摘要：智能变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势；另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。
关键词：智能变电站；综合自动化；发展目标
1 综合自动化系统概述
1.1智能变电站
智能变电站主要包括一次系统和二次系统。其中一次系统主要完成电能的传输、分配和电压变换工作；二次系统则是完成对一次设备及其流经电能的测量、监视和故障的告警、控制、保护以及开关闭锁、厂站远动系统等工作。常规变电站的二次系统主要包括继电保护、故障录波、当地监控以及远动四部分。
1.2智能变电站综合自动化
1.3智能变电站综合自动化的优越性
1.3.1传统的变电站存在的问题
1.3.1.1现代电力系统对变电站高安全性、可靠性要求高，传统变电站无法满足；
1.3.1.2供电质量（主要指电压、频率和谐波）无法得到科学保证；
1.3.1.3占地面积大，增加了征地投资；
1.3.1.4不适应电力系统计算快速性和控制实时性的的要求；
1.3.2变电站采取综合自动化技术的优越性与传统的变电站相比，变电站采取了综合自动化技术，则具有以下优越性：
1.3.2.1变电站运行时安全性、可靠性水平得到大幅度提高；
1.3.2.2提高供电质量，提高电压合格率；
1.3.2.3简化了变电站二次部分的硬件配置；
1.3.2.4提高电力系统的运行管理水平；
1.3.2.5缩小变电站占地面积，减少总投资；
1.3.2.6减少维护工作量，减少值班员劳动量；
1.3.2.7有利于提高变电站无人值班管理水平。
2.智能变电站综合自动化系统可分为集中式、分布式和分散分布式
2.1集中式系统结构
集中模式一般要用功能和配置很强的计算机系统，各功能模块与硬件无关，用模块化软件连接实现。在硬件方面，集中采集信息，集中处理运算，各个控制单元的信号都用控制电缆送到主控室。其主要优点是信号采集处理集中，这种模式扩充性和维护性都较差而且投资大。
2.2分布式系统结构
分层分布式在逻辑上将变电站自动化系统划分为三层，即管理层（所级监控单元）、站控层和间隔层（间隔单元）。间隔层中各数据采集单元、控制单元（I/O单元）和保护单元分散安装在开关柜上或其它一次设备附近，各单元设备相互独立，通过通信网络互连，并与管理层和站控层通信，能在间隔层完成的功能，一般不依赖通信网络（如保护功能本身不依赖通信网络）。采用装设前置机，专门处理由各功能模块采集的信息，并将处理好的信息送到主机，以提高整个系统的处理能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆各单元之间用网络电缆或光缆连接起来构成一个分散式的监控系统，各单元相互独立，互不影响。整个功能模块集中于一个装置内，各机箱之间仅有通讯电缆连接，机箱与开关柜的连接可在出厂前作为开关柜的元件之一进行安装。这种系统的优点是：节省电缆，有很强的抗干扰能力，压缩了二次设备的占地面积。该模式在安装配置上即可就地分散安装，也可在控制室集中组屏或分散组屏。分层分布式结构由于没有外部电缆引接，施工中二次电缆敷设工作量大为减少，消除了施工中的人为事故因素，也减少了相应的投资。
2.3分散分布式结构
分散分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构采用的较多，主要原因是：利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便。
3.智能变电站综合自动化技术的关键技术
3.1通信技术方面
目前，变电站以及调度中间多是应用循环式与问答式的规约。其中，循环式规约的传输模式具有较强的独立性，个别数据在传输期间若是有差错，可通过下一个循环数据进行补救，但此种规约同时也具有3个缺点，分别为奇（偶）效检验错的能力不足，信道有效利用率低、传送数量大则时间长。另外，问答式规约对于通道的适应性较强，对于通道的占用率较高，且传送数据的速度十分快。同时，这一种规约也具有缺点。例如对通道具有较高的要求，并且响应事故的速度跟不上等，其中IEC60870-5-103规约、IEC60870-5-104规约等为目前较常应用的规约。
3.2抗干扰技术方面
不少综合自动化系统均是以220V交流作为监控装置供电电源，在交流供电系统上，通过采取多项措施抵抗干扰。例如氧化锌压敏电阻、不间断电源UPS、电源滤波器、隔离变压器等。对于外部干扰，由于其产生于综合自动化系统的外部，所以在消除时可通过屏蔽与减少感应耦合来降低外部的干扰。
3.3采集数据、处理技术
变电站监控主站在数据采集上要求，在确保交流量不失真的前提下进行传递，并确保数据精确度。其中，监控主站所采集的相关数据有多个方面，其中包括有刀闸状态、断路器状态、母线电压低压侧的三相电流、继电保护（包括保护状态、保护信号等）等[4]。另外，在数据的处理上，包含了多项处理内容，例如分析计算变电站的运行参数等。
3.4人机联系、继电保护
保护装置属于自动化系统中的一个有机部分，在原则上，保护装置和自动化系统之间应处于相对独立的状态。通常需要确保电磁的兼容指标对于干扰具备较强的抵抗能力，通过独立控制电源与设置专有的熔断器进行保护，从而保护CT、测量CT之间的独立性。可在线对定值、参数等进行修改，并附上事故的采样报告、动作记录等。如此一来，变电站的工作人员便可借由屏幕掌握变电站运行的动态情况，并对信号复归、远方控制、当地控制、报警界限等进行实施设置，还可打印出相关的数据，对信息进行长期保存。
4.智能变电站综合自动化发展方向
随着综合自动化技术的发展，“无人值班”变电站、智能变电站已经成为变电站的新发展方向，在变电站实施过程中，国内普遍采用站内监控，以远动数据采集和控制为基础，电网调度控制和保护相独立的形式，这更加符合国内国情。而站内监控、保护和控制相结合的变电站自动化形式难以提供清楚的事故分析和处理界面，所以暂时没有被运行部门所接受，但是随着技术发展，该形式的自动化变电站具有强大的优越性。
结语
智能变电站综合自动化的发展是各种智能化装置发展的产物，未来的智能变电站自动化系统将在新的技术的带领下更好的满足电力系统稳定运行的需求，同时为智能电网的实现打下坚实的基础。
参考文献：
[1]丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2010.
论文作者:李超,高解放,王宇翔,张兆鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/15
标签：变电站论文; 规约论文; 单元论文; 智能论文; 自动化系统论文; 分布式论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第29期论文;