变电站综合自动化系统分析与设计

王展

【摘要】变电站综合自动化系统将变电站的二次设备功能进行重新组合，在使用过程中不断进行优化设计，并且对变电站系统进行有效的监督。变电站综合自动化系统设计领域十分广泛，所要求的技术比较高。本文主要对变电站综合自动化系统的主要组成部分、结构设计以及重点问题展开论述。

【关键词】变电站；综合自动化系统；分析；设计

引言

变电站是电力系统的重要组成部分，关系着电力系统的运行和经济效益的发挥。变电站综合自动化系统在我国还没有形成统一的市场标准，市场上的产品结构和类型也是不同的，这为变电站综合自动化系统的实施造成了一定的阻碍。所以提高变电站综合自动化系统的应用和拓展，有利于提高我国电力系统的发展水平，能为国家的经济建设提供更加有力的支持。

1.变电站综合自动化系统的组成

1.1 变电所

变电所是变电站综合自动化系统必不可少的组成部分之一，它对电力的综合调度起着指导和决定作用。变电所作为调度运行的主要窗口，有利于使人机之间进行有效的交互，语音报警、彩表打印等功能可以对变电站综合自动化系统进行实时监督、对可控装置进行调节，可以完成“四遥功能”。变电所通常由监控工作站、运动主站、工程师监控站这三个部分组成。

1.2 远方工程师站

远方工程师站通过MKDEN系统，可以与公用电话线进行连接，这样工程师就可以在有电话的任何地方，实现与网上的元件进行通信，还可以就地对计算机中的磁盘进行读取，通过对波长记录的分析，对远方存在的故障和问题进行诊断与分析。

1.3 就地监控工作站

变电所的监控系统是以计算机的监视系统为监控中心，可以对设备进行全程的监视、测量、控制、记录以及报警等功能，还可以实现远方控制中心和保护设备与就地监控工作站之间的通讯，實现信息和数据共享。就地监控工作站的监视系统具备的功能有：画面显示功能、记录功能、数据采集与处理功能、报警处理功能、控制功能以及顺序计录功能。

1.4 运动主站

运动主站可以利用微机技术，即MODEN技术，通过专用运动通道，从而实现在上一级调度的运动功能。这是运动主站的主要作用。

1.5 工程师主站

工程师主站有一个LONWORKS接口，这个接口的主要作用就是分别用于与录波专用网和监控网相连接。工程师主站的主要功能是：与监控网和录波网的任一元件进行通信，实施多种测试、读取数值的工作；工程师主站的就地计算机主要用途是可以把分散在各个保护装置的中录波插件数据，迅速进行记录并且存盘，而且计算机还可以与配套软件工具合作，实施多种工作。

1.6 网络层

变电站综合自动化系统是引用了国外先进的LONWORKS 网络技术，使其作为变电站内的技术。LONWORKS网络技术具有很高的可靠性，使用便捷、具有开放性、廉价性的优点，而且在网络初始化、变电所的扩建、通信网络的运行以及监视的过程中，可以使用变电站内通信网LONWORKS站内的通信网络。变电站包括两个网络，分别是故障录波专用网和监控主网。

1.7 间隔层

间隔层设立在各继电保护小间内，是继电保护监控的子站层。间隔层各间隔的设备相互独立，呈横向一次分布式布置，仅是凭借通信网进行联系，所坚持的工作目标就是在本间隔可以完成的工作绝不下放。间隔层对收集的数据进行上送，对相关设备进行测量和控制，即使中央控制出现失效，间隔层仍可以使子站的测量、保护和控制工作顺利进行；而且间隔层内，测量、控制、保护等工作可以通过一个装置全部完成。

2.变电站综合自动化系统的结构设计

2.1 分层分布式结构

在变电站综合自动化系统的分层分布式结构设计中，可以根据设备部件和功能的不同，把变电站的设备分为三层，分别是间隔层、设备层和变电站层。间隔层是按照断路器的间隔来划分的，具有测量、控制和继电保护部件的功能；设备层主要包括电流互感器、电压互感器等主要设备，还包括隔离开关、辅助触点等；变电站层包括远距离通信的远动通信机和站级监控主机，监控主机主要负责监控变电站的运行情况。

