（广东电网有限责任公司潮州供电局）
摘要：随着我国社会经济的不断发展和科学的不断进步，变电站综合自动化系统逐渐成为未来电力的发展趋势。变电站综合自动化系统是通过自动化设备收集和分析变电站控制运行信息，运用计算机快速处理能力，对变电站实现远程操作和控制，是保证变电站安全稳定运行的技术性手段。
关键词：综合自动化技术；变电站；应用分析
随着我国社会经济的不断发展和科学的不断进步，变电站综合自动化系统逐渐成为未来电力的发展趋势。变电站综合自动化系统是通过自动化设备收集和分析变电站控制运行信息，运用计算机快速处理能力，对变电站实现远程操作和控制，是保证变电站安全稳定运行的技术性手段。在我国，电力系统承担着电压转换和电能分配的主要任务，其综合自动化系统可以通过相应的技术来实现变电站的功能组合和优化控制，从而使变电站的管理发展趋向于集保护和监控于一体化的综合自动化管理。变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备（包括控制，信号，测量，保护，自动装置，远动装置）利用微机及计算机通信技术经过功能重新组合和优化设计，对自动控制，测量，运行操作及协调的综合性自动化系统。
1、变电站综合自动化系统的特点
变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备利用计算机技术、通信技术、自动控制技术对其进行各项数据的分析，并对线路控制、线路检测和运行协调起到改善作用的系统。是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，是自动化技术、计算机技术、通信技术等高科技在变电站领域里的综合应用。变电站综合自动化系统具有以下四个特点：
（1）数据模块化
由于应用了通信技术和电子技术，使得变电站中各个控制系统能更加精准地收集和共享数据信息，并实现数据模块化的信息交流，对比起传统变电站的运行管理效率有了大幅度的提升，投入使用前合理计算电压、电流、功率、角度等关键数据，是信息的测量、保护和控制都向着数字化和智能化发展。
（2）功能综合化
由于应用了通信技术和电子技术，使得变电站中各个控制系统能独立运行，通过网络又可以实现数据共享，在整个系统方案的指导下能优化各个子系统的功能。
（3）运行管理智能化
变电站中需要维护的运行设备多，出现故障的几率也比较大。在变电站设备和技术不断发展的情况下，需要不断优化运行效率，提高运行管理水平，综合自动化系统在运行程序复杂的情况下能智能建立数据库和信息库。
（4）操作监视可控化
在变电站系统的实际运行管理过程中，由于未遵守规范，可能造成故障发生时无法及时采取相应措施，所以变电站综合自动化系统的操作监视工作变得相当重要，在主机或者工作站上显示所有系统的操作记录，使变电站的运行管理工作更加方便。
2、变电站综合自动化的优点
传统变电站存在的主要问题：
（1）安全性、稳定性、可靠性开始满足不了现代电力系统的要求；（2）电能质量，如电压、频率和谐波，缺乏科学的保证；（3）变电站占地面积大，建设成本较高；（4）无法适应现代电力系统快速计算和实时控制的需求；（5）运行管理水平和自动化管理水平低；（6）运维工作量大，设备可靠性较低。
变电站实现综合自动化的优点：
（1）系统的安全性、稳定性、可靠性得到了大幅度的提升；（2）电能质量大幅度提升；（3）最大程度简化了变电站二次部分的硬件配置；（4）提高了电力系统的运行管理水平；（5）减少变电站占地面积，降低了建设成本；（6）运维工作量减少，节约了劳动力；（7）提高了变电站无人值班的管理水平。
3、变电站自动化的结构模式
随着网络通信技术的飞速发展，变电站综合自动化系统一般由微机保护、防误闭锁、信息集成、远程操作、信息管理、监控系统等功能模块组成，基本满足无人值班变电站的要求。运行的模式已从有人值班变电站转变为巡维中心。目前，国内外变电站综合自动化系统，大致上存在以下几种模式。
（1）集控中心模式
这种模式大多适用于110kV变电站，有多个子站系统需要进行监控。其保护、监控等功能模块能独立完成对各个子站系统的监控，集控中心配备多台主机和远方工作站等模块。分站系统配置主备前置机，通过光纤连入集控中心的监控主网。集控中心内的所有配置接入监控网的方式有直接接入或者通过交换机接入两种方式。典型的集控中心变电站自动化系统模式如图1所示。
图1 集控中心模式
（2）三层模式
三层传统模式一般适用于规模比较大的110kV及以下变电站，全站间隔设备距离应在300米内，能满足多个操作员同时进行操作。典型的三层模式变电站自动化系统模式如图2所示。这种结构主要是将变电站从上到下分为三层，即间隔层、站控层和通信层。间隔层：就是在现场运行的那些设备的数据采集，保护和控制装置，例如保护控制柜，多功能电表等。他们是和一次设备联系最紧密的，实际的数据采集，设备控制都是由它们来完成。通信层：间隔层和站控层的数据需要通过一些通讯电缆或光缆进行传输，中间还得有一些通信设备，比如通信管理机，交换机之类的，用来负责数据的分发和传输，以及原始数据的存储等。站控层：其实我们通常所说的后台了，包括电脑，打印机监控屏幕等等。在这一层要对搜集上来的数据进行一些应用开发，以便显示在终端屏幕上；一些遥控指令也从这一层发出去，通过通信层最后送到间隔层去执行。三层传统模式的组成特点是变电站综合自动化系统功能模块基本集成在监控主机、操作站上运行；交换机、远动工作站互为备用，既保证了系统的安全运行又便于检修。
