（中国能源建设集团广东火电工程有限公司）
摘要：随着通讯技术和微机技术等科技的运用，不仅改变以往的二次设备形式，也在缩减变电站的用地面积、减少电缆量、降低成本、实现信息共享、简化系统等方面改变了以往变电站的运行风格。由于上述的优势，电为综合自动化系统己被电力行业完全接纳，用于提高电网的管理水平。本文从继电保护综合自动化系统角度，论述了系统的相关知识，为同业者对电力的探究提供了依据。
关键词：变电站；自动化系统；继电保护
1 引言
电气综合自动化系统(简称电力综自系统)是指在各种硬件措施和自动化装置的基础上，利用数据分析、通信技术、控制技术和处理技术对变电站的各类功能进行组合与优化，取代了人工操作方式，在综合管理方面实现了智能化管理，实现了低误差率，提高了变电站运行的可靠度。由于我国用电需求的增大，对电网运行的要求也越来越高，能够获得准确详细的变电站和电网运行数据，进行集中操作、集中控制和反事故措施等，通过无人值守的方式，不仅避免了人工操作的失误，又能提高效率和电网运行的安全性。
从上世纪九十年代开始国外各大知名电气公司，例如西门子公司、通用公司、ABB公司等都不断推出各种成套的综自系统，我国随着数字化设备的不断使用与发展，变电站综合自动化系统也被广大的电网用户所接受。在电网中使用综自系统有两个主要优势:(1)变电站可实现无人值守，减少一定的人工成本。(2)在高中压的变电站中使用综自系统可综合多种技术，采用更加可靠的控制系统，提高运行的安全性。
2变电站综合自动化系统设计原则
随着各种高科技技术的运用，综自系统的结构体系也随之发生改变，其功能、性能与可靠性等都得到提升，变电站的综合自动化系统结构主要有集中式的结构形式、全分散式的结构形式、分层分布式的结构形式。
2.1集中式结构形式
集中式是指用功能比较强大的计算机向外增加多个I/O接口，对变电站的开关量和脉冲量等信息进行集中采集和处理，依次完成微机的监控、自动控制及保护等功能。集中式系统并不是只有一台微型计算机。大多数集中式系统是由不同的计算机完成微机的保护、监控和调度等功能，只是不同的微型计算机承担的任务有所不同。例如一台微机保的计算机可能需要承担多个回路的低压线路微机保护计算；数据的采集与处理等多个任务等，集中式系统的结构如图所示：
图1 集中式结构形式
集中式结构具有如下优点:(1)可臥对变电站的数字量、开关量、模拟量信息进行实时采集，完成变电站的实时监控、数据采集、打印、制表等功能；(2)可从对变电站的进出线和主要设备进行保护；(3)体积小、结构紧凑，较大的减少了用地面积；(4)成本低，对于小规模的变电站较为实用。
集中式结构的缺点:(1)功能较为集中在少数几台计算上，如果一台微型计算机出现差错或故障，对电网和变电站的运行影响较大。只有采取双机并联的运行方式可提高集中式系统的可靠性；(2)组态太呆板，对于不同规模的变电站或者不同的主接线，集中式系统的硬软件都需要重新设计，造就工作量过大；(3)软件设计较为复杂，修改和调试工作太繁琐；(4)与常规的一对一保护方式相比，集中式系统不够直观，且与维护和运行人员的习惯不同，这种系统较适用于逻辑较为简单的保护。集中式系统在许多方面的处理都不够理想，在微机技术出现之后，综自系统的结构也得不断的改进。
2.2全分散式结构形式
硬件结构是一个完全分散式的综合自动化系统,以母线、断路器、变压器等一次主设备为安装单位,在一次主设备的开关屏上就地分散安装控制、巧护、闭锁、输入/输出等单元,主控单元在主控制室内，与这些分散的单元通过现场总线进行通信,主控单元通过网络与监控主机进行联系。这种完全分散型结构的综合自动化系统的主要特点如下:
1. 完全依主设备分散安装系统部件。
2.能够节约控制室的面积。
3.能够节约二次电缆的使用
4.系统综合性强。
2.3分层分布式结构形式
在分层分布式结构的变电站综合自动化系统中,整个变电站的一次、二次设备分为3层,即设备层、间隔层和变电站层。在所分的3层中, 设备层位于0层，间隔层为1层, 变电站层称为2层。变电站综合自动化系统主要在1层和2层,即间隔层和变电层。设备层主要指变电站内的变压器和断路器、隔离开关及辅助节点,也包括电流互感器、电压互感器等一次设备。间隔层一般按断路器间隔来划分,具有测量、控制部件或继电保护部件。控制、测量部分完成该单元的监控、测量、联锁、操作控制及事件顺序记录等功能；保护部分完成该变压器或电容器或单元线路的故障记录、保护等功能。变电站层包括远动通信机、站级监控主机等。变电站层设局域网和现场总线,使各主机之间、监控主机与间隔层之间能够交换信息。
图2 分层分布结构形式
3 变电站综合自动化系统功能
