变电系统变电自动化技术

变电系统变电自动化技术

徐光宇

华电福新能源股份有限公司内蒙古开发建设分公司内蒙古呼和浩特010010

摘要：变电站自动化系统是指集保护、测控、控制、远传等功能为一体，使变电站的所有信息采集，传输，处理，输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。变电站自动化技术是满足社会发展的一种必然趋势。

关键词：变电；自动化；管理

1变电站自动化的优势

变电站自动化提高了变电站的安全、可靠运行水平。实现变电站无人值班，减少变电站人员，合理应用人力资源。降低值班人员的工作力度，提高工作效率。缩小变电站面积，减少变电站资金投入。降低运行和维护成本，提高运行效益。提高电力系统的运行管理水平。保证了供电能的质量。主要表现在以下三点：

1.1一次设备的智能化

一次设备中被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路都采用微处理器和光电技术的设计，这使常规机电式继电器及控制回路的结构简化了，传统的导线连接被数字程控器及数字公共信号网络所取代。

1.2二次设备的网络化

变电站中常规的二次设备：故障录波装置、继电保护装置、电压无功控制、量控制装置、远动装置、同期操作装置、在线状态检测装置等，都是基于标准化、模块化的微处理机技术而设计制造，设备之间的通信连接全部采用高速的网络，二次设备通过网络真正地实现了数据、资源的共享。

1.3自动运行的管理系统

变电站运行管理系统的自动化包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化；变电站运行发生故障时，并且能够及时地提供故障分析报告，指出故障原因及相应的处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告。

2变电自动化系统结构功能分析

变电站自动化系统是指集保护、测控、控制、远传等功能为一体，通过通信网络来实现信息共享的一套微机化的二次设备及系统。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，使变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。

2.1结构功能

在智能变电站自动化系统的结构功能中，其最实质的内容主要是系统以变电站内的一次设备为对象的功能。通常来说按照系统结构智能变电站可以将其功能分为两方面，一方面是保信、监控、远动、站域控制、综合决策等系统功能，另一方面是系统的保护、监视、测量、间隔操作等基本功能，并且前者是后者实现的基础与前提。因此在探究智能变电站自动化系统结构是工作人员应当注重对结构功能进行较为独立的研究。

2.2结构特点

智能变电站自动化系统结构具有较强的技术特点，这主要体现在变电站的智能系统设备会按层次分散并且横向布置，与此同时系统不同的智能设备之间大多会采用网络连接。除此之外，在智能变电站自动化系统结构中其特点的实现大都由多环节、多设备共同实现。

（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三类：①运行设备的状态参数检测与统计：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。②操作控制执行与驱动：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、刀闸的分合控制，直流电源充放电控制；③电力运行实时的电气量检测：传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代，采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘与抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。

（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，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；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变电站自动化技术主要功能

3.1实时数据采集和处理

完成状态量、模拟量、脉冲量等信息的采集和处理并能将处理后的信息上传。

（1）状态量采集：状态量包括断路器状态、隔离开关状态、变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。保护动作信号则采用串行口（RS-232或RS485）或计算机局域网通过通信方式获得。

（2）模拟量采集：常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集精度应能满足SCADA系统的需要。

（3）脉冲量：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。

3.2数据处理和记录历史数据的形成和存储

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，主要有：主要有：断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录，根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

3.3操作控制功能

控制电气间隔的断路器、电动隔离开关的分合闸操作。控制方式分为：就地控制、站控层控制、远方控制。操作命令的优先级为：就地控制、站控层控制、远方控制。同一时间只允许一种控制方式有效。对于任何操作方式，只有本次操作步骤完成后，才能进行下一步操作。控制操作与“五防”工作站的接口，所有操作控制均经“五防”工作站防误闭锁逻辑的判断，若发现错误，闭锁该操作并报警。

3.4远动和通信功能

远动机与各间隔之间的通信功能，变电站与上级调度之间的通信功能。利用远动装置，从网络层采集间隔层和通信规约转换接口的数据，处理后，按照调度端的远动通信规约，实现变电站数据与调度自动化主站的数据交换。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性。

4结束语

变电站自动化越来越重要，电力系统工作人员在工作中应当对变电站的自动化系统的结构和工程调试技术有着清晰的认识，并在此基础上通过实践的进行促进变电站自动化发展水平的不断提升。

参考文献：

[1]刘成君，张恺凯.数字化变电站及其对继电保护的影响[J].电工电气，2010，2（4）：4-7.

[2]周长久，国内领先的数字变电站技术[J].云南电业，2006，11：7.

[3]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2006，30（23）：67.