浅析变电站综合自动化技术现状及发展

浅析变电站综合自动化技术现状及发展

发布时间：2021-07-22T08:04:33.192Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第7期作者：刘连锋

[导读] 进入21世纪后，随着电子技术、网络通信技术的发展，各种数字化技术和装备正逐步在电力系统中得到应用和实践，变电站的自动化系统在实时系统中，依靠计算机高速网络使得数字化的信息采集、传输和处理成为发展趋势。

大庆油田自动化仪表有限公司

摘要：变电站的主要功能是变换电压等级、汇集配送电能，是电力系统的一个重要环节，它的安全稳定运行关系着整个电网的安全运行。综合自动化系统依靠各种技术实现智能设备之间信息共享和互相操作，已逐步取代传统的二次系统。而智能化电气的发展，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。

关键词：变电站；综合自动化；技术特点

1前言

进入21世纪后，随着电子技术、网络通信技术的发展，各种数字化技术和装备正逐步在电力系统中得到应用和实践，变电站的自动化系统在实时系统中，依靠计算机高速网络使得数字化的信息采集、传输和处理成为发展趋势。智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。本文主要对智能变电站的技术进行了研究。

2变电站自动化技术发展

（1）自动装置阶段。自动装置相互之间独立运行，而且缺乏智能，没有故障自诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供报警信息，有的甚至会影响电网的安全运行，因此需要有更高性能的装置代替。

（2）智能自动装置阶段。随着微处理器技术的应用，在变电站自动化方面，开始采用大规模集成电路或微处理机，由于采用了数字式电路，统一了数字信号电平，缩小了体积，特别是装置本身的故障自诊断能力，提高了自动装置自身的可靠性，缩短了维修时间。但是，这些微机型的自动装置，多数仍然是各自独立运行，不能相互通信，不能共享资源，实际上形成了变电站的自动化孤岛，仍然解决不了前述变电站设计和运行中存在的所有问题。

（3）数字化变电站。随着电子式互感器、智能开关单元等智能一次设备技术的应用以及IEC61850标准的推广，数字化变电站开始应用于电力系统中。从某种程度上讲，数字化变电站是基于IEC61850标准且实现信息统一建模，以网络通信技术为依托，在变电站的运行过程中实现信息采集、处理、传输部分或整体数字化应用的系统。其最终目的是实现站内各层间的无缝通信，从而最大限度地满足信息共享和系统集成的要求。

3智能变电站技术优势

智能变电站具有高度的可靠性。高度的可靠性不仅意味着站内设备和变电站本身具有高可靠性，而且要求变电站本身具有自诊断和自治功能，能够对设备故障提早预防、预警，并在故障发生的第一时间内对其做出快速反应，将设备故障带来的供电损失降低到最小程度。智能变电站具有很强的交互性。智能变电站必须向智能电网提供可靠、充分、准确、实时、安全的信息。为了满足智能电网运行、控制的要求，智能变电站所采集的各种信息不仅要求能够实现站内共享，而且要求实现与电网内其他高级应用系统相关对象之间的互动，为各级电网的安全稳定经济运行提供基本信息保障。

智能变电站具有高集成度的特点。智能变电站将现代通信技术、现代网络技术、计算机技术、传感测量技术、控制技术、电力电子技术等诸多先进技术和原有的变电站技术进行高度的融合，并且兼容了微网和虚拟电厂技术，简化了变电站的数据采集模式，形成了统一的电网信息支撑平台，从而为实现电网的实时控制、智能调节、在线分析决策等各类高级应用提供了信息支持。智能变电站优势具有以下技术优势：

（1）降低通信负担。随着智能电网发展，观测数据量急剧攀升，导致海量数据，不可能所有数据都上传到调度中心或检修中心，也不可能所有功能集于一处，而这些数据能够反映电网和设备等运行健康状态和真实故障情况，需要通过变电站级的本地处理，显著降低通信负担。如，通过变电站级的多源智能告警显著压缩通信数据量，向调度中心传输综合告警信息，提高事故告警的智能性和快速性，进而提高调度员对事故处理的反映速度。又如，通过变电站级的设备健康评价与风险评估，向调度中心和检修中心传送设备健康诊断的综合信息，可显著降低数据传输的负担。

