变电综合自动化技术特点与运行对策

卢春梅 王冠英 李本生

摘要： 科技创新、技术创新、管理创新是企业发展的动力。随着电力系统自动化技术的发展，变电综合自动化系统，实现了对变电站运行自动监视、管理、协调和控制。

关键词： 变电运行；自动化；管理

前 言

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价。然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响。变电站综合自动化功能由电网安全稳定运行和变电站建设、运行维护的综合经济效益要求所决定，是电力系统发展的趋势与要求。变电自动化系统通过各种设备间相互交换信息、数据共享，实现对变电运行的自动监视、管理、协调和控制，提高了变电保护和控制性能，从而改善和提高了电网的控制水平。

1 自动化网络与发展

网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个CPU控制下进行的，使得同步采样、A/D转换，运算、输出控制命令整个流程快速，简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的，如何控制好采样的同步和保護命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，要害技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。假如采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。目前研究的主要内容集中在过程层方面，诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。

2综合自动化的特点和优点

变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和没备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。

3 自动化系统的结构

在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来，作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的F/0部分；而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。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三类：①电力运行实时的电气量检测：②运行设备的状态参数检测；③操作控制执行与驱动。变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸的开合控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性。（2）站控层。主要任务是：①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；②按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；③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；④具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；⑤具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能；⑥具有对间隔层、过程设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能⑦具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。（3） 间隔层.间隔层设备的主要功能是：①汇总本间隔过程层实时数据信息；②实施对一次设备保护控制功能；③实施本间隔操作闭锁功能；④实施操作同期及其他控制功能；⑤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；⑥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。必要时，上下网络接口具备双口双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。

3 变电运行自动化管理

（1）智能化。一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。（2）网络化。变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/0现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。（3）运行系统。变电站运行治理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。

4 结束语

随着变电站自动化系统的广泛运用，以集控技术为基础的远程维护、故障诊断、实时监控功能的完善，为我们变电运行提供了一套全新的工作、管理模式。只有不断地总结工作中的经验与教训，以开拓进取、不断创新的精神，管好、用好变电综合自动化系统使电网更安全、更可靠、更经济的运行。

参考文献：

[1] 杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势[J].电力系统自动化，1995，