浅谈变电站综合自动化系统发展与功能

浅谈变电站综合自动化系统发展与功能

蓝帅云

蓝帅云

摘要：变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向地区工、农、士、商等供电的重要任务，变电站的建成，不仅增强了地区电网的网络结构，而且提供了足够的电能，从而达到使地区电网安全、可靠、经济的运行目的。变电站综合自动化系统是现代微电脑控制技术和继电保护技术完美结合的产物，是国家在电力建设中，大力倡导应用新技术、新设备的成果结晶，也是近十几年来变电站继电保护装置的一次技术飞跃。仅就变电站综合自动化系统的基本功能作以浅要研究。

关键词：变电站；综合自动化系统；发展；优势；技术

随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。为适应我国经济建设实际需要，以及变电站综合自动化系统的发展需求，急需对现有技术管理及专业分工体制进行改革，迫切要求进一步提高技术管理和运行维护人员的综合素质，更新知识结构，拓宽知识面，建立起一支高素质、具有判断处理综合问题能力的员工队伍。必须对少人值班变电站的值班员以及控制中心的运行维护人员进行定期技术培训，使其能对所辖变电站的综合自动化系统有一个全面的认识，能够分析处理一些简单的故障，有效地进行变电站日常监控、操作和维护。

变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统具有功能综合化、设备、操作、监视微机化、结构分布分层化、通信网络光缆化及运行管理智能化的特征。它的出现为变电站的小型化、智能化、扩大监控范围及变电站的安全可靠、优质、经济运行提供了数据采集及监控支持而且在其基础上可以实现高水平的无人值班变电站的管理。

1.变电站综合自动化系统的发展阶段

1.1国外发展概况

20世纪70年代末，英国、意大利、法国、西德、澳大利亚等国新装的运动设置都是微型机的个别有用16位小型计算机的，布线逻辑的远动装置已经开始淘汰。20世纪80年代以后，研究变电站综合自动化系统的国家和大公司越来越多，包括德国西门子公司、abb公司、aec公司、美国ge公司等都拥有综合自动化系统产品。

1.2国内发展概况

我国变电站综合自动化研究开始于20世纪80年代中期。1987年清华大学研制成功第一个符合要求的变电站综合自动化系统，在山东威海望岛变电站成功的投入运行。20世纪80年代后期，不少高等院校、科研单位和生产厂家投入到变电站综合自动化的研究中。90年代初，结合变电站技术改造和变电站无人值班工作的开展，出现了多种结构、功能不一的变电站综合自动化系统，现今为正向纵深发展。

2.变电站综合自动化系统的优势

由于传统变电站存在着安全性及可靠性不高、供电质量缺乏科学性、不适应电力系统快速计算和实时控制、维护工作量大且设备可靠性差的缺陷，在新建变电站中大都采用变电站综合自动化系统，提高了变电站的自动水平，实现无人值班和调度自动化管理。优势主要有以下5个方面：

（1）提高变电站的安全，可靠运行水平。自控监视、微机保护装置和微机型自动装置都使变电站一、二次设备的可靠性大为提高。

（2）提高了供电质量，电压合格率。由于变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，可以大大提高质量、合格率。

（3）简化了变电站二次部分的硬件配置。对某个电气量只需要采集一次便可以供全系统共享。

（4）提高电力系统的运行、管理水平。监视、测量、记录、抄袭等工作都是有计算机自动完成。

（5）缩小变电站占地面积，减少总投资；减少维护工作量，减少值班员劳动量；提高变电站无人值班管理水平。

3.变电站综合自动化系统技术

3.1新技术的运用

3.1.1数字信号处理（dsp）技术

数字信号处理（dsp）技术推广应用以来，以直接交流采样为基础的微机保护和远动装置，不同程度地将保护、自动重合闸、故障录波、故障测距等各种自动装置的测量和控制集成在一起，构成了综合自动化系统的技术基础。通过数字信号处理，计算出各相电流、电压、电流方向、故障电流，精度可达0.2％。不仅解决了测量和计量问题，并可通过对有关计算值的分析计算，构成各种保护功能。

3.1.2面向现场的变电站综合自动化系统技术

面向现场的变电站综合自动化系统技术真正具备了无人值班的条件，保护的工况可由scada（监视控制和数据采集）系统监视，保护的投切和定值的选择，可在调度中心由调度员来遥控。保护定值的修改、故障录波和故障测距数据的收集，可通过计算机通信，在管理信息系统（mis）上由保护人员来操作。面向现场的变电站综合自动化系统，取消了大控制室，需要相应的工程设计相配合；与可控保护单元及scada系统的结合，需要运行管理体制相配合。

3.1.3可编程序控制器（plc）技术

可编程序控制器（plc）设计采用了模块化，使程序的开发难度大大降低，同时也增强了软件的可读性和可移植性，为变电站实现无人值班的要求提供了成功的解决方案。改造后的变电站，能通过现场的可编程序控制器（plc）和上位机的监控平台实现“四遥”功能，具备实时监测与监控、事故记录、实时及历史趋势图、报表等功能，从而实现变电站的现代化管理，提高变电站运行的安全、可靠性，并减少系统维护工作量和提高管理水平。

3.2整个系统的数字化、集成化、标准化当前变电站自动化的发展趋势将会不断朝着高集成化、数字化、标准化方向发展。随着集成电路和计算机技术的飞速发展，各种新型的大规模集成电路将会进一步应用在继电保护和测控装置上，这些新器件的应用将使保护和测控装置的电路板更加小型集成化。高集成化可以使装置通信、数据存储及处理能力更强，降低成本，减少故障率，有利于实现统一的运行管理。变电站自动化系统将逐步向产品标准化方向发展。具体表现在：产品基本功能设计和要求的标准化及产品的对外接口和通讯协议的标准化，变电站内不同厂家的设备可以做到互换互连，“即插即用”增加了用户选择变电站内各类设备和更换设备的自由度，同时不满足标准化设计的厂商将被逐步淘汰，使变电站自动化专业逐步走向良性的发展。

4.结论

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电站在电力系统中起着至关重要的作用。有些变电站中还由于存在无功平衡、系统稳定和限制过电压等因素，需要装设同步调相机、并联电容器、并联电抗器、静止补偿装置等，随着用电负荷的不断增长和负荷密度的加大，变电站的电压等级和容量不断提高，对供电可靠性的要求也越来越高，为此需要提高变电站的自动水平。

现今我国变电站自动化技术已经达到一定的水平，提高了对变电站电气设备和电力系统进行监视、控制和保护的自动化、智能化水平、提高了保护、控制的可靠性和电力系统的安全水平。新建变电站无论电压等级高低，基本采用变电站自动化系统。许多老变电站也通过改造实现变电站自动化。

参考文献：

[1]刘维仲.《中小型变电站-电气设备的原理与运行》.科学出版社.1991

[2]李佳斌，王诚.数字技术在电力系统网站的应用[j].科学时代.2008