淺談供電系統變電所的綜合自動化的特點及基本功能

王崗

摘要:電力系統的不斷發展和安全穩定運行給國民經濟和社會帶來了巨大的動力和效益，變電所自動化要求也越來越高。目前，電網中的二次設備仍有部分以電磁式繼電器構成的保護為主，這類設備存在著占地面積大，精度差、校準困難、維護量大等明顯缺陷，隨著電力系統的發展、提高供電質量，安全穩定、經濟運行已經成為電網中的主要任務，電網中的二次設備停留在僅能維持運行的低水平上是遠遠不夠的，需要以先進的、自動化程度高，基本功能全的二次設備代替。變電所綜合自動化的更新、升級、刻不容緩。

關鍵詞 供電系統變電所綜合自動化 特點基本功能

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

1.發展供電系統變電所綜合自動化的意義

目前，國外經濟發達國家的變電所綜合自動化技術已達到很高的水平，許多中小變電所已實現無人值守了，而超高壓大型變電所自動化系統則向更深、更廣的綜合自動化方向發展，即將繼電保護、測量、監控和通訊功能綜合在一起，構成一個資源和信息共享的綜合自動化系統。為適應我國經濟建設實際需要，以及變電所綜合自動化系統的發展需要，急需對現有技術管理及專業分工體制進行改革，迫切要求進一步提高技術管理和運行維護人員的綜合素質，更新知識結構，拓展知識面，建立起一支高素質，具有判斷處理綜合問題能力的員工隊伍，使其能對所轄變電所的綜合自動化系統有一個全面的認識，能夠分析處理一些簡單的故障，有效地進行變電所日常監控、操作和維護。

2.供電變電所的綜合自動化現狀分析

在供電系統的變電所中，目前大都采用機電式的繼電保護裝置、儀表屏、操作屏及中央信號系統等對供電系統的運行狀態進行監控。供電系統二次設備的這種配置，結構復雜，信息采樣重復，資源不能共享，維護工作量，隨著計算機技術和控制技術的發展，更加顯示出這種配置功能的不足。由于在供電系統中，正常操作、故障判斷和事故處理是變電所的主要工作，而常規儀表不具備數據處理功能，對運行設備出現的異常狀態難以早期發現，更不便于和計算機聯網、通信、因此，整個變電所的自動化程度受到限制。變電所的綜合自動化系統就是將變電所的繼電保護裝置、控制裝置、測量裝置、信號裝置綜合為一體，以全微機化的新型二次設備替代機電式的二次設備，用不同的模塊化軟件實現機電式二次設備的各種功能，用計算機局部網絡通信替代大量信號電纜的連接，通過人機接口設備，實現變電所的綜合自動化管理、監視、測量、控制及打印記錄等所有功能。

3.變電所的綜合自動化系統具備的特點

3.1功能綜合化：變電所綜合自動化技術是建立在計算機硬件技術、數據通信技術、模塊化軟件技術上發展起來的，它綜合了變電所內除交直流電源以外的全部二次設備。微機保護代替了電磁式保護，監控裝置綜合了儀表屛、操作屏、中央信號系統和光字牌。

3.2 結構微機化：綜合自動化系統內主要插件全是微機化的分布式結構，網絡總線連接將微機保護、數據采集、控制環節的CPU群構成一個整體，實現各種功能，一個系統往往有幾十個CPU同時并行運行。

3.3操作監視屏幕化：綜合自動化系統使變電所的值班操作人員完全是面對彩色大屏幕顯示器進行變電所的全方位監視與操作。指針式儀表讀數被屏幕顯示所代替；龐大的模擬屏被CRT屏幕上的實時接線畫面取代；在操作屏上進行的跳閘合閘操作被CRT屏幕上光標操作取代；光字牌報警被CRT屏幕畫面的動態顯示和文字提示所取代。因此，從計算機的彩色屏幕上可以監視到整個變電所的運行情況。

3.4運行管理智能化：變電所綜合自動化系統的運行管理智能化，不僅表現在自動化功能上，還表現在系統本身所具備的在線自診斷功能和專家系統。原有二次系統只能監測一次設備，其本身的故障必須靠運行維護人員去檢查；綜合自動化不僅能監測供電系統的一次設備，還能夠實現在線自檢；這也是區別原有二次系統的重要特征。

我國對變電所綜合自動化系統的討論起始于80年代末期，研究與開發的內容有兩個方面：其一是中低壓變電所采用綜合自動化系統，以便更好地實施無人值班，達到減人增效的目的；其二是對高壓大型樞紐變電所的建設和設計來說，采用新的控制方式，解決各專業在技術上保持相對獨立而造成的互相脫節、重復投資，甚至影響運行可靠性的弊端。國內的變電所綜合自動化系統在110KV或35KV系統的變電所中，目前已投入了相當數量，在電力系統中發揮了積極的作用，提高了安全運行水平和管理水平。

