变电站综合自动化技术发展

变电站综合自动化技术发展

发表时间：2019-08-21T16:56:23.917Z 来源：《河南电力》2018年24期作者：黄桂鑫

[导读] 摘要：分析了变电站综合自动化系统的体系结构以及基于现场总线的通信技术，并对综合自动化系统在肇庆电网220kV变电站的应用实践进行了详细介绍，同时对变电站综合自动化存在的问题以及如何提高变电站综合自动化的运行水平提出了意见和见解。

黄桂鑫

（广东电网发展研究院有限责任公司汕头电力咨询研究院广东省汕头市 515000）

摘要：分析了变电站综合自动化系统的体系结构以及基于现场总线的通信技术，并对综合自动化系统在肇庆电网220kV变电站的应用实践进行了详细介绍，同时对变电站综合自动化存在的问题以及如何提高变电站综合自动化的运行水平提出了意见和见解。

关键词：变电站；综合自动化；现场总线技术；体系结构

变电所综合自动化系统以全微机化的新型二次设备代替常规的电磁式设备尽可能做到硬件资源共享，以不同的软件模块实现常规硬件才能完成的功能，用计算机局部通信网络代替大量信号电缆的连接，使变电所的自动化程度大为提高，实现了无人值班或准无人值班，占地面积大为减少，设计维护工作也得以减少，增加了变电所运行安全性和可靠性。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监控屏幕化、运行管理智能化等特点，它的发展应用提高了变电站安全、可靠、稳定的运行水平，减轻了操作人员的工作量，使变电所的技术水平和管理水平得到了全面的提高。

1.变电站综合自动化系统的体系结构

一个变电站综合自动化系统的性能往往取决于它采用什么样的体系结构。变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分布分散式三种。

1.1集中式结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩充其输入输出（I/O）接口，集中采集变电站的模拟量和数字量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。此类结构对监控主机的性能要求较高，且系统处理能力有限，开发手段少，系统在开放性、扩展性和可维护性等方面较差，抗干扰能力不强。

1.2集中分布式结构

该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。分布式结构方便系统扩展和维护，可靠性好，局部故障不影响系统其它模块正常运行。肇庆电网常规/四遥0站就是采用该种结构，通过遥测交流采样、遥信遥控子站以及保护管理机等不同功能模块，以串行通信方式汇总到远程终端设备（remoteterminalunit，RTU）进行统一处理，实现当地监控和远传功能。

1.3分布分散式结构

分布分散式结构采用/面向对象0设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备。间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其它一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构在变电站综合自动化系统中较为流行。

图1 分散（层）分布式系统结构

从逻辑方面来看，通过分布分散式结构系统的应用，变电站自动化系统主要涉及以下三层内容：（1）间隔层，可实现就地模拟量、开关量、脉冲量的数据采集、保护与控制操作出口目的。（2）通信层，主要负责下层就地装置的通信管理，并且与当地监控、远方调度中心通信。同时，通信层还具备采集、控制与运动的作用，其还能够通过传统的脉冲量高速以太网（Ethernet）技术实现通信目的。（3）变电站层，主要任务为站内人机接口、监视、管理、控制等。此系统是现代变电站自动化技术主要发展趋势，大大减少了连接电缆数量，以及电缆传送信息的电磁干扰，可靠性较高，维护与扩展也较为便利，大量现场工作均能够在设备制造厂家一次性完成。

2.变电站自动化技术的发展

变电站自动化技术的发展历程可归纳为三个阶段：

2.1自动装置阶段

这一阶段研发的自动化系统主要采用模拟电路，采用电子管、继电器等分立元件组成，硬件体积庞大，且无需编写软件，所有信息、数据的收集和判断均由硬件电路完成，具有独立运行能力，智能化程度较低。但是，由于系统无法提供自诊断故障功能，当分立元件出现故障时，常常会影响到电网运行的安全，维护成本较高。

2.2智能自动装置阶段

随着电子技术的发展，各种微处理器、大规模集成电路在电力系统中应用越来越广泛。这一阶段的变电站自动化系统主要特点是以微处理器芯片为核心，大量运用大规模集成电路构成外围电路，取代了过去数量庞大的继电器、晶体管等分立元件。智能自动装置仍然是各自独立运行，但由于采用了统一的数字信号电平，大大减小了自动装置的体积，提高了自动装置诊断自身故障的能力，大大提高了系统的可靠性、准确性和数据传输速度，但由于缺少相互之间的通信功能，无法实现资源共享。

2.3变电站综合自动化阶段

随着电子、通信和计算机技术的发展，自动化技术在电力系统中全面推广应用，变电站综合自动化系统应运而生。第一套变电站综合自动化系统由测控系统、保护系统和开关闭锁系统三部分组成，并具有全分散式和局部分散式两种结构。随后，变电站综合自动化技术飞速发展，系统结构也呈现出多样化的发展趋势。

3.综合自动化技术在某110kV变电站的应用

3.1保护技术

对于集中配屏模式，其主要包括控制、保护功能，对二次回路涉及进行了大幅的简化操作，是目前国内新建设的变电站中应用较为广

泛的模式占比已，具有十分成熟的运行经验。此外，集中配屏模式包括综合自动化保护屏，可大幅提高该110kV变电站设备的综合自动化水平与管理水平。

3.2监控技术

该110kV变电站监控技术主要运用微机监控系统进行，标准采用集控站技术标准，通过有效融合本地后台监控、集控站系统，促进了信息资源功效目标的实现，并且推动了变电站保护、控制、监测等综合自动化作用的发挥，使得数据采集、处理等目标的实现成为可能。

3.3微机电力故障录波技术

通过相关研究发现，微机电力故障录波器往往具有高速故障记录、故障动态过程记录以及长过程记录这三项动态记录作用。该110kV 变电站的110kV系统、35kV系统中分别安装了一套微机电力故障录波器，可在做好数据采样操作之后，利用计算机软件来判断各项功能与作用，从而为电网故障分析工作的顺利进行提供依据。

4.变电站综合自动化的发展趋势

变电站综合自动化一直是我国乃至国际电力系统行业的热点之一。我国的变电站综合自动化技术经过二十多年的发展，已经到达了一定的水平，更为高级或者先进的变电站综合自动化技术是该领域发展的必然趋势，总体体现概括为以下三个方面：1.系统结构的转变。主要取决于智能电子装置的发展和光互感器的发展。2.监控系统的发展。这方面的主要体现在于第五遥—遥视系统的应用以及人工智能技术的发展应用。3.通信方式的发展。以工业以太网的发展应用以及蓝牙技术的发展应用为技术基础。

结论

本文介绍了变电站综合自动化技术的发展历程以及国内外应用现状，变电站综合自动化技术在电力系统的深入推广应用，加深了继电保护、计量、远动、变电运行等各专业技术的相互融合与渗透，进一步确保了整个变电站的安全稳定运行，维护更加便捷，提高了经济效益。随着通信技术和计算机技术的发展，变电站综合自动化技术在电网中的应用将更加广泛而深入，朝着网络化、智能化和多媒体化的方向发展。同时，也对电网管理方式产生了深远的影响。因此，相关管理人员一定要遵循科学、严谨的工作原则，加强自身综合素质的提升，确保电网运行的安全性和经济性。

参考文献：

[1]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]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，1995，19（10）：7-9.

[3]王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4]庞军强.变电站综合自动化技术的发展动态[J].自动化应用，2010（04）：49-50.

[5]张杰.变电站综合自动化系统技术研究[J].数字技术与应用，2010（11）：4-4.