变电站电气自动化控制系统及应用

变电站电气自动化控制系统及应用

变电站电气自动化是一项提高变电站安全可靠稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能服务的综合措施。本文阐述了变电站自动化系统主要结构模式，并介绍了变电站自动化控制系统功能及其应用。

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一、变电站电气自动化系统概述

变电站电气自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息、数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点，它以计算机技术为基础，以数据通讯为手段，以信息共享为目标。

二、变电站电气自动化系统结构模式

变电站自动化系统常见的主要模式包括集中式、分层分布式等，各变电站应根据其特点予以选择。

㈠、集中监控系统的模式

区域供电集中监控系统适用于供电区域广、设备分布分散的电力监控系统。系统采用分布通信、主控室统一管理的模式。通过由网络、光纤附件等组成的站级以太网将各个变电所的通信管理机集成为一个系统，实现对整个区域的电力监控。主控室后台监控系统采用双机冗余结构，主、备机的数据始终保持一致，互为热备用，极大地提高了系统的可靠性、完整性。系统采用标准化、网络化、功能分布的体系结构，可靠性高，维护方便，具备软、硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点资源，均衡網络负担，便于系统的分阶段实施。

㈡、分层分布式的模式

对于供电范围集中、监控对象数量不大的电力监控系统，采用分层分布式机构。分层分布式结构，纵向上分为站控层和间隔层（从整体上分为三层，既变电站层、通信层和间隔层）。站级系统包括站控系统（SCS）、站监视系统（SMS）、站工程师工作台（EWS）及同调度中心的通信系统（RTU）。站控系统（SCS）

具有快速的信息响应能力及相应的信息处理分析功能，能完成站内的运行管理及控制（包括就地及远方控制管理两种方式），例如事件记录、开关控制及SCADA 的数据收集功能。站监视系统（SMS）对站内所有运行设备进行监测，为站控系统提供运行状态及异常信息，即提供全面的运行信息功能，如扰动记录、站内设备运行状态、二次设备投入/退出状态及设备的额定参数等。站工程师工作台（EWS）可对站内设备进行状态检查、参数整定、调试检验等功能，也可以用便携机进行就地及远端的维护工作。

三、变电站电气自动化系统功能及应用

随着科学技术的迅速发展发展，变电站电气自动化系统的功能也得到了极大的扩展，其工作质量和工作效率也获得了有效提升，所以需要在变电站建设时进行变电站功能的选择，首先要保证所选系统功能能够十分有效地满足变电站的各项基本需求，并且根据其自身的成本等方面的具体条件，要求变电站电气化系统能够相对先进，以防由于变电站系统功能的欠缺而影响变电站功能的具体发挥，甚至系统出现较快过时的现象，所以，根据变电站运行的具体情况，将变电站电气自动化系统应具备的具体功能进行相应的概括和总结。

（一）、数字式微机综合保护功能及应用

对变电站系统及设备实现实时保护是电气自动化主要任务，采用继电保护是对整个系统实现保护的重要措施。目前微机保护装置已经完全取代了传统的电流继电器+时间继电器保护方式，是变电站自动化主要组成部分。能够对变电站内部所有的电气设备进行相应的保护，包括变压器保护、线路保护、母线保护等安全自动保护装置。微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。微机保护装置硬件包括微处理器为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。所以，微机保护装置适应了高压开关柜装置标准化生产的需求，在变电站新建及改扩建工程中被批量使用。在电力系统中，对于微机的保护还应该从多方面入手，保证其功能的完善，同时还应该提高其数据处理、语言编程以及通信的能力，对其保护机制和网络等多方面进行不断的优化完善。

（二）、变电站自动化测控功能应用

自动化测控功能是完成对整个变电站数据采集和变电站运行控制的总称。数据采集是供配电监控的基础，数据采集主要由分布式微机保护装置、智能仪表、底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。变电站采集数据包括变电站的状态数据、模拟数据和脉冲数据等数据形式。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、事故跳闸总信号、预告信号等。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，电流和有功、无功功率值，馈线电流，电压和有功、无功功率值等模拟值。

变电站自动化控制与操作是对各项供配变设备（如断路器、变压器分接头、电容器）进行有效的远程操作与自动调整，但在实际的变电站工作当中，为了防止变电站人员所使用的系统出现故障后无法进行操控的现象，在变电站系统的设计和建设当中，仍然应保留人工直接跳合闸手段以防止故障事故的发生，保证变电站的正常运营。

（三）、事件顺序记录SOE和故障录播测距

变电站的电气设备具有相应的记录功能，包含事件记录和故障录播测距记录。一般来说，事件记录应包含保护动作序列记录、开关跳合、操作命令等记录内容。而变电站故障录波可根据需要，一般利用两种手段实现其功能，第一种是集中式配置专用故障录波器，它能够有效实现和监控系统进行通信的功能。另一种是分散型配置，利用微机保护装置作为记录及测距计算的工具，并将数字化的波型及测距所得到的结果传送到监控系统当中，利用监控系统所具有的存储和分析的功能进行事件和故障的分析存储。

（四）、系统及装置自诊断功能

自动化系统内部的各个插件具有自诊断功能，并能够將自诊断信息按照时间与后台或控制中心在进行通信之后将各种自诊断信息送往后台或者上级控制中心。在信息的传递上，其自身的传递数量远远超过了以前，并且具有同调度中心对准时间，统一时钟设置的功能和进行当地运行维护功能。对装置本身应有实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。

（五）、实时趋势及历史数据记录应用

对于变电站工作历史数据的存储是进行数据处理工作的主要内容，它包括变电站的上级调度中心，变电管理和保护所要求的数据，所记录和处理的数据一般包括以下内容：断路器进行动作的次数;断路器在解决故障时截断容量和进行跳闸操作的次数及其总共的累计数量;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和最小值及其所用时间;独立负荷有功、无功，天的高峰值及其时间;控制操作及修改整定值的记录。根据具体的工作需要，处理和记录数据的功能即可在变电站完全实现，也可在远动操作中心或调度中心实现此功能。

总结

变电站自动化系统的应用，有利于供电企业增加效益、节约成本;有利于供电系统的安全运行与实时维护。

参考文献：