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摘要：综合自动化系统是变电站安全可靠、节能经济高效运行的核心保护控制系统，其保护控制性能水平的高低直接决定着整个变电站电能调度分配的综合效率及其运行调度的可靠性、实时性和精确性。近几年变电站综合自动化系统在工程投入运行给变电站规划设计、安装调试、运行管理、检修维护等环节均带来了一系列的经济技术性能变革。本文研究的变电站综合自动化系统从满足变电站二次继电保护各类测控保护功能要求，同时使整个系统具备控制精度高、实时响应速度快、数据传输容量大、保护动作安全可靠、运行灵活性和可扩展性强、检修维护方便等优点进行构筑，从而大大提高变电站运行的经济可靠性。
关键词：变电站；综合自动化系统；实时监测；微机测控保护
变电站综合自动化系统是一个集电力电子技术、计算机技术、电力通信技术等为一体的复杂大系统，本文结合变电站综合自动化系统建设的基本要求，对设计方案、配置及功能实现、以及实际调试过程中应注意的问题进行分析。通过对整个变电站综合自动化系统结构功能的分析研究，保证变电站具有较高的运行调度管理自动化水平，促进其安全稳定、节能经济的高效运行。
1. 变电站微机综合自动化保护单元的硬件工作原理
微机保护单元首先通过模拟量输入端口动态采集系统中电流互感器CT和电压互感器PT中系统实时运行的电流、电压模拟信号，经低通滤波电路过滤掉信号中的干扰信号脉冲，经采样保持电路进行信号预处理，送到微机保护功能单元的多路模拟量开关中，再经过模数转换电路A/D转换成微机中央处理器CPU能够识别的数据信号，经处理器单元内部相应数据处理算法，获得对应的运算结果，不仅可以实时监测系统各种现地电气设备的综合运行工况，还可以动态判断系统是否存在故障或事故，以及故障或事故的可能发生地点。
2.综合自动化保护系统设计目标
变电站按“无人或少人值班值守”设计目标进行综合自动化保护系统设计，主要功能单元包括：
（1）远动终端交流测控单元、站内计算机实时监控系统、以及变电站远动通信工作站；
（2）构筑与变电站远动交流信息采样数据信息有关的变送器、数据信息测控单元、功率总加器及电压电流互感器相应的二次交流信号测量回路；通过系统中相应智能监测电子仪器仪表获得各监测对象实时运行波动数据信息，对数据进行实时运算分析，且各控制对象的控制数据及监视仿真模型必须是一个一一映射的控制对象，并是可测可控对象；
（3）变电站全站电能计量装置，并配置不同电力用户用电信息相关采集和终端监控子系统；
（4）设立相应的网络安全系统，保证整个变电站电力调度数据网接入数据和网络通信数据的安全；
（5）配置变电站全球定位系统接收子系统，实现对变电站的远程调度管理和实时调控；
（6）配置变电站综合自动化系统专用电源设备，从节能降耗等方面配置变电站专用空调等设备；配置可视化动态全站监视系统，提高变电站运行可靠性和安全性。
3.变电站远动及计算机实时监控系统设计
站控层中的站内计算机实时监控系统应按照变电站综合自动化系统设计要求，设计出具有遥测、遥信、遥控、遥调、运行事件顺序记录、故障录波分析、故障测距分析、电力运行生产统计计算、以及报表打印等人机互通多种功能，实现变电站运行管理人员在中控室就能掌握系统中各种电气设备运行工况状态，并能通过远动命令完成对应的远程操控功能。站内计算机实时监控系统还应根据防止“误操作”要求，配置相应的逻辑闭锁判断程序，并与各受控电气设备相应的操作回路进行直接串联，以提高整个变电站综合自动化系统运行的可靠性。
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4.数据信息传输和通信通道设计
变电站综合自动化系统中的站内远动系统通信网络按光纤以太网单网结构进行设计，即每个现地间隔层智能电子设备IED通过对应通信通道直接与系统光纤以太网进行互联，并远程传输到系统站控层计算机实时监控系统中进行相关运算分析、命令生成和远程调控。
