实现变电所综合自动化的信息化管理分析

赵玮杰，张凯玲

（1.牡丹江医学院供电中心，黑龙江 牡丹江 157011；2.黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龙江 牡丹江 157011）

实现变电所综合自动化的信息化管理分析

赵玮杰1，张凯玲2

（1.牡丹江医学院供电中心，黑龙江 牡丹江 157011；2.黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龙江 牡丹江 157011）

随着社会和经济的发展，我国对电力能源的需求越来越大，从而使电力系统中的变电所对稳定运行的可靠性要求越来越高。变电所技术水平的提高和用电量的增大，使其信息量越来越大，传统的人工管理模式已经不适应现代电力发展的趋势和要求，这就要借助信息化管理和智能自动化技术，实现高效、稳定的无人值班运行。

变电所；综合自动化；信息化管理

1　变电所综合自动化信息管理系统的功能

变电所综合自动化信息管理系统是基于计算机软硬件及网络通讯技术实现的对变电所进行整体运行智能信息管理的全新技术，其功能核心是数据处理软件。从自动化信息管理的流程来看，该系统的主要功能包括微机保护功能，即各种线路保护、电力设备保护等；电气设备运行状态数据采集功能，比如脉冲量、模拟量、状态量等，脉冲量信息包括由脉冲电度表输出的电量脉冲值，模拟量包括线路电流、电压、功率数值等，状态量信息包括各种电气设备运行状态信息及状态误报信息等；另外，还有重要的事件记录及故障波功能，电气设备运行控制与操作功能（主要体现为自动控制操作），人机关联及调度通讯功能，数据处理、统计记录及诊断检测功能。

2　变电所综合自动化的信息化管理过程

2.1数字量与模拟量的输入、输出

自动化系统的信息化管理过程要建立在数字量与模拟量数据基础上。在变电所的实际运行中，综合自动化系统需要采集诸如断路器信息、主变的本体信号等信息。模拟量方面，主要包括变电所运行中各电气设备即时的电流、电压、功率、温度等数据信息，这些信息在变电所正常的运行中是不断变化的，是持续性、波动性的数据，且这些数据以模拟信号的形式存在。但在综合自动化系统中，数据处理、分析的核心软件只能识别数字量，这就需要将这些模拟量先转换为对应的数字信号才能实现计算机处理。综合自动化系统是一个双向系统，不但需要对变电所整体运行状态进行监测，还需要及时反馈信息进行调整，这就需要系统输出模拟信号去驱动模拟调节执行机构工作。

2.2交流采样常用算法与数据通信

自动化系统在线监测中，电流互感器和电压互感器的模拟值需要经过相应的计算机函数计算转换为数值信号才能识别计算机系统，这就涉及到交流采样的算法选择。对不同的计算机硬件配置和自动化系统功能需求，要选择不同的算法与之相适应。常用的交流采样算法有基于正弦函数模型、周期函数模型、随机函数模型的算法及解微分方程的算法等。变电所的综合自动化系统对变电所内所有电气设备进行信息状态监控和管理时，涉及多个分布式控制系统，这就需要实现各系统间、子系统模块间的自动化通信功能及信息共享功能。因此，变电所综合自动化系统的信息化管理内容主要包括两个方面，即综合自动化系统内部之间的相互通信和信息共享，以及变电所与控制中心之间的通信。

2.3抑制干扰源与隔离措施

在变电所综合自动化系统外部存在一些干扰源，这些干扰源无法消除，但可借助一定措施避免干扰，比如屏蔽措施或减少强电回路的感应耦合等方法。对干扰源的隔离，有效的措施可减少干扰传导侵入，比如模拟量隔离，开关量输入、输出的隔离等措施。

2.4滤波、接地和减少共阻抗耦合

在变电所综合自动化系统中，模拟量输入通道会受到外界各种无线波的干扰，干扰的类型主要有两种，即差模干扰和共模干扰，抑制这些干扰最有效的方法是滤波。其中滤波主要用于串入信号回路的差模干扰，共模干扰则主要采用双端对称输入来抑制。此外，对于抑制外界干扰还可采用接地的方法，在变电所综合自动化系统的抗干扰措施中，接地与屏蔽是其中最主要的措施，二者的有效结合能够避免大部分的干扰问题。

3　实现数字化变电所综合自动化通信网络的信息化管理

3.1数字化变电所综合自动化系统通信网络要求

为满足变电所与控制中心的通信要求，以及综合自动化系统内各子系统和智能模块间的通信要求，通信网络需要满足4个要求，即快速实时响应、可靠性、电磁兼容性能、分层式结构。变电所层与外部控制中心之间为1 000ms，系统层内为10～1 000ms，峰值流量为250KB/s。内部数据通信网的选择要尽量适合变电所设计情况和要求且具有较高性价比的网络结构。对于小规模的35kV变电所，可选用RS422和RS485组成的网络，其串口传输速率基本能够满足指标要求，最高速率可达100MB/s，RS422上位机一个通信口最多接10个节点，RS485可接32个节点。对于110kV变电所的通信网络可采用现场总线方式，节点数一般为40个左右，并且CAN网络可支持点对点、一点对多点和全网广播传送数据功能。

3.2嵌入式以太网的应用方案

数字变电所综合自动化系统的信息采集、同步采样、保护算法、A/D转换等是基于网络上多个CPU控制下进行的，这就要求同步采样、信息采集与保护命令的输出必须快速简洁，此时可选择嵌入式软、硬件设计技术，在单片机协同系统上实现以太网技术，为实现数字变电所内部通信提供新的途径。

3.3嵌入式以太网的应用模式

作为能够实现自动化通信功能的信息化管理系统，嵌入式以太网在变电所信息化管理中的应用有两种模式：其一，嵌入式以太网接口与IED一一对应，将IDE作为以太网节点直接连接到以太网上；其二，借助RS485或MODBUS等链接多个IED，然后用嵌入式以太网接口作为一个以太网节点连接到以太网上。

主要参考文献

［1］邱天强.变电所二次系统设计的分析与研究［D］.西安:长安大学，2012.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.12.036

TM76；TM63

A

1673-0194（2015）12-0048-01

2015-04-23