浅谈变电站及其自动化运行

何爱荣

摘 要 变电站在电力系统中，承担着电能传输和分配的任务，变电站继电保护、监控自动化系统是保证上述任务完成的基础。变电站自动化系统是电力系统自动化系统的一个重要组成部分，承担着监测电网故障，隔离故障部分；采集变电站实时运行信息，对变电站运行进行监控和计量等作用。本文简述了变电站自动化系统的基本概念，功能特点和结构模式，并根据运行经验提出了一些看法和建议。

关键词 变电站 变电站自动化系统 系统结构 系统功能

中图分类号：TM63 文献标识码：A

1变电站及变电站自动化的概念

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，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。变电站的主要设备是开关和变压器。变电站的主要工作是在发电端把电压升高，变为高压电，从而把发电厂生产出来的电能输送到较远的地方，再根据用户需要把电压降低，输送到用电端。

随着智能电网的不断发展，变电站已经进入了自动化发展的新阶段。变电站自动化是在变电站内应用自动控制技术、信息处理和传输技术、计算机管理技术实现变电站运行监测、协调、控制和管理任务，部分代替或取代变电站常规二次系统，减少和代替运行值班人员对变电站运行监视、控制的操作，使变电站运行更加安全、稳定、可靠。

2变电站自动化系统的结构

变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。

（1）过程层：过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分为电力运行实时的电气量检测；运行设备的状态参数检测；操作控制执行与驱动。

（2）间隔层：间隔层设备的主要功能是汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。

（3）站控层：站控层的主要任务是通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；具有变电站故障自动分析和操作培训功能。

3变电站自动化系统的功能配置

变电站自动化系统是一系列自动化技术的综合，它包括微机保护、故障录波与故障测距、小电流自动选线、电能计量、远动监控、电压无功综合控制等功能。

（1）微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。

（2）数据采集及处理功能：包括状态数据，模拟数据和脉冲数据。

（3）事件记录和故障录波测距：事件记录包含保护动作序列记录和开关跳合记录。故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

（4）控制和操作功能：操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。

（5）防误闭锁功能。

（6）系统的自诊断功能：系统内各插件应具有自诊断功能，对装置本身实时自检功能，方便维护与维修。

（7）数据处理和记录：历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据。

（8）人机联系系统的自诊断功能：系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。

4变电站自动化技术发展现状

变电站自动化系统在基本监控功能方面如遥测、遥信、遥控等方向的技术已经发展比较成熟，在较高层次上的应用功能，如变电站防误闭锁、电压无功控制方面，也取得了一定的发展。

目前，全面整体解决方案成为变电站自动化发展趋势。变电站自动化系统作为一个复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，随着计算机和电子技术的进步，通信技术的发展，变电站自动化的发展，已由单个孤立的装置自动化过渡到系统整体计算机化。

变电站自动化关键在于实现信息交换。通过控制和保护互连、相互协调，允许数据在各能块之间互相交换，可以提高他们的性能。通过信息交换，实现信息共享，提供常规的变电站所不能提供的功能，减少变电站设备的重复配置，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，从而提高整个电网的自动化水平。

变电站自动化系统已经成为现代电力管理系统的一部分，大力发展变电站自动化技术，推行变电站自动化管理，可以为整个变电站乃至整个电网的运行提供有参考价值的决策信息，有助于减少或避免发生恶性事故，给电力企业带来巨大的经济效益。