5.变电站综合自动化系统实现功能
根据变电站在系统中的重要性和电力负荷对其供电综合质量水平的要求，110kV变电站综合自动化系统在建成后应具有实时监测控制、电压（无功）综合动态调节控制、低频减负荷控制等功能。
6.微机保护变电站综合自动化系统设计原则
变电站综合自动化系统应该包括数据采集、数据运算分析处理、数据远程实时通讯、数据储存显示、图形生成显示、监视控制功能、事件记录、报表生成打印、报警提示、系统故障自检等功能。因此，在对变电站综合自动化系统进行设计时，应该根据变电站的实际情况，遵循相关标准规范设计原则，从变电站在系统中的重要性、系统方案技术经济性、运行安全可靠性等方面进行全面分析考虑。变电站综合自动化系统在方案设计过程中，其系统基本功能应在能全面代替传统变电站二次系统的基础上，通过结构优化、多功能智能电子设备IED、通信网络等系统的构建，将变电站继电保护、测量、控制保护、监视、远程调度等多功能，按照分层分布式结构体系，构筑完善的变电站综合自动化系统，有效提高变电站运行技术经济。
7.变电站综合自动化系统设计方案
（1）远动与计算机实时监控系统
变电站综合自动化系统采用远动方案，即变电站运行管理人员可以通过调度监控系统、后台实时监控主机、以及就地控制模块实现对现代智能电子设备的动态操作。
（2） 间隔层的构成及功能
变电站综合自动化系统间隔层由各种微机保护装置和智能电子设备IED共同组成，它们均具有RS485和CAN总线数据通信接口。变电站主变保护屏、线路保护屏、电容器保护屏、电动机测控保护屏等保护装置通过屏蔽双绞线或光纤通信网络接入通信层智能通讯装置中，为后台监控系统提供变电站运行的各种模拟量、数字量、开关量、远程调度等数据信息。
（3）站控层的构成及功能
变电站综合自动化系统站控层按照双机热备用模式，由一台工程师站和一台后台监控计算机共同组成，并通过网络交换机和光纤以太网进行互联，实现两者功能间互备用。当变电站在运行时，站控层中后台计算机实时监控系统负责与通讯管理主机进行所采集到的系统运行实时数据信息交换，并对数据进行综合运算分析处理。当后台监控主机对数据信息进行完全运算分析后，就会根据系统需要实时存储历史数据，并根据远动工作站要求远程传输各类实时和历史数据信息，同时将系统提供的各类远动命令通过通信层通讯主机返回到间隔层中的微机保护功能系统，完成各类远动命令操作调控。
8.变电站综合自动化系统的应用
变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着重要作用。而变电站综合自动化系统为提高变电站安全稳定运行水平，降低运行维护的成本，提高经济效益，向用户提高质量的电能服务广泛应用到各个现代化变电站中。
9.结语
变电站综合自动化系统将变电站的二次设备经过多功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术，自动化技术，现代电子技术，通信及信号处理技术，从而实现对整个变电站的主要设备和输电、配电线路的监视、检测、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。随着技术的不断进步与完善，以及技术人员技术水平的不断提升，变电站综合自动化技术将在电力行业领域发挥更大的作用。
参考文献
[1] 路文梅.变电站综合自动化技术(第二版)[M]. 北京:中国电力出版社,2007.
[2] 张惠刚编著.变电站综合自动化原理与系统[M]. 北京:中国电力出版社，2004.
[3] 李国厚.变电站自动化的功能设计原则[J].继电器，2002，30（1）：30-33.
论文作者:陈超洪
论文发表刊物:《中国电业》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/15
标签：变电站论文; 自动化系统论文; 实时论文; 系统论文; 数据论文; 微机论文; 监控系统论文; 《中国电业》2019年第06期论文;