刍议110kV变电站综合自动化技术

刍议 110kV变电站综合自动化技术

石燕华

福建新鸿腾电力科技有限公司 福建福州 350000

摘要：作为电力系统中不可或缺的重要环节，变电站在电能转换与电能分配中扮演非常重要的角色，对保证电网安全与运行经济有举足轻重的作用。 变电站综合自 动化对提升变电站安全稳定运行、 最大程度降低运营成本、提升经济效益有非常大的促进作用。

关键词：110变电站；综合自动化；电力系统

变电站综合自动化是指利用微机技术对二次设备(包括控制、保护、测量、信号、自动装置和远动装置)进行功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，它是自动化、计算机、通信技术在变电站领域的综合应用。

1.变电站自动化的现状

变电站二次设备按功能分为四大模块：继电保护及自动装置；仪器仪表及测量控制；当地监控；远动。四大模块功能的各自不同的发展及其功能的相互渗透，为变电所自动化提供了多种多样的实现模式。

一是保护加集中RTU模式。继保及自动安全装置、仪器仪表独立运行；中央信号盘及控制盘与继保及自动安全装置通过接点连接；有人值班，定时抄录值班记录；变电站运行有异常时通过电话与调度联系。控制功能：控制开关、分接头等。通信功能：与当地监控通信，与远方调度通信；有人值班，运行当地监控，定时抄录运行记录；变电站运行有异常时通过RTU及电话与调度联系，调度可以远方监控变电站运行情况和遥控变电站设备。继保及自动安全装置、仪器仪表独立运行。

二是保护加分散RTU模式。继保及自动安全装置、仪器仪表独立运行；分散RTU，面向对象,单元式设计，功能有数据采集功能：完成模拟量、脉冲量、数字量、信号量采集。控制功能：控制开关、分级头等。通信功能：与当地监控通信；继保及自动安全装置通过串口与当地监控通信;当地监控与调度通信；有人值班，运行当地监控，变电站运行有异常时通过当地监控及电话与调度联系，调度可以远方监视变电站运行情况和遥控变电站设备。

2.变电站自动化的发展

变电站自动化提出至今经历了：即非微机化的常规分散式系统和微机型自动化系统。80年代中期，随着计算机技术的发展和引入，变电站传统的二次设备发展成微机型的二次设备。

一是分层分布成为潮流。变电站自动化系统纵向分层：站级层、网络层、就地层：每层按功能或安装位置横向分布。站级层横向按功能分布为当地监控和继保功能及远方监控和继保功能。站级层功能分布的形式取决于网络层的结构。当地监控功能作为当地运行人员的人机交互窗口，以图形显示、报表打印、语音报警等各种方式实现当地“四遥”即对系统运行状况如潮流、电度、开关状态等进行实时监视，按需及“五防”要求控制开关及刀闸的跳合，按需调节档位，以及有关MIS系统。

二是网络层完成信息传递和对时功能，通过信息交换，实现信息共享，减少变电站的重复配置，简化设备之间的互连，从整体上提高变电站自动化系统的安全性和经济性。

三是就地层主要是继保、监控设备层，可组屏也可分布在各继电保护小间内即安装在开关柜上，继保、监控既可以各自独立也可以合二为一。它对相关一次设备进行保护、测量和控制，协调就地层、站级层、远方终端的操作要求，对采集的信息进行处理上送，并在站级层、远方终端控制失效的情况下仍能完成保护、测量和控制功能。

四是三层之间的关系。站级层、网络层、就地层既相互独力又相互联系，站级层功能的实现依赖于网络层和就地层的完好性，但是就地层功能的实现，特别是继保及自动安全装置功能的实现决不能依赖于网络层、站级层的完好性。

3.现场设备功能的相互渗透

随着变电站自动化的发展，各专业技术相互渗透，已没有非常明显的界限，问题的处理需要各专业人员协同配合，否则将阻碍变电站自动化技术的发展。

一是低周减载的分散化。低周减载将分散到线路出线、110kV主变的中低压侧后备保护、35kV主变的低压侧后备保护等，从而形成低周减载的网络。

二是小电流接地选线的分散化。分散式的小电流接地选线是指每一条线路都在系统发生一点接地时计算本线路的零序突变量电压或电流，并由监控主站汇总各线路计算结果后作出分析判断，并给出信号。因此将小电流接地选线分散到出线保护中，不能单独完成选线功能，必须依赖就地层所有出线保护装置、网络层、站级层的完好性，将所有出线同时刻信息汇总后，才能作出正确判断。将小电流接地选线分散到出线保护中,可以独立实现自动或手动接地探索,通过跳闸和重合来进行。

三是同期操作的分散化。传统的集中同期方式接线复杂，因而取消了集中式同期接线，可将手动或遥控同期功能分散到保护装置中，或分散到单元式测控装置中，每条线路利用本线路的同期检测回路由软件实现同期操作。

四是母线保护的分散化。传统母线保护必须把母线所有的AT二次集中到母线保护装置中，母线保护的出口又必须连接到母线上各元件跳闸回路，因此接线复杂。母线保护能否分散到线路保护中，并通过专用网络传递信息，实现母线保护功能，是一个有待研究的问题。由于母线保护的重要性，因此母线保护的分散化成为一个争论的焦点。

五是故障录波的分散化。故障录波的作用为，分析继保及安全自动装置的动作行为。分析故障过程、故障类型、故障水平、故障远近等。因此故障录波的分散化不能影响变电站自动化的可靠性，但是怎么分散才能达到故障录波的应有作用是值得考虑的。目前重要的变电站在独立的分散故障录波出来之前，应考虑采用集中式故障录波。

六是电压和无功的控制。电压和无功的控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组、电抗器组、同步调相机等方式实现。操作方式有：手动、遥控、自动。

七是“五防”操作及操作票。防误闭锁方式基本有：简单的挂锁、机械连锁、电磁锁、程序锁及微机防误系统等。将“五防”功能由就地层本身实现，达到本单元“五防”功能；将“五防”功能由当地监控和远动主站本身实现，达到系统级“五防”功能。

八是GPS对时问题。传统GPS对时是由GPS同站级层对时然后通过网络层对就地层设备广播对时，此方法缺点是就地层设备对广播对时的响应不一致导致对时精度不能真正满足SOE的要求，因此应将GPS直接对就地层设备对时。

九是保护测控一体化。对低压设备或农网设备，可以将保护、测控合二为一，当然TA回路要分开，以保证精度要求。一体化装置必须优先满足继保及安全自动装置的四性要求。未来有可能将智能仪表、电源等同以上功能一体化。

4.小结

现在的变电站综合自动化系统，它的功能单元和变电站一次设备大都是分开的，所以完成现场功能任务就需要连接复杂的电缆，这不论从造价还是施工都会增加难度。要解决这个问题，就需要生产一次设备的厂家直接把传感器和微处理芯片集成到一次设备上，既实现一次设备智能化，为实现现场控制铺平道路。随着计算机技术的发展和生产企业技术水平的提高及人们意识观念的改变，智能化设备肯定是发展趋势。

参考文献：

[1]刘连永.试论变电站电气自动化的系统设计[J].科技传播,2011

[2]周培华.浅谈电力系统中继电保护的发展趋势[J]．科技咨询导报2007

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