2.2 分散式结构

分散式结构是按照系统回路进行设计的，在每个开关柜上直接安装单回路的数据采集、监控单元以及微机的保护单元，这样分散式结构不仅可以节约光缆，起到合理利用资源的作用，还可以增强变电站综合自动化系统的抗干扰能力。用网络电缆连接起单回路的数据采集、监控单元以及微机的保护单元和I/O通信控制器，最终的结果导致作用单一，仅能实现数据和信息的传送。

2.3 集中式结构

上世纪90年代研制出来的集中式变电站综合自动化系统，变电站控制室内的计算机是变电站自动化的心脏和核心位置，而且其他的零部件结构负责数据的采集工作。在微机保护中，每一个保护柜都有一个相对应的单元，管理的单元的串行口和变电站自动化系统的数据采集和控制部件系统相连接，可以实现传送保护装置各种数据和参数的功能，还可以显示保护装置的定值。

3.变电站综合自动化系统的关键问题以及解决策略

3.1 测量功率的方向问题

测量功率的方向问题主要体现在四个主要方面。（1）在变压器中，电流的流入方向是正方向，流出方向是负方向；（2）容电器、抗电器等元件，以流出母线的功率作为正方向；（3）对于所有的线路，统一以流出母线为正方向，流入母线作为负方向；（4）电流没有方向。

3.2 精简优化传送调度端的监控信号

精简优化传送调度端的监控信号主要是因为信息量过于庞大、信号的选取没有标准、取消中央系统信号带来的问题这三个主要的方面。首先信息量过于庞大主要指的是变电站综合自动化系统每天产生的信息量过于庞大，所以在工作过程中，要精简数据和信息，筛选出有用数据。对于本身具有自动调节功能的直流系统，只需要将故障信号和接地信号反映给值班人员，对于其他的信号可以直接忽略；对于为专业的维护人员服务的信号，值班人员不需要了解，对于这类信号可以不用采集；对于断路器操作机构产生的信号，虽然信号比较多，但是作为调度员，只需要对总体情况有把握，不需要对每一个信号都进行了解；其次信号选取的标准首先要根据保护装置的型号和标准进行分类，对微机的保护信号统一管理；最后因为变电站综合自动化系统由于是完全自动化的管理，所以不需要安排人员进行看管。但是当变电站发生事故和异常情况时，无法进行音响警告，这时就需要安排人员进行看管。

3.3 母线电压测量问题

在正常的运行方式下，设备的母线电压测量可以正确反映各段母线电压值。但是当某台变压器停电或者变压器保护实现校验，而母线仍然运行时，这时如果将变压器的后备保护电源断开后，就不能正确反映母线的电压。当双母线的接线方式被使用时，只有一条母线正常运转，也不能正确反映母线测量的电压。所以要准确的测量母线的电，要采用独立的测量装置。

3.4 对一些信号进行特殊处理

这些信号包括保护跳闸信号、断路器位置信号、事故总信号、控制回路断线信号、预告总信号、通信状态信号以及保护装置失电信号。这些信号具有一定的特殊性，需要进行特殊的处理，才能够服务于变电站综合自动化控制系统的需要。

4.结语

变电站作为国家电网中的一个节点，对于电网整体的运行和电力的供应有重要作用。我国目前已经开始实施变电站综合自动化系统，但是就目前来看，变电站综合自动化系统依然存在着一些发展的问题，不能满足电力系统保护的所有需要。随着电力科技的发展和研究的不断深入，变电站综合自动化系统将会成为变电站发展的主要方向和趋势， 为国家电力的发展打下坚实的基础。

【参考文献】

[1] 王泽芳，董钢，景兴红等.浅谈变电站综合自动化系统的结构和优化[J].科学咨询，2012，（1）：75-76.