综合自动化技术在变电站中的应用分析

毛淑莲 刘青利

（陕西省地方电力集团有限公司富平供电分公司，陕西 富平 711700）

综合自动化技术在变电站中的应用分析

毛淑莲 刘青利

（陕西省地方电力集团有限公司富平供电分公司，陕西 富平 711700）

现代变电站管理的发展趋势是集保护和监控功能于一体的综合自动化管理。简要概述综合自动化系统在变电站运行中的重要性，对变电站综合自动化系统的结构、功能进行分析。最后，分析综合自动化系统在变电站中的应用。

综合自动化系统；变电站；应用分析

0 引言

随着科技的发展社会的进步，计算机的使用已经在电力系统中起主导作用，传统的变电站二次系统已被变电站综合自动化系统所取代，综合自动化系统已成为当前电力系统发展的趋势。

1 变电站综合自动化系统概述

1.1 变电站

变电站是介于发电厂和电力用户之间的中间环节，由主变压器、母线、断路器、隔离开关、避雷器、电容器、电抗器、互感器等设备集合而成。主要包括一次系统和二次系统。其中一次系统主要完成电能的传输、分配和电压变换工作；二次系统则是完成对一次设备及其流经电能的测量、监视和故障的告警、控制、保护以及开关闭锁、厂站远动系统等工作。

常规变电站的二次系统主要包括继电保护、故障录波、当地监控以及远动四部分。

1.2 变电站综合自动化

变电站二次设备主要包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等。变电站综合自动化系统是一种综合性的自动化系统。随着科学技术的进步，计算机、现代电子、通信以及信息处理等各项技术均在变电站二次设备中采用，进而重新组合其功能并进行优化设计，最终实现监视、测量、控制和协调变电站全部设备的运行情况。由此可以看出，与常规的二次设备相比，变电站综合自动化简化了变电站的二次接线，提高了变电站安全稳定运行水平与经济效益，并降低了其运行维护成本。

1.3 变电站综合自动化的优越性

（1）传统的变电站存在的问题

传统的变电站主要存在以下问题：

①现代电力系统对变电站高安全性、可靠性要求高，传统变电站无法满足；

②供电质量（主要指电压、频率和谐波）无法得到科学保证；

③占地面积大，增加了征地投资；

④不适应电力系统计算快速性和控制实时性的的要求；

（2）变电站采取综合自动化技术的优越性

与传统的变电站相比，变电站采取了综合自动化技术，则具有以下优越性：

①变电站运行时安全性、可靠性水平得到大幅度提高；

②提高供电质量，提高电压合格率；

③简化了变电站二次部分的硬件配置；

④提高电力系统的运行管理水平；

⑤缩小变电站占地面积，减少总投资；

⑥减少维护工作量，减少值班员劳动量；

⑦有利于提高变电站无人值班管理水平。

2 综合自动化技术在变电站的应用现状

2.1 国外综合自动化技术在变电站应用现状

变电站自动化的发展是以计算机技术和网络通信技术为基础的。20世纪70年代，国外开始研究变电站综合自动化技术。如CPCS变电站保护和控制综合自动化系统（由美国西屋电气公司和美国电力科学研究院（EPRI）联合研制）、SDS-1（由日本关西电力公司与三菱电气公司共同研制），并且于20世纪80年代开始就进行了商业化生产。

20 世纪80年代以后，综合自动化技术不断成熟。国际著名大型电气公司，如德国西门子公司（SIEMENS）、瑞士ABB公司、日本日立、美国通用电气公司（GE）、法国阿尔斯通公司（ALSTOM）等均研制开发了变电站综合自动化技术和生产了变电站综合自动化产品，并逐步取得了较为成熟的运行经验。更加值得一提的是，以上各公司彼此间在开始研究变电站综合自动化技术时，就十分注重制定与协调与其相关的技术规范和标准，这一点是值得我们借鉴的。

2.2 国内综合自动化技术在变电站应用现状

早在20世纪60年我国就开始研制变电站自动化技术。到70年代初期，电气集中控制装置面世，紧接着集保护、控制、信号为一体的装置研制成功。发展到80年代中期，35 kV变电站微机保护、监测自动化系统成功研制，并且投入运行于威海望岛变电站。此外，国内许多高等院校及科研单位在综合自动化技术的研究方面也做了大量的工作。

随着技术的不断成熟，进入90年代以后，变电站综合自动化技术迅速发展，变电站综合自动系统不胜枚举，如CSC2000系列综合自动化系统（北京四方公司），BSJ2200计算机监控系统（南京南瑞集团公司），RCS—9000系列综合自动化系统（南京南瑞继电保护电气有限公司），CBZ-8000系列综合自动化系统（许继电气公司）等等。

3 变电站综合自动化系统的结构

目前，变电站综合自动化系统大致可以分为以下几种结构：

（1）集中式系统结构

集中式结构由前置机和后台机构成，集中配置系统的硬件装置，数据输入输出、保护、控制及监测等功能由前置机来完成，数据处理、显示、打印及远方通讯等功能由后台机来完成。目前来说，这种结构还存在以下不足：①存在信息“瓶颈”：前置管理机引线多且任务繁重，从而导致整个系统可靠性降低；②工程设计角度上而言，铺设电缆必不可少，如此就不能节约开支，并且一些自动化需求功能扩展较难。