3.1实现对复杂故障的准确定位
有三种装置的测距原理：一种是单端电气量法，这种方法也叫A型测距法。它是用来测量故障行波脉冲的，通过计算母线和故障点之间来回反射的时间差进行测距。这种方法节约了资金投入，不需要两端通信联络，但由于反射影响其线路的末端，导致测距的结果会有偏差。第二种方法是两端电气量法，这种方法也叫D型法。此方法通过测量故障行波脉冲到两端母线的时间差来进行测距。这种方法测距结果比较可靠，测量原理较简单；但在测量时，需要在线路上设装置，要在两端的位置上设装置后才能够进行通信联络。第三种方法叫E 型法，能记录暂态电流行波测距，这种方法测距是通过记录故障下重合闸产生的暂态电流行波波形。
图3 行波测距传播示意图及波形图
3.2 继电保护系统的事故分析与事故恢复
在系统的运行过程中，很可能出现事故，有时问题较小，可以很快就处理，但有的时候出现的问题较大、较严重。比如，在很短的时间出线跳闸的情况很多，系统内很多线路都出现了跳闸，这就超过了继电保护系统的自身适应能量，系统此时就不能很适应地运行，系统此时会出现不能配合的状态。这时候处理事故恢复系统，就要多方面的考虑，包括一次运行方式运行是否合理，保护能否安全有针对性的排除故障。我们从电网继电保护综合系统中，可以分析解决这些问题，通过系统中灵敏度、配合关系的分析，进行远程改定值，从而让保护系统适应当前状态。下面以典型装置的功能元件为例，一般装置都是由失灵保护装置、综合重合闸装置、充电保护装置、死区装置等构成，构成这样的装置，当各种线路的跳闸时能够完全可以应对。
3.3实现继电保护装置的状态检修
大量统计数据表明，大部分情况下由于制造厂家的质量问题，才会导致设计中存在一定缺陷、二次回路维护状况不佳等情况，，进而使继电保护装置行使错误的命令与错误的动作。现在大部分运用的是微机型继电保护装置，这种装置有很强的存储故障和自检功能的功能，因此完全能够利用继电保护系统来实现自身装置的检修。
3.4实现对继电保护装置的可靠性分析
通过与继电保护管理信息系统交换服役时间、保护配置、各种保护装置的异常率及正动率等信息，电网继电保护综合自动化系统可实现对系统中运行的继电保护装置进行可靠性分析。当某种保护信号传输装置出现问题时，并且暂时无法解决，通过降低此类装置的可靠性评价，能够减轻系统对此类保护的依赖，使周围系统配合保护。
3.5变电站继电保护综合自动化的前景展望。
实现变电站继电保护综合自动化有很好的前景，但又受现有条件的局限，传统继电保护的一些特征，如预先整定、实时动作等，这些原有继电保护系统的很多属性并不适应，整定计算工作又相当复杂，保护定值要求较高，要能适应所有会出现的运行方式的变化，一定会出现一些问题，下面我们就来具体看一看：
（1）出现保护动作延时现象，这就大大缩短了保护的范围。（2）出现许多影响较大的保护必须退出运行的情况，因为如果这些受运行方式影响较大，运行方式一旦变化，就不能自由运转，所以被迫要退出。比如，四段式的零序电流保护受此影响，就只能退出大部分功能，只能无配合地使用后面两段的功能。（3）运行方式出现了变化，会影响到配合，所以也可能会出现的问题是，因为运行方式方面考虑不全面，而完全失去了配合。（4）最后还可能会出现，系统被迫运行受限的情况，一次系统运行的方式被迫受到限制。
4 结束语
以上分析了继电保护系统自适应存在的问题，也是在实际工作中较常遇到的，如果要让继电保护系统，在电气设备运行中更大的发挥作用，上面的问题就要逐一克服解决，因为这不仅关系到设备自身的安全，也关系到整个生产的运行能不能保障的问题，所以这就要求继电保护工作要严密、要认真、要精准可靠。
随着电网智能系统的发展，变电站综合系统已经被广泛的应用在电企和工业中，而各大综合自动化系统生产厂家也不断的设计和更新自己的产品，提高企业的竞争力。但是受到产品质量、企业自身的限制队及系统更新速度的影响，每种综合自动化系统的可靠巧都有所差别。而这些都会制约日后综自系统的发展的规范化，不可避免给设计带来问题。因此，在工程实践中应该对系统的功能、设备、接口以及操作流程进行规范化，提高变电站及电网整体水平。并且随着数字化的发展，对变电站的综合自动化系统的提高也有促进作用，对变电站的发展具有长足的影响。
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论文作者:陈理寿
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/18
标签：变电站论文; 系统论文; 自动化系统论文; 继电保护论文; 结构论文; 电网论文; 装置论文; 《电力设备》2016年第8期论文;