无人值守变电站自动化设计

无人值守变电站自动化设计

裴一菲

（国网冀北电力有限公司迁安市供电分公司河北唐山064400）

摘要：常规自动化系统采用常规远动方式，充分利用原有的二次设备，实现无人值守的模式。这种系统中保护和远动相对独立，结构简单，便于远动和维护，节省资金。这种变电站自动化系统的缺点是系统不具备自诊断能力，对二次系统本身的故障无法检测。

关键词：无人值守；变电站；自动化；设计；分析

1导言

变电站综合自动化，变电站的二次设备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等综合性的自动化功能

2变电站综合自动化系统

利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统代替了常规的测量和监视仪表，代替常规的控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。通过变电站各种设备间相互交换信息，数据共享，实现对变电站运行进行自动监视、管理、协调和控制，提高了变电站保护和控制性能，使变电站运行更为可靠，改善和提高了电网的控制水平。同时也使变电站设计合理、布局紧凑、运行更加安全可靠。目前，国内外变电站自动化系统设计上大体可分为三种结构形式:集中式、分散式和集中与分散式相结合。

2.1集中式

初期的变电站自动化设计都是采用集中式结构。这种结构的设计方法是将设备按其不同功能进行归类划分,形成若干个独立系统,各系统分别采用集中装置来完成自身的功能,这种结构方式的缺点是资源不能共享,设备设置重复、且运行的可靠性低,功能有限,也不能大量节省电缆、屏柜和占地面积,因而这种结构方式并没有得到广泛的推广应用。

2.2分散式

这种结构方式一般是按一次回路进行设计。首先将设备按一次安装单位划分成若干单元。将控制单元、微机保护单元、数据采集单元安装在户外高压开关附近或户内开关柜内。然后将各分散单元用网络电缆互连,构成一个完整的分散式综合自动化系统。这种分散式结构具有很多优点:各个功能单元上即有通讯联系,又相对独立,便于系统扩展,便于维护管理,当某一环节发生故障时,不致于相互影响。此外，它的抗电磁干扰性能强，可靠性高,可以把电度计量、测量表计、控制、保护、远动合为一体，可使数据统一，避免设备重复设置，在二次设计上能最大限度地减少二次设备的占地面积和节省大量电缆及接线。

2.3集中与分散结合

这种结构方式介于集中式与分散式两种结构之间，目前国内应用较多。这种结构方式具有分散式结构的全部优点，由于采用了集中式组屏，有利于系统的设计、安装与维护管理。因而具有以下特点:

一是就地安装，节约控制电缆，通过现场总线与保护交换机交换信息。二是高压线路保护和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装在控制室或保护室内，同样通过现场总线与保护管理机通信，使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，对可靠性较为有利。三是其他自动装置中，备用电源自投装置和电压、无功综合控制装置采用集中组屏结构，安装于控制室或保护室中。四是电能计量。采用电能管理机采集各脉冲电表的脉冲量，计算出电能量，然后送给监控主机，再转发给控制中心；或采用带串行通信接口的智能型电能计量表，通过串行总线，由电能管理机将采集的各电能量送往监控机，再传送给控制中心。

3综合自动化系统

变电站综合自动化系统集变电站保护、测量、监视和远方控制于一体,替代了常规的变电站保护、仪表、中央信号、远动装置(RTU)等二次设备,通过变电站各种设备间相互交换信息,数据共享,实现对变电站运行自动进行监视、管理、协调和控制,提高了变电站保护和控制性能,变电站运行更为可靠,改善和提高了电网的控制水平。使变电站设计合理、布局紧凑、运行更加安全可靠。更为重要的是变电站综合自动化的发展,为电网综合自动化的发展和深入提供了广阔的天地。从国内外的发展趋势看,变电站的设计走综合自动化已势在必行。

目前,国内外变电站综合自动化系统设计上大体可分为三种结构形式:集中式、分散式、集中与分散式相结合。

一是集中式结构：集中式结构是将设备按其不同功能进行归类划分,形成若干个独立系统,各个系统分别采用集中装置来完成自身的功能。集中式结构一般由一个或两个CPU实现对整个变电站的保护、监视、测量、远动的集中控制。集中式控制系统的优点是：构成较简单、主机控制系统集中、便于分配调度各种实时任务、响应速度快、节省投资；其缺点是：主机系统负荷繁重、主机单CPU可靠性不高。为了提高可靠性,一般采用双系统互为备用。

二是分散式结构：这种结构方式一般是按一次回路进行设计。首先将设备按一次安装单位划分成若干单元,将控制单元、微机保护单元、数据采集单元安装在户外高压断路器附近或户内开关柜内。然后将各分布单元用网络电缆互联,构成一个完整的分散式综合自动化系统。这种分散式结构具有很多优点:各个功能单元上既有通信联系,又能相对独立,便于系统扩展、便于维护管理,当某一环节发生故障时,不至于相互影响;此外,它的抗电磁干扰性强、可靠性高,在二次系统设计上能最大限度地减少二次设备的占地面积并节省大量电缆及接线。

三是集中与分散结合式结构：这种结构方式介于集中式与分散式两种结构之间,形式较多。目前国内应用较多的是分散式结构集中式组屏。这种结构方式具有分散式结构的全部优点,由于采用了集中式组屏,有利于系统的设计、安装与维护管理。因为中低压变电站的一次设备比较集中,所以此种结构方式比较适用于中低压变电站。

4结论

无人职守变电站采用变电站自动化系统具有明显优越性；分层分布式综合自动化系统有利于系统扩展的方便性和灵活性；现场总线技术适合于城市电网和农村电网中新建的小型无人职守变电站；计算机网络技术是应推广的一种通信系统发展模式，特别适合于通信数据量大的变电站建设项目。

参考文献：

[1]尹琪彬.浅析35kV变电站无人值守自动化系统设计与研究[J].江淮水利科技,2014,06:41-42.

[2]尹琪彬.浅析35kV变电站无人值守自动化系统设计与研究[J].电气传动自动化,2015,05:52-54+60.

[3]吴娜,郭银景.井下采区无人值守变电所综合自动化系统设计[J].山东科技大学学报(自然科学版),2011,05:90-95.