摘要：变电所综合自动化技术因其高效、可靠、实时、经济等运行特点，目前已广泛运用于我国城乡电网的建设与改造之中。随着变电站综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。本文将对110kV变电站的电气自动化设计进行探讨。
关键词：110kV；变电站自动化；系统设计
引言
在我国常见的自动化系统有两种结构方式：集中式结构。集中式结构是将采集到的模拟量、开关量和脉冲量等信息进行集中处理与计算，完成微机监控、保护和自动控制功能。分层分布式结构。将变电站从上至下分为站控层、通信层和间隔层。间隔层将回路的数据采集、保护和监控综合为一个装置，安装在数据源现场的开关柜上。每个回路对应一个装置，装置间相互独立，通过光纤或电缆与站控层监控主机通信，由主机对其进行信息交换和管理。
变电站自动化技术，即广泛采用微机保护和信息处理技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状态量及一些非电量信号。经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制的集合体和全过程，从而实现数据和资源共享，提高变电站的整体效益。
1变电所综合自动化系统的应用现状
我国从60年代开始研发变电所自动化技术以来，历经几个发展阶段，终于研制出具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征的综合自动化系统。通过近20年的发展，变电所综合自动化技术已具备了计算速度快、采集信息全、可靠性高以及监控简便、易于操作等诸多优点，既提高了无人值守的运行效率与可靠性，又大大减低了电力系统的建设成本，目前已成为我国变电所建设的 主要模式和无人值守技术的主要发展方向。
2变电站自动化系统的特点
1.1功能综合化
变电站自动化系统综合了站内除交、直流电源以外的二次设备，微机监控子系统综合了过去的仪表屏、控制屏、模拟屏、远动及信号等装置的功能；微机保护子系统则代替了二次回路中常规的继电器及其逻辑回路。变电站自动化系统的应用简化了站内的二次接线和整体结构，降低了变电站建设投资。
1.2二次设备网络化
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的 I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
1.3 运行管理系统自动化
变电站运行管理自动化系统包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、数据信息分层、分流交换自动化。变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
2变电站系统的功能设计
2.1自动化系统的继电保护功能
变电站自动化系统的继电保护功能是变电站自动化系统的核心组成部分和关键技术。通过继电保护功能能够实现对变电站继电设备状态的监控和保护。一旦变电站继电设备运行状态出现异常，继电保护功能便会启动保护机制。其中包括：发电机保护、变压器保护、母线保护、电气线路保护等。继电保护功能降低了电力系统发生故障的可能，在故障发生时，能够实现最小范围和最短时间，自动将故障点与设备进行隔离以及切除，消除隐患，保障供电正常。继电保护功能的技术特点是具有选择性、灵敏性、可靠性、速动性。选择性指故障发生时能够仅选择将故障设备切除，不影响其他正常设备。速动性指以最快速度切除故障，缩短故障时间，降低设备损坏程度，及时稳定设备运行。灵敏性指的是在电力系统出现故障或异常时，能够快速启动保护机制，并正确做出反应动作。可靠性指的是继电保护功能具有安全性和信赖性，不会做出错误反应，错误动作必然会给电力系统带来危害，影响正常供电。
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2.2自动化系统的信息采集功能
变电站自动化系统的信息采集功能为变电站的后续管理和运营提供了科学依据和研究数据。通过信息采集功能能够实时掌控整个变电站的运行状态和设备装备，信息的传递通过远程通信系统完成。变电站的有效管理离不开信息采集功能。但为了避免变电站自动化系统出现故障，导致采集到的信息失真，变电站运行时仍需留守人员，出现故障时，及时对自动化系统进行维护，并直接进行人工跳合闸，确保变电站的正常运行。
2.3自动化系统的设备监视及报警
2.3.1 具有报警功能。
变电站自动化系统故障监测功能和报警功能在发现设备故障时会发出警报，并将故障信息送达调度中心，调度中心便可利用反馈回的故障信息及时找到故障点，并对故障点进行必要的隔离与维护。
2.3.2 具有设备监视功能。
变电站自动化系统的设备监控功能，能够实现对设备的自动监控和控制保护，如：电气线路监视、母线监视、变压器监视等。变电站自动化系统在对相关设备进行监视时能够自动生成监视记录，为后续维护提供依据。
3110kV变电所综合自动化系统的设计与实现
3.1站控层
站控层设备由监控主站、远动主站和数据库服务器组成，并通过以太网的连接构成变电所内局域网，可实现就地监控，远动及数据共享服务等功能。
3.1. 1后台系统
NSC后台系统基于客户/服务器(Client/Server)体系结构，由服务器系统和客户机系统组成，是数据采集、处理、存储等的主要人机界面，可完成各项信息的显示查询等功能，使值班人员实现对全所内设备的运行监测和操作控制，保障了系统的开放性和数据的一致性。
3.1.2前置系统
前置系统由NSC通信处理单元构成。通信处理单元在逻辑上是位于间隔层和站控层间的元件，可上传间隔层采集的状态量及下传站控 层下发的各种操作指令，并负责变电所与远方调度中心之间的监控数据的传递。
3.2间隔层
间隔层保护控制设备选用NSP788及NSC681作为监控保护装置，可独立完成对间隔层设备的保护、测量和控制任务。
3.2.1NSC681测 控 装 置
NSC681是一款新型间隔层智能I/O测控单元，适用于6kV，10kV，35kV，110kV，220kV，500kV等电压等级,并适应目前国内外流行的分散式变电站控制潮流。其核心部分是一个强大的DSP处理器，硬件采用多处理机技术，处理机为3位处理机。NSC681是分散型的监控装置，可实现遥测、遥信（电度）、遥控、遥调功能，既可以集中安装，也可以直接安装在中低压开关柜上，分散安装时可以节省大量的二次电缆，减少了接线的工作量 。
3.2.2保护测控装置
NSP788保护测控装置以高性能32位DSP+ARM双处理器为核心的硬件平台，集保护、测量、控制、信号和通信功能于一体，可集中组屏 安装于控制室，也可就地安装于开关柜内。并提供友善的大液晶、汉化人机界面，操作方便、高效、可靠。各保护测控功能可灵活配置出口，由软件逻辑阵列实现，最多可提供3高速以太网作为自动化通信的接口，也可提供双485通信接口。
4结语
110kV变电站自动化系统建设对我国电力发展有着积极的促进作用，虽然目前我国对于110kV变电站自动化系统正处在研究阶段，但随着投资力度的加大及研究的不断深入，不久的将来110kV变电站自动化系统将逐步成熟起来。变电站自动化系统将成为我国未来变电站发展的必然趋势。
参考文献
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[2]刘程.变电站综合自动化技术探讨[J].黑龙江科技信息.2009(28):81.
[3]吴锦.110k V变电站综合自动化系统设计方案 [J].湖北电力.2001(1).
论文作者:叶庆华
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/17
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