图2 典型的三层模式变电站自动化系统
（3）两层直联模式
两层直联模式一般用于110kV电压等级变电站，且规模较大，具有多个操作员工作的功能。其组成特点是保护、测控装置通过以太网方式直接连接监控网，通过前置机接入监控网，必要时也可以通过以太网直接接入监控网。远动工作站通过远动专线连接远方调度，目前，远方站都是通过防火墙接入路由器再通过网路与调度端相连接的。典型的两层直联模式变电站自动化系统模式如图3所示。
图3 典型的两层直联模式变电站自动化系统
（4）分层分布式结构模式
结合了集控中心模式、三层传统模式、两层直联模式的分析，结合变电站实际运行情况，设计出来分层分布式结构，采用站控层和间隔层组成，该系统具有操作简单、设备简化、投资成本低，占地面积小的优点。该系统以线路、变压器等对象作为目标，逐一将测量、保护、控制等功能结合起来，在确保实现各种功能的情况下统一设计在同一装置中，不但减少了设备、节约了成本，还能减少占地面积，符合现代节能环保的新思路。变电站主控室内的计算机，以现场总线为媒介，串联起现场单元部件，进行通信联系。典型的分层分布式变电站自动化系统模式如图4所示。由图4可以看出，变电站层布置有控制中心、打印机、网络适配器等元件。间隔层布置有多个线路监控保护、主变监控保护、主变后备保护和电容器保护等元件，系统底层网络采用CAN总线技术把变电站层和间隔层连接起来进行数据和通讯的联系。
图4 典型的分层分布式变电站自动化系统模式
4、变电站综合自动化系统的功能
（1）微机保护功能
这里所说的微机保护实际上是指变电站相关设备的保护，但不包括变电站的线路保护、变压器保护。一旦变电站相关设备的保护出现故障，系统就能自动将发生故障的部位以及状况，以及可能出现的原因通过监控传达到控制主机上，这样工作人员就能够依据相关的故障类型采取相对应的措施。
（2）数据采集及相关处理
数据采集及处理作为自动化系统重要的组成方面，是整个系统中的重要部分，主要有状态量采集、脉冲量采集、模拟量采集三个部分组成。其中状态量采集主要包括分接头型号、变电站设备投、事故跳闸信号等相关内容。脉冲量采集一般用于计数器作为主要工具，通过计数器的检测结果更好地实现对电能的检测。模拟量采集线路电压、有功功率、频率和相位等方面的信息。
（3）事件记录和故障录波测距
事件记录包括保护动作顺序记录和开关跳合记录。变电站故障录波有两种实现方式可以采用，一是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波形及测距结果送监控系统由监控系统存档分析。另一种是集中配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。
（4）控制和操作功能
操作人员可通过后台机屏幕对断路器、变压器分接头、电容器组投退等进行远方操作，为了防止系统故障时无法操作被控设备，在设计时应保留人工分合闸手段。
（5）防误闭锁功能
（6）系统自诊断功能
系统内各插件应具备自诊断功能，并把数据输送到后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障和缺陷，指出故障位置。
（7）数据处理和记录
历史数据的形成和保存，是数据处理的主要内容，主要有断路器动作次数、断路器切除故障时的截断容量和跳闸次数累计数、输电线路的有功和无功、变压器的有功和无功、母线电压的最大值和最小值、独立负荷的有功和无功、控制操作及修改定值的记录。
（8）人机联系系统自诊断
系统内部各插件具有自诊断功能，自诊断信息也想被采集到的信息一样周期性地送往后台机和远方调度中心。
5、总结
变电站综合自动化是一项提高变电站安全可靠运行、降低运行成本、向用户提供高质量电能服务的措施。变电站综合自动化系统是通过自动化设备收集和分析变电站运行工况，基于计算机的快速运算能力和分析的能力，实现都变电站的远程操作控制，为变电站的安全、可靠运行提供了有效的技术保障手段。
参考文献
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论文作者:谢霖
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/28
标签：变电站论文; 自动化系统论文; 模式论文; 操作论文; 系统论文; 设备论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第2期论文;