（2）集中分布式系统结构

集中分布式系统结构是指分布式处理靠多台按系统功能分布或变电站被监控对象的计算机单功能设备连接到能共享资源网络来实现的一种结构。此处所说的“分布”是强调从计算机的角度出发研究分布问题的变电站资源物理上的分布，而不是强调地理分布。这种结构相对较为理想，如果能达到完全分布式结构，则可扩展性、通用性及开放性方面的优势尤为突出，但是目前在实际工程应用中对于技术的具体实现上还存在许多难以解决的问题，如分散安装布置时，运行环境过于恶劣、电磁干扰较大、信息传输途径不确定等。因此，目前技术还不够完全成熟，盲目地追求完全分布式结构，而忽略工程实用性是不必要的。

（3）分层分布式系统结构

分布分散式结构系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为变电站层和间隔层两层或者变电站层、通信层和间隔层三层。

分层分布式系统是按照变电站元件，进行断路器间隔设计。通过变电站一个或几个智能化的测控单元完成一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能。该系统连接电缆大量减少，电缆传送信息的电磁干扰大幅度减弱，可靠性很高，部分故障相互不影响，且维护和扩展均很方便，设备制造厂家可一次性完成大量现场工作。因此，分层分布式系统结构代表了现代变电站自动化技术发展的趋势。

4 变电站综合自动化系统的功能

4.1 变电站综合自动化技术的主要内容

（1）监视和操作变电站的正常运行，保证变电站运行的安全；

（2）当发生事故时，瞬态电气量的采集、监视和控制由继电保护和故障录波等完成，并迅速切除故障，恢复运作；

（3）监视高压电气设备本身的运行；

（4）将变电站所采集的信息（即原始数据）传送给调度中心，如有需要亦可传给运行方式科和检修中心等。

4.2 变电站综合自动化技术的基本功能

变电站综合自动化系统的基本功能主要包括如下各方面：

数据采集功能（主要包括模拟量的采集、状态量的采集和脉冲量的采集）；故障处理功能（主要指故障记录、故障录波和故障测距）；安全监视功能（主要是越限告警，装置失电、异常监视）；操作控制功能；继电保护；参数监测；运行控制；信息远传事件记录；自动低周减载及系统自检；人机联系功能（主要为显示画面和数据、输入数据、人工控制操作、诊断与维护）；打印功能；数据处理与记录功能；谐波分析与监视；微机保护功能等。

5 综合自动化技术在某110 kV变电站的应用

（1）保护技术

以集中配屏模式将控制、保护两大功能作为一个整体来考虑，简化二次回路设计，是目前国内新建变电站中广泛应用的模式，并且具有较成熟的运行经验。本110 kV变电站拥有综合自动化保护屏11面，采用集中配屏模式。极大提升了该110 kV变电站设备的综合自动化水平和管理水平。

（2）监控技术

本110 kV变电站，采用微机监控系统，以集控站技术为准，将本地后台监控与集控站监控系统结合在一起。信息资源得到共享，变电站保护、控制及监测等综合自动化功能得以完成，并进一步实现了数据采集与处理、模拟量采集、开关量采集、远动功能。

（3）微机电力故障录波技术

微机电力故障录波器具有3种动态记录功能，分别是高速故障记录、故障动态过程记录及长过程记录。在本110 kV变电站110 kV系统和35 kV系统中分别安装一套微机电力故障录波器，从而可以在其进行数据采样后，应用计算机软件来判断、实现各种功能，并进一步为电网故障的分析提供依据。

6 结语

随着科技的发展，社会的进步，电网的规模也不断壮大,自动化技术更是日趋完善，变电站综合自动化技术将会逐步由功能分散向单元分散发展，由集中控制向分布式网络发展，从少功能向多功能发展，以及向测量数据完全共享发展。

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[2]李都红，李雪刚，王劲松.浅谈变电站综合自动化技术的应用[J].供配电，2011，30（10）：22-25.

[3]申芳艳.综合自动化技术在220 kV湾潭变电站的运用[J].中国水能及电气化，2007：32-33，39.

[4]李晓莲.综合自动化技术在寺河110 kV变电站的应用[J].山西煤炭，2006，26（1）：52-54.

Application analysis of integrated automation technology in transformer substation

MAO Shu-lian, LIU Qing-li
（Fuping power supply branch of Shanxi Regional Electric Power Group Co., Ltd, Fuping 711700, China）

t: The development trend of modern transformer substation management is the integrated automation management which incorporates protection and control. Therefore, the paper summarized the importance of integrated automation system that used in the transformer substation briefly, and analyzed the structure and function of the integrated automation system, at last analyzed the application of the integrated automation system.

integrated automation system; substation; application analysis software

TP202

B

1672-5387（2012）01-0057-03

2011-12-16

毛淑莲（1963-），女，工程师，从事变电站、调度、电力线路研究。