变电所自动化控制系统应用与分析

冯岩

【摘 要】近年来，随着我国经济的快速发展，而国家不断地加大对基础设施的建设，电网投资与建设的规模亦不断扩大，对电网的安全、稳定、高效、智能化运行亦提出了更高的要求，尤其是随着当今世界电力电子技术地高速发展，变电所的自动化程度已愈来愈高。在此背景下，应运产生了一种自动控制及无人化运行的系统——变电站综合自动化系统。利用计算机控制技术、网络通信等技术，变电所的自动化控制系统将变电所的一次、二次设备（包括数据采集、运行控制、保护、ATS自动转换设备等）进行功能块整合、分组和优化，以实现对变电所设备进行在线实时测量、监视、控制、记录。

【关键词】变电所;自动化控制系统;应用;分析

引言

变电所自动化控制系统应用在变电所中可以使变电所更加安全可靠，可以大大提高变电所的运行效率，促进电网系统的现代化建设。基于此，该文分析了当前变电所自动化的发展现状，通过分析理清思路，找到解决问题的方法，进而推动变电所自动化的不断发展和完善。

1变电所监控系统的基本功能

1.1采集与处理数据

主变运行温度、母线电压、电流、功率因数等参数采用数据采集单元进行实时数据的采集和处理。微机系统通过采集以上数据，对数据库进行更新。

1.2控制功能

控制功能包括对变电所各电压等级断路器、消弧线圈、主变风机、控制无功补偿接触器等进行就地与远程控制。

1.3报警事件处置

控制系统有两种报警类型，一：提示性报警，二：事故性报警。前者包括设备状态一般性异常报警、数据超限、主站、从站的某个单元、模块状态异常等，后者包括非操作引起的断路器跳闸、保护联锁开关动作等等。

1.4时间顺序记录事件功能

计算机监控系统以ms级时间单位对断路器状态、主变参数、一、二次线路参数、保护元件的动作信号信息进行采集并记录，并能在显示器上进行显示及打印机上进行打印。

1.5在线统计计算

根据采样的实时数据，能够计算每一时间间隔的的电压值、电流值、有功功率、无功功率、有功系数、主变温度值、开光量动作状态等，并给出以上数据的按年、月、日进行划分的分时段统计数据。比如电压、电流的最大值、最小值，功率因数的合格率等。

1.6显示及打印画面

变电所配电系统一次接线图、直流系统图能够在显示器上显示，能够显示统计数据、某些关键数据历史变化曲线、某些报警事件，能够打印历史数据、报警记录等等。

1.7系统的自我诊断和自我修复

监控系统能够在线实时诊断系统的硬件、软件运行情况，一旦发现异常，即能生成并发出报警信息。自我诊断的范围包括：主站、从站系统、I/O单元、模组、外设、软件故障等，非严重的提示报警，系统可以进行自我修復。

1.8平日管理功能

平日管理功能指负责计算机监控系统的专业工程师对系统进行的日常检查、管理、维护、更新优化等工作。包括功能维护管理和数据库维护管理两方面内容。功能维护管理包括自动化控制系统的启动停止控制，对各种应用功能运行状态的监测，各种应用数据的显示图表的加载、生成和编辑。数据库维护是工程师对数据库中的应用参数进行增删和修改。

2变电所自动化控制系统应用

远程监视。在变电所端，摄像机采集的图像信号，通过图像采集终端进行压缩编码成为数字信号，再经过光纤网络传送至局MIS网，使图像信号在网络上实现共享，各监控站通过网络对图像信号进行软解压或硬解压;即可实时调用远方变电所端的图像信息。（2）安全监测。当变电所发生异常情况（如：非法闯入、火灾等）时，安装在变电所的红外防盗探头或烟感探头便会向报警控制器发出报警信号并汇报报警发生的地址，此时报警控制器通过图像终端主机立即切换事故发生点的图像画面，同时开始就地录像并自动向监控端报警。（3）信息交互。将图像系统音视频信号网络共享化后，通过各变电所的摄像机、音视频输入输出设备等多媒体工具，可以对当地的视频信号和声音信号进行交互采集，监控主机只要加装多媒体视频卡，通过对信号的解压，便可调用图像和声音。（4）系统自检。通过图像控制主机定时对摄像机、报警器等主要设备发送监测信号，以检查设备的运行情况，判别设备的正常与否。同时网络服务器定时发送广播信号，通过回应信号的接收情况判断整个网络各个站节点的工作情况，如发现故障立即启动报警程序，并在画面上提示故障信息。

3主要问题的分析研究

自动化在变电所的应用现实问题随着科技的飞速发展，信息技术用于电网建设已经成为必然趋势。变电所综合自动化在变电所中的应用，大大提高了变电所自动化程度，确保运行稳定。但在实际运行中也存在一定问题，主要体现在以下几个方面。第一，系统功能尚不完善。目前，在变电所综合自动化系统选择的设备中，普遍存在着系统功能欠缺、性能不达标等问题。个别厂家受经济利益的驱使，对综合自动化设备质量把控不严格，忽视了产品性能和实用性。第二，接口不一。在集成自动化系统中，不同的系统单元需要不同的产品，但不同产品的接口却不匹配。不同通信接口的生产模式和使用规范各不相同。在设计和生产时，制造商根据自己的实际情况进行生产和加工，将不同的系统单元集成到同一个系统单元中，需要工作人员来解决连接问题，这对于系统组装来说是非常耗时的，迫切需要解决。第三，系统传输规约和传输网络缺乏规范的统一标准，难以正确选择。目前，在电网系统中，对以太网通信还没有明确的规定，对以太网通信设备也没有统一的标准，这在通信连接和后期安装维护时会带来一些不必要的麻烦。

4变电所自动化的应用

第一，将实时数据引入信息管理系统。目前此项技术尚未大规模地应用，技术上也有待进一步完善。这种系统通过将信息打包，分解成多个数据库，然后对接接口，将数据转换成管理信息系统能够读出数据，进而实现转换。第二，增加远程安全启动功能。综合自动化系统可以实现远程遥视，在监控室就可以监控所有设备，但是，目前只能进行监控而不能立即自动采取措施。因此，必须要研发自动警戒必要时能自启动安全设施的功能。第三，输入信息数据的实时处理。变电站综合自动化系统是利用计算机技术对各种技术进行采集和处理，在计算机屏幕上显示各数据的相关处理结构，实现对变电站运行状况的实时监测。这样可以帮助工作人员及时、全面地掌握相关信息，能及时发现问题并作出适当处理。此外，它还具有自动报警功能，能够及时检测故障，最大限度地降低故障的影响。

结束语

变电站自动化系统的广泛应用，对变电站实现保护监控系统的升级换代、提高变电站的自动化程度、实现调度自动化和自动抄表、建设无人值守变电站和减人增效等方面，发挥了积极的、至关重要的作用。变电站微机综合自动化系统，是20世纪90年代发展起来的多专业综合技术，以计算机为基础实现变电所现代化管理，从而改变传统变电所的主体结构和值班维护方式，充分体现出现代化生产的特点，是当代电网发展的必然趋势。

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（作者单位：中油电能集团供电公司杏南运维部张铁匠巡视操作队）