(锡林郭勒电业局镶黄旗供电分局 013250)
变电站综合自动化，也就是我们常说的综自系统，是变电站二次系统的一个组成部分。也是保证变电站安全经济运行的一种重要技术手段。随着智能站的推广，综自系统和保护的界限越来越模糊，其重要性越来越高，而“五防”系统也越来越重要。重点介绍变电站综合自动化及“五防”系统。
一、变电站综合自动化系统
1．综自的概念
变电站综合自动化就是将变电站的二次设备（包括测量仪表、保护装置、信号系统、自动装置和远东装置等）的功能综合于一体，实现对变电站主要设备的监视、测量、控制、保护以及与调度通信等自动化功能。
综自系统包括微机监控、微机保护、微机自动装置、微机五防等子系统。它通过微机化保护、测控单元采集变电站的各种信息（如母线电压、线路电流、断路器位置、各种遥信等）。并对采集到的信息进行分析处理，并借助通信手段，相互交换和上传相关信息。
综自所谓的综合，既包括横向综合，即讲不同间隔、不同厂家的设备相互连接在一起；也包括纵向综合，即通过纵向通信，将变电站与控制中心、调度之间紧密集合。
2．综自的布局
综自系统按照设备的布局来划分，可以分为集中式、局部分散式、分散式三种。
（1）集中式
通过集中组屏的方式采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，并同时完成保护、控制、通信等功能。这种布局形式早期应用的比较多，因为早期综自设备技术不成熟，对运行现场的条件要求比较高，所以只能在环境比较良好的主控室中安装。
集中式布局的主要缺点是，所有与综自系统相连的设备都需要拉电缆连接进入主控室，电缆的安装敷设工作量很大，周期长，成本高，也增加了 CT 的二次负载。随着综自设备技术的成熟，已经用的很少。
（2）局部分散式
将高压等级的保护、测控装置集中安装在主控室，而将低压等级的保护综自设备就近集中安装于高压室内或专用继保小室内。这种布局形式是一种综合考虑经济性和运行环境的方案，现在较多的用在超高压变电站中。比如一个 500kV 站，分为主控室、500kV 继保小室、 220kV 继保小室，各二次设备电缆就近连接到相应的继保小室中，各个继保小室的保护测控设备间再通过光纤进行通信联系。
（3）分散式
随着保护测控装置技术的日渐提高，将保护测控装置分散安装于开关柜或机构箱成为可能。分散式布局将高压等级的保护、测控设备集中安装于主控室，低压等级的保护综自设备就直接分散安装在开关柜上，各设备之间通过现场总线或以太网进行通信。这种布局方式极大地减少了电缆铺设的工作量，提高了经济性。目前 35kV 以下电压等级的保护综自设备基本都能满足分散式要求，而 110kV 以上主要还是在主控室集中组屏。
3．综自的结构层次
关于综自的结构，我们经常说“三层两网”。“三层”自上向下即：站控层（主要指后台、五防、远动等）、间隔层（包括保护、测控装置和其它电子智能设备）、过程层（包括开关，变压器，仪用互感器等一次设备）。“两网”也就是站控层网络和过程层网络。
按照站控层网络的结构，我们可以将综自系统分为两类：三层式和两层式。
（1）三层式
按照间隔层、通信控制层、站控层，三层式结构来设计运行。其中通信控制器是整个综自系统的核心通信单元，站控层设备包括 SCADA 监控机、五防机、操作员站等；间隔层设备包括保护装置、测控装置。
三层式早期是主流结构，这种结构最大的缺点就是，间隔层设备和站控层设备的通信必须都通过通信控制器，一旦通信控制器失效，就会造成间隔层与站控层通信中断。这样通信控制器的性能就成为整个系统的通信瓶颈，随着变电站内设备的增多，通信量也越来越大，因此这样的结构也会暴露出越来越多的问题。目前已经应用的较少。
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（2）两层式
