臺(tái)計(jì)算機(jī)單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分散給多臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。分布式模式一般按功能設(shè)計(jì)，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運(yùn)算處理的瓶頸問(wèn)題。各功能模塊(通常是多個(gè)CPU)之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。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。分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自問(wèn)世以來(lái)，顯示出強(qiáng)大的生命力。目前，還存在著抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問(wèn)題等。
　�。ㄈ�）分層分布式結(jié)構(gòu)
　　按變電站的控制層次和對(duì)象設(shè)置全站控制級(jí)——變電站層(站級(jí)測(cè)控單元)和就地單元控制級(jí)——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
　　該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是按照變電站的元件，斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)。將變電站一個(gè)斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和控制等功能集中由一個(gè)或幾個(gè)智能化的測(cè)控單元完成。測(cè)控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好地實(shí)現(xiàn)了部分故障不相互影響，即將危險(xiǎn)分散，當(dāng)站級(jí)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)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(jí)仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級(jí)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(zhǎng)期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。
　　可擴(kuò)展性和開(kāi)放性較高，利于工程的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡(jiǎn)化了調(diào)試維護(hù)。
　　三、常見(jiàn)通訊方式
　　目前國(guó)內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無(wú)論RS-232C、EIA-422/485都無(wú)法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用部分地緩解了便電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時(shí)依然顯得捉襟見(jiàn)肘，以太網(wǎng)的應(yīng)用，使通訊問(wèn)題迎刃而解。常見(jiàn)的通訊方式有：
　　1．雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機(jī)模式，主要是用于220～500kV變，在實(shí)現(xiàn)上可以是雙控機(jī)+雙服務(wù)器方式，支撐光/電以太網(wǎng)。
　　2．單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)模式。
　　雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機(jī)模式。
　　3．單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機(jī)模式。
　　四、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能
　�。ㄒ唬┪�機(jī)保護(hù)
　　微機(jī)保護(hù)是對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(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(dòng)裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：故障記錄；存儲(chǔ)多套定值；顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ�；與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動(dòng)作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號(hào)。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對(duì)時(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。
　�。ǘ�）數(shù)據(jù)采集及處理功能
　　數(shù)據(jù)采集及處理功能包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。
　　1．狀態(tài)量采集。狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號(hào)及變電站一次設(shè)備告警信號(hào)、事故跳閘總信號(hào)、預(yù)告信號(hào)等。目前這些信號(hào)大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過(guò)通信方式獲得。
　　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，電流和有功、無(wú)功功率值。饋線電流，電壓和有功、無(wú)功功率值。
　�。ㄈ�）事件記錄和故障錄波測(cè)距
　　事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動(dòng)作序列記錄，開(kāi)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(cè)距計(jì)算，再將數(shù)字化的波型及測(cè)距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。
　�。ㄋ模┛刂坪筒僮鞴δ�
　　操作人員可通過(guò)后臺(tái)機(jī)屏幕對(duì)斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無(wú)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。
　　（五）安全監(jiān)視功能
　　監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)采集的電流、電壓、頻率、主變壓器溫度等模擬量，設(shè)定警告限位，在運(yùn)行中不斷進(jìn)行越限監(jiān)視。如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)記錄和顯示越限值和越限時(shí)間。
　�。�六）人機(jī)聯(lián)系功能
　　顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤(pán)構(gòu)成了人機(jī)聯(lián)系的橋梁。變電站采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)行人員面對(duì)顯示器的屏幕，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)，就可以對(duì)全站的運(yùn)行工作狀況和運(yùn)行參數(shù)一目了然，可以對(duì)全站的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等進(jìn)行分合閘操作。
　�。ㄆ撸�數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理功能
　�。�1）運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)；（2）遙信信號(hào)監(jiān)視和處理；（3）限值監(jiān)視和報(bào)警處理。
　　五、結(jié)語(yǔ)
　　通過(guò)以上分析，可以看出變電站綜合自動(dòng)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)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(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對(duì)電力質(zhì)量的要求越來(lái)越高，使得變電站自動(dòng)化管理和無(wú)人值守已是一種必然趨勢(shì)和必然選擇。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]楊澤羽《變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)探討》電力系統(tǒng)自動(dòng)化
　　[2]黃益莊《變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)》中國(guó)電力出版社
　　[3]張惠剛《變電站綜合自動(dòng)化原理與系統(tǒng)》中國(guó)電力出版社

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