4.變電所綜合自動化系統的基本功能

工業企業供電系統是電力系統的重要組成部分，它一方面受電力系統運行情況的影響和制約，但另一方面和電力系統不同，它主要反映工業企業用戶的特點和要求。因此，在工業企業供電系統中實現變電所的綜合自動化系統，其基本功能主要取決于工業企業供電系統的實際需要，技術上實現的可能性及經濟上的合理性。

4.1數據采集：對供電系統運行參數的在線實時采集是變電所綜合自動化系統的基本功能之一，運行參數可分為模擬量、狀態量和脈沖量。

4.1.1模擬量 :變電所采集的典型模擬量有:進線電壓、電流和功率值，各段母線的電壓、電流，各饋電回路i的電流及功率值。此外還有變壓器的油溫，電容器室的溫度，直流電源電壓等。這些量的采集有兩種方式：一是交流采樣方式；另一種是采用電量變送器加A/D變換方式。

4.1.2 狀態量：在變電所內采集的狀態量數據主要有：變電所內各高壓斷路器和高壓隔離開關的位置狀態；變電所內一次設備運行狀態及報警信號，變壓器分接頭位置信號，無功補償電容器的投切開關位置狀態等。這些信號大部分采用光電隔離方式的開關量中斷輸入或周期性掃描采樣獲得。其中有些信號可通過“電腦防誤閉鎖系統”的串行口通信而獲得。

4.1.3脈沖量：指脈沖電度表輸出的以脈沖信號表示的電度量。這種量的采集在硬件接口上與狀態量的采集相同。

4.2數據處理與記錄：數據處理的主要內容包括電力部門和用戶內部生產調度所要求的數據。

4.2.1變電所運行參數的統計、分析與計算：包括變電所進線及各饋電回路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電量、無功電量的統計計算；進線電壓及母線電壓各次諧波電壓畸變率及總畸變率的分析，三相電壓不平衡的計算；日負荷、月負荷的最大値、最小值、平均值的統計分析；各類負荷報表的生成及負荷曲線的繪制等。

4.2.2 變電所內各種事件信息的順序記憶并登錄存檔，諸如：變電所內各開關的正常操作次數，發生時間；斷路器切除故障時，故障電流和跳閘操作次數的累計數；繼電保護裝置和各種自動裝置動作的類型、時間、內容等。

4.2.3變電所內運行參數和設備的越限報警及記錄，包括：變電所內各開關的變位報警，設備及運行參數的越限報警，系統保護裝置的動作報警等。

4.3控制與操作閉鎖

變電所內的各高壓斷路器、隔離開關可以通過變電所綜合自動化系統CRT屏幕進行操作，也可以對變壓器的分接頭進行調節控制，可對電容器組進行投切。為了防止計算機系統故障時無法操作被控設備，在設計上應保留人工直接跳合閘手段。

4.4微機保護：主要包括線路保護、變壓器保護、母線保護、電容器保護、備用電源的自動投入裝置和自動重合閘裝置等。

4.5與遠方操作控制中心（或電力部門調度中心）通信：即常規的遠動功能或擴充的遠動功能，在實現遙測、遙信、遙調、遙控的基礎上增加了遠方修改整定保護定值等。當用戶供電系統及變電所的運行參數需要向電力部門傳送時，可通過相應的接口和通道，按規定的通信規約向電力部門傳送數據信息。

4.6人機聯系功能：變電所有人值班時，人機聯系功能在當地監控系統的后臺機（或主機）上進行，變電所無人值班時，人機聯系功能在遠方操作控制中心的主機或工作站上進行，不管哪種方式，操作維護人員面對的都是CRT屏幕，操作工具都是鍵盤或鼠標器。

4.7自診斷功能：綜合自動化系統的各單元模塊應具有自診斷功能，自診斷信息也像數據采集一樣周期性地送往后臺機操作控制中心。

4.8變電所綜合自動化系統的數據庫：變電所綜合自動化系統的數據庫是用來存儲整個供電系統所涉及到的數據信息和資料信息。對供電系統而言，其數據庫中的類型一般可分為基本類數據和對象類數據、歸檔類數據。

【結束語】 綜上所述，變電所綜合自動化是微機技術不斷發展和在變電所中不斷應用所帶來的必然產物，該項技術在我國已經得到了有關部門的普遍重視，并取得了一定的進展，但由于我國起步較晚，與發達國家相比，尚有很大的差距，還需在最新通訊技術、全數字化系統中實現保護、控制、測量系統總體優化。而且通過近幾年在一些變電所的試點，變電所普遍認為變電所綜合自動化系統技術比較先進、結構簡單、功能齊全、安全可靠。該項技術在我國有著廣闊的發展應用前景，我們必須加快開發完善變電所綜合自動化系統，以滿足我國不斷發展的電力行業的需要。