随着网络技术的发展，两层式结构逐渐取代了三层式结构。两层式省去了总控单元，只有间隔层和站控层，采用双以太网组网。间隔层的保护、测控装置直接与站控层网络相连。计时站控层或网络失效，间隔层也能独立完成就地数据采集控制功能。
对于不具备条件的分散式低压保护测控装置，采用一种折衷的方式，将其采用现场总线方式组网，再通过通信控制器接入站控层网络。这样低压保护测控装置的通信瓶颈问题依然存在。对于站内的其他智能设备（如电度表、故障录波、占用系统等）也是通过通信控制器接入站控层网络。如下图为以 RCS9700 综自系统的典型结构为例，供大家与结构图对照参考。
二、变电站“五防”系统
1、“五防”的含义
所谓的“五防”是指防止电力系统刀闸操作中经常发生的五种恶性误操作事故：（1） 防止误分合断路器；（操作指令和操作对象必须对应才能执行操作）
（2）防止带负荷拉刀闸；（开关在合闸状态下不能操作刀闸）
（3）防止带电合地刀或挂接地线；（只有开关在分闸状态才能合地刀/挂接地线）
（4）防止带地刀或挂接地线合断路器/刀闸；（只有当地刀在分闸位置或接地线已拆除后，才能合刀闸，才能操作断路器）
（5）防止误入带电间隔；（只有间隔不带电，才能开门进入间隔室）
2、“五防”的分类
现在站内常用的五防系统有模拟屏型和微机型。
模拟屏型以变电站的一次模拟屏为核心。在模拟屏工控机内预存了所有设备的刀闸操作程序，操作时将模拟预演正确的操作程序传输给电脑钥匙，从而对电气设备进行对应操作。随着微机保护的发展，模拟屏已经用的越来越少。
微机型在微机上安装五防系统，通过五防机与监控后台机通信进行数据交换，操作时在五防机上模拟预演，并传输操作票给后台机和电脑钥匙。监控系统遥控操作时根据操作票只对允许的对象进行操作，其他对象被五防闭锁。
微机五防系统智能化程度高，功能齐全、操作简单，适用于主接线复杂的变电站。微机五防系统的实现方案有很多，通常可分为一体化监控五防系统、专用五防系统。
一体化监控五防系统：在监控系统内设置“五防工作站”。将五防系统与监控系统一体化配置。远方操作时，通过“五防工作站”实现全站防误闭锁功能，就地操作时有电脑钥匙和锁具来实现。再设控设备的操作回路中串接本间隔闭锁回路。
专用五防系统：配置独立于监控系统的专用微机五防系统。两者通过实时通信交换信息。远方操作时，通过专用五防系统实现传站防误闭锁功能，就地操作时由电脑钥匙和锁具来实现。但专用五防系统与监控系统应该共享采集的各种实时数据，不应独立采集信息。
3、“五防”的操作过程
五防系统由五防专家系统、电脑钥匙、和锁具等几大部分组成。在五防系统中，已经输入了变电站一次主接线图和每一个设备的操作规则，并与监控系统实时通信。
正常运行时，监控定时向五防系统传送现场设备的实际状态（开关、刀闸的状态等）。当运行人员需要进行操作时，首先在五防系统上进行模拟（也就是开操作票），并将操作票下传到电脑钥匙。
实际操作时，当运行人员对任何一个设备进行遥控操作，监控系统向五防系统发遥控命令。五防系统根据预先编写好的操作票判断：如果操作步骤与操作票步骤一致，五防系统向
监控系统发遥控运行命令，允许操作，并通过电脑钥匙回传设备状态；如果操作步骤与操作票不一致，五防系统想监控系统发遥控禁止命令，拒绝操作。这样就起到了防误的目的。
若操作员工作站故障或监控网络同心异常，运行人员可将下载有正确操作票的电脑钥匙拿到现场，对开关、刀闸、地刀、网门等进行操作。
论文作者:闫宝栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：操作论文; 系统论文; 变电站论文; 设备论文; 通信论文; 微机论文; 间隔论文; 《电力设备》2017年第34期论文;