变电站综自系统控制回路数字化分析

吴述斌 向昆

【摘要】随着社会经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，电网建设取得了很大的成就。在信息技术、数字技术不断发展的基础上，变电站系统建设越来越先进，在一定程度上实现了变电站数据采集、分析、处理等的全程数字化。在变电站中实施数字化、智能化，不仅可以提高其运行效率，还可以尽可能避免一些人为失误，降低不必要的损失。由此可以看出，变电站综自系统已经成为了变电站发展的主要趋势。

【关键词】变电站综自系统;数字化;控制回路

变电站综自系统具有扩展性强、简单可靠、兼容性好等优点，在众多变电站中得到了普遍的应用。变电站综自系统运行非常高效、稳定，可以实现无人值守的效果。所以，在变电站建设中，变电站综自系统得到了广泛的运用。本文主要对变电站综自系统结构与优势进行分析，阐述其控制回路的数字化，为变电站的数字化、智能化发展奠定可靠的基础，促进电网建设的可持续发展。

一、变电站综自系统的概述

（一）系统结构

随着新时代的不断发展与进步，为了适应社会发展需求，变电站综自系统更加具有发展前景。在系统中融入了先进的自动化测量技术与网络信息技术，并且替换了传统系统中的一些部件，在一定程度上，实现了局部的智能化，进而为系统的稳定、高效、节能运行奠定了坚实的基础。其结构主要分为三层：

其一，过程层。其作为一次设备与二次设备的结合面，在电力运行过程中具有电气参数检测、操作控制执行与驱动、在线监测与统计等功能，极大的确保了变电站综自系统运行的有关功能要求。

其二，间隔层。其作为变电站系统结构的主要构成环节，主要包括继电保护装置与计量装置，其主要具有保护与控制一次设备与其它设备、实时信息控制等功能。

其三，站控层。其主要是由站域控制通讯系统、保护与故障信息处理系统、同步时钟源一起构成，每个系统均是通过网络通信的方式连接间隔层，并且安装了网络防火墙、物理隔离等装置，对提高系统运行稳定性与安全性有着重要作用。

（二）系统优势

1.应用了智能断路器

随着自动控制理论与电力电子技术的快速发展与应用，在一定程度上改进与完善了智能断路器的功能。同传统断路器相较而言，其操作工作量较少，在开启与关闭断路器的时候，均是利用微机型智能接口与电力电子技术实现。可以根据电压波形对跳合闸进行控制，可以使控制精度达到微秒级，降低了延时可能导致的电气故障，减少了瞬时过电压幅值。针对设备动作时间可控性而言，可以根据智能断路器的开断电流大小进行选取，明确开断速度与滅弧室工作情况，在一定程度上增加了设备的使用年限，提高了设备运行的经济效益。加之配上了可监测设备故障、缺陷以及警示的独立新型传感器，可以有效实现在线状态检修。据相关调查表明，应用了智能断路器之后，发生故障的几率降低了5%左右，工作效率提高了12%左右。

2.光纤代替了电缆

电缆接线是一种传输模拟量的通信方式，当变电站二次侧电信号传输距离相对比较远的时候，需要利用一些较大截面的电缆，通常就是先把主电缆接入主控室，之后通过端子分接到相应的测控、保护等二次设备上，这样就需要进行一些二次接线，造成了电缆的浪费。在保证一次设备智能化的基础上，利用光纤替换电缆，就可以简化二次接线程序，并且摆脱电缆夹层。同时，光纤传输也可以避免二次电缆接入产生的电磁干扰，在互感器测量回路和被测高压之间可以利用光纤进行连接，实现一次系统与二次系统的电气隔离。据相关调查表明，应用光纤可以有效提高传输可靠性与精度，同时减少了安装、调试、维护等环节的工作量，并且节省了6%左右的成本。

3.应用了非常规互感器

同传统互感器相较而言，非常规互感器能够直接输出低电平模拟量与数字量信号，不需要进行模数转换，并且在动态条件下，互感器变化不会影响计量工作的准确性，可以有效实现测量与保护这两种功能。据相关调查表明，应用了非常规互感器之后，可以有效提高工作效率，大概8%。

4.有助于处理设备之间的互操作问题

在变电站系统中，均是按照IEC61850标准进行统一信息模型与通信接口建设的，为各设备之间的互操作提供了无缝对接的可能性，不再只是依赖设备制造商，在功能方面的扩展，在进行设备更新的时候，也不需要对兼容性等问题进行考虑，为设备更换与添加提供了一定的便利条件，在一定程度上减少了设备停运时间，达到了资源共享，提高了设备运行效率，基本是原来的1.4倍。

二、变电站综自系统控制回路的数字化

在变电站综自系统建设中，一定要加强对控制回路的分析，妥善解决合后继电器保护装置问题，进而保证重合闸的正常运行，实现变电站的可靠、安全、高效运行。

在重合闸逻辑中，合后继电器发挥着至关重要的作用，目前生产的微机保护控制回路中具有设置合后继电器。其与保护装置共同实现了线路保护重合闸的逻辑，如在手跳断路器的时候，会自动闭锁重合闸，在断路器偷跳的时候，会自动重合断路器。

自动重合闸装置主要就是因故跳开之后的断路器，需要自动投入的装置。在变电站系统中，因为线路通道与天气因素的影响，输电线路非常容易出现以下短路情况：其一，瞬时性短路，如，因为雷电过电压导致绝缘子表面出现闪络情况;树枝导致单相接地故障;大风导致碰线短路问题等。此类瞬时性短路在继电保护动作断开之后，故障点电弧就会自动熄灭，重新恢复相应的绝缘强度，此时如果可以将断开的断路器重新合上，就可以正常供电，在很大程度上减少了停电时间，确保了电网的稳定、可靠运行。其二，永久性短路。如，线路塔杆倾斜、线路绝缘子击穿、断线等。此类故障在发生故障之后，故障线路就会被断开，其绝缘强度也无法恢复正常，此时断路器即使可以恢复，也会再次断开。所以，在线路短路器断开之后，再展开一些重合闸，就可以提高电网的供电可靠性，而自动重合闸就可以实现这一目标，在一定程度上，促进了变电站数字化的发展。

三、结束语

总而言之，在变电站不断发展的过程中，逐渐应用了先进的网络技术与智能系统，其数字化综自系统已经成为了现阶段变电站发展与改进的主要方向，对我国变电站事业的发展有着一定的促进作用。并且加强数字化的应用，可以有效提高变电站运行效率，增强供电可靠性与稳定性。

参考文献

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[2]李胜，贾占岭，应站煌.非综自变电站改成基于IEC61850规约的变电站改造方案[J].电力自动化设备，2010（05）.

[3]刘成.浅谈变电站综合自动化系统中问题与改善措施[J].中国科技，2013（05）.

作者简介：

吴述斌，男，国网湖北省宜昌市供电公司助理工程师。

向昆，男，国网湖北省宜昌市供电公司助理工程师。