（2）信息冗余。通过对变电站本地多源冗余信息的处理，提高信息的可靠性和综合性，例如，通过变电站级的模型自组、校验与上传，可较好解决调度中心的建模负担和不及时的问题，通过变电站级的多源三相状态估计可望解决自动化基础数据的可靠性问题。

（3）决策敏捷。对需要快速反应的控制决策，可由变电站本地快速做出。变电站侧具备分析控制功能，就像人的神经末梢一样，能够对部分问题作出快速反应，使得原先在调度机构集中控制模式下因时间原因无法实现的控制功能有了实施的可能，例如:电压稳定实时评估和紧急控制决策功能。

（4）控制可靠。本地控制可避免远程通信带来的信息传输可靠性问题，可考虑更多操作的安全约束。变电站侧信息完整，在进行控制决策计算时，可以考虑在调度端无法考虑的因素，在此基础上得出的控制措施可靠性更强。

4变电站综合自动化保护系统技术特点

近几年，随着大庆油田变电站无人值守工作的持续推进，DX5000E综合自动化保护产品已成为变电所实现无人值守改造的重要组成设备，得到广泛推广应用。

DX5000E变电站综合自动化保护系统主要技术参数如下：

（1）额定直流电压DC220V、DC110V或AC220V

（2）额定技术数据

①交流电流：5A或1A；②相电压：100/或100V；③线路抽取电压：100V或100/；④频率：50Hz或60Hz；⑤跳合闸电流：0.5A～4A （自适应方式）；

（3）功率消耗

①直流工作电源：正常工作时，不大于20W；保护动作时，不大于25W；②交流电流回路：<1V A/相(IN=5A)；<0.5V A/相(IN=1A)；③交流电压回路：<0.5V A/相。

（4）精确工作范围

①电流：0.08In~20In；②电压：0.8V~120V；③频率：0.9Fn~1.1Fn；④df/dt：0.3Hz/s~10Hz/s；⑤时间：0~100s。

（5）保护部分精度

①定值精度：≤±5%；②时间精度：<±1％整定时间+35ms；③整组动作时间：≤35ms；④频率精度：≤0.01Hz；⑤滑差精度：≤±5%；

（6）测控部分精度

①交流量精度：≤±0.2%；②有功无功：≤±0.5%；③脉冲输入量：允许脉冲宽度≥20ms；允许脉冲幅度≤36V；

d)频率分辨率：≤0.01Hz。

（7）通信接口

①数目：3；②电气特性：双以太网、RS485；③传输方式：异步；④通信协议：IEC870-5-103；⑤地址：2~254。

该系统集保护、监测、控制、通信等多功能于一体，具有开放式、网络化、单元化、组态化等优点。装置既可以分散在开关柜就地安装，也可以集中组屏安装。完善、周到的软硬件设计使装置在恶劣环境下可以长期、可靠运行；以太网技术以及标准通信传输规约的使用，提高了自动化系统通讯的可靠性、快速性和通用性；人性化的界面设计，完善的自诊断功能，使得操作更方便、维护更简单。

5结束语

随着计算机技术、通信技术及自动化技术等进入到了一个飞速发展的阶段，变电站也随之发生了巨大的变化，一方面综合自动化系统已逐步取代传统的二次系统，依靠各种技术实现智能设备之间信息共享和互相操作，另一方面，数字化变电站是具有里程碑意义的一次变革，对变电站综合自动化系统的各个方面产生深远的影响，变电站综合自动化技术也因数字化变电站技术的不断发展而迎来一个新的蓬勃发展的时期。

参考文献

[1]桂洲,何甜.变电站自动化及智能化发展方式展望[J].湖北电力，2010，34(3):37-39.

[2]陈宏,张庆伟,娄南,等.智能变电站技术培训教材[M].北京:中国电力出版社,2010.