摘要:随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统应运而生并逐步发展，对提高整个电力系统运行的可靠性和经济性起到极大的促进作用。
关键词：变电站；自动化系统；应用
电力系统是一个连续运行的系统，电能的生产、传输、分配和消耗都是同时完成的。为掌握电网运行状态，保障电力设备的安全运行，向用户提供合格的电能，需要对电网进行监视、控制和调节。因此电力网安全可靠运行及其电能质量与电力系统的自动化水平密切相关，而电力网的自动化水平主要表现为变电站自动化系统。
一、变电站自动化系统的结构
1.集中式系统结构
变电站自动化系统的集中式结构通常采用具有大量I/O接口的计算机，集中采集变电设备的开关量和模拟量信息，并集中进行数据分析和处理，同时完成信息报送、继电保护和自动控制等功能。集中式系统需要功能较强的计算机作为运行平台。其中前置计算机负责运行信息的输入输出、控制、保护及监测等功能，后台计算机负责数据处理、显示、打印及远方上传等功能。集中式系统的组态不灵活，对于不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计。
2.分布式系统结构
分布式变电站自动化系统由多个分散的二次装置通过网络构成统一的自动化系统，各个装置既可以独立工作又可以相互协调工作，在通信协调的基础上实现对变电站自动监视和控制。根据变电站的控制层次和对象可分为站控层、间隔层和过程层。站控层由系统主机、工作站、通信服务器和保护管理机等设备构成计算机网络，提供变电站内运行的人机联系界面，形成变电站运行监视控制中心，并将信息上传调度中心和集控中心。间隔层通常包含微机保护装置、测控装置、自动控制装置和其他智能电子设备等。一个间隔层设备只能对应一个间隔，站控层设备则可以访问多个间隔或为多个间隔提供数据。过程层由互感器、合并单元、智能操作箱等构成，为间隔层和站控层设备提供访问接口，完成实时信息采集、运行设备状态检测和操作控制命令的执行等功能。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。
分布式结构根据间隔层设备安装位置可分为集中式、分散式、分散与集中式相结合三种形式。间隔层设备集中组屏的系统称为集中分布式结构，间隔层设备分散安装在每个间隔一次设备的系统称为分散分布式结构。分散与集中式相结合的自动化系统结构是指35kV以下的间隔采用分散布置、110kV以上设备集中组屏的自动化系统，目前被广泛应用于变电站中。分散分布式结构是以一次主设备，如开关、变压器和母线等为安装单位，将测控、保护等单元分散就地安装在一次设备上。站控单元通过通信网络与各一次设备相连，组成以太网与上位机和远方调度中心通信。分散式结构是今后智能化变电站发展的方向，一方面是分级分散式的自动化系统具有前所述的突出优点；另一方面，随着电光传感器和光纤通信技术的发展，为分散式的综合自动化系统的研制和应用提供了有力的技术支持。
二、变电站自动化系统与电网调度自动化系统
1.电网调度自动化系统
电网调度自动化系统是在发电厂和变电站之上的自动控制系统。它以电力系统发输电为控制与管理对象，具备数据采集与监视、发电计划与控制和网络分析等功能的计算机控制系统。电网正常运行时，调度人员通过调度自动化系统监视和控制电网参数，使之符合规定，保证电力系统的正常运行和电能质量。在对电网实现安全监控的基础上，通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源、多发电、多供电的目的。当电网发生故障时实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生，以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。
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2.变电站自动化系统与电网调度自动化系统
变电站自动化系统是基于变电站的二次设备实现对变电站内设备和电网运行工况进行实时测量、监视、自动控制和保护的功能，并与电网调度中心进行通信的综合性自动化系统。电网调度自动化是用来监控整个电网运行状态的电网管理系统，狭义上相对于厂站自动化又称为主站自动化，而广义的调电网度自动化系统包含主站自动化和厂站自动化（即变电站自动化系统）。从广义角度而言，变电站自动化系统是调度自动化系统的基本组成部分；从狭义角度而言，变电站自动化系统是调度自动化系统的监控对象。
调度自动化系统主要通过专用通道或者电力调度数据网与厂站自动化系统进行通信。调度自动化系统的主网络和前置数据采集网通常采用双以太网结构，通信规约遵从IEC61970和IEC61968系列标准。变电站自动化系统的站层和间隔层通信总线采用基于以太网的IEC61850系列标准，调度自动化系统与变电站自动化系统之间的数据通信采用IEC60870——TASE.2或扩展的IEC61850系列标准。
三、智能化变电站
1.智能化变电站
智能化变电站指信息采集、传输、处理、输出过程完全智能化的变电站，基本特征为设备智能化、通信网络化、运行管理自动化等。智能化变电站有以下主要特点：一次设备智能化采用数字输出的电子式互感器、智能开关（或配智能终端的传统开关）等智能一次设备。一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。二次设备网络化二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息，取消控制电缆。运行管理系统自动化应包括自动故障分析系统、设备健康状态监测系统和程序化控制系统等自动化系统，提升自动化水平，减少运行维护的难度和工作量.
2.智能化变电站自动化系统的结构
2.1过程层
过程层一次设备和二次设备的结合体，主要包括开关、互感器、变压器、电容器等一次设备及各种传感器，或者说它是指智能化电气设备的智能化部分，它的主要功能是：运行设备的状态参数检测；开关量的输入/输出；模拟量的采集和操作控制命令的执行与驱动。
2.2间隔层
间隔层主要是指各种智能化的保护和测控部分，它的主要功能是：汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备的保护控制功能；对数据采集，统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高通信通道的亢余度，保证网络通信的可靠性。
2.3变电站层
变电站层主要包括监控主机，通信控制机和调制解调器等设备。它的主要功能是：通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登陆历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接受调度或控制中心有关控制命令并转向间隔层、过程层执行；在线可编程的全站操作闭锁控制功能；站内当地监控，人机联系功能；对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数功能；变电站故障自动分析和操作培训功能。
结语
变电站自动化技术是提高电力系统自动化水平和实现电网运行管理现代化的基础。随着智能电网建设的不断推进、特高压电网的布点不断增加，电网的结构和运行方式将越来越复杂，越来越依赖于自动化系统，同时也不断促进变电站自动化技术向前发展。微机保护、电能量采集、调度数据网、自动稳定装置等系统都已成功运用于电力系统中，变电自动化系统将涵盖更广的范围和提供更多的应用。
参考文献：
[1]李丽华。综合自动化和数字化变电站技术[J].云南电力，2012,40（1）：85-87.
[2]周殿赫。变电站综合自动化技术发展现状综述[J].电气时代，2011,（9）：82-83
论文作者:常文超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：变电站论文; 自动化系统论文; 电网论文; 设备论文; 间隔论文; 分散论文; 结构论文; 《电力设备》2017年第33期论文;