變電站綜合自動化系統的研究與應用
論文摘要：采用變電站綜合自動化技術是和技術應用的方向，也是對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，發展和完善變電站綜合自動化系統，是系統發展的新趨勢，就變電站綜合自動化系統進行一些探討。
論文關鍵詞：變電站；綜合自動化
變電站綜合自動化系統是以計算機和網絡通信技術為基礎，將保護、控制、遠動、自動裝置、故障錄波等分散的技術集成在一起，從而實現電網的現代化，并可以給運行、安全、設計、施工、檢修、維護、管理等諸多方面帶來直接或間接的效益和效益。
1 變電站綜合自動化的結構
變電站綜合自動化的結構有兩種:集中式和分布式。
1.1 集中式結構
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監控等全部功能。多數集中式結構的微機保護、微機監控與調度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。
集中式的特點:能實時采集各種模擬量和開關量，完成對變電站的數據采集和實時監控；低，占有空間小等。前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能，所以一般采用雙機并聯運行。軟件復雜，修改工作量大，系統調試繁瑣。組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。
1.2 分布式結構
分布式結構是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成，一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU提高了處理并行突發事件的能力，解決了運算處理的瓶頸問題。各功能模塊之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好的解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點:
（1）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將危險分散。
（2）可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。
（3）站內二次設備所需的電纜大大減少，節約也簡化了調試維護。
2 變電站自動化系統可以實現的功能
2.1 繼電保護
是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能:（1）基本設置。（2）故障記錄。狀態數據、模擬數據和跳閘記錄。（3）存儲多套定值。便于定值之間切換。（4）顯示和當地修改定值。（5）與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。
2.2 控制和操作功能
操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，接地刀的分合閘操作，變壓器分接頭控制調節，電容器組投切進行遠方操作，并實現保護信號的遠方復歸。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段，并實現保護信號的遠方復歸。
2.3 數據采集及處理功能
包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據。采集了所有斷路器、隔離刀閘、接地刀閘的狀態；主變的、分接頭檔位，主變油溫，所有系統電氣量（電壓、電流、頻率、有功、無功、功率因數、電度等）；直流系統的所有量，所用變的電壓，電流，功率；所有的保護動作信號，斷路器、保護裝置、自動化系統、公用系統的各類告警信號；全面完整地實現了對整個變電所的監視，能實時顯示和實時打印各種信息。
2.4 事件記錄（SOE）
事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。實現順序事件記錄，SOE數據庫能在計算機查詢并打印。
2.5 報警功能處理
自動化系統實現了事故告警預報信號和模擬量越限告警，開關不同告警信號啟動不同的音響和畫面顯示，并能實現事后的檢索。
2.6 故障錄波測距
變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。
2.7 系統的自診斷和自恢復系統
系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置，要具有可維護性和可擴展性。
2.8 數據處理和記錄
數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電和保護專業要求的數據，主要有:（1）斷路器動作次數；（2）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；（3）輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；（4）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；（5）控制操作及修改整定值的記錄。根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。
2.9 GPS同步功能
用GPS衛星對時系統，確保了系統內所有單元時鐘的同步性和精確性，有利于故障時對整個電網系統的全面分析。
2.10 人機聯系系統的自診斷功能
系統內各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。
3 提高變電站綜合自動化系統可靠性的措施
變電站綜合自動化系統具有功能強、自動化水平高、縮短維修周期及可實現無人值班等優越性，但由于它是高技術在變電站的應用，目前不少工作在變電站第一線的技術人員與運行人員，對它的技術和系統結構還不了解，對其可靠性問題還比較擔心；另一方面，變電站綜合自動化系統內部各個子系統都為低電平的弱電系統，但它們的工作是電磁干擾極其嚴重的強電場所，確實會影響到各個元器件的正常工作。
3.1 抑制干擾源的影響
外部干擾源是變電站綜合自動化系統外部產生的，無法消除。但這些干擾往往是通過連接導線由端子串入自動化系統的。因此，可采取屏蔽措施及減少強電回路的感應耦合等方法。
3.2 接地和減少共阻抗耦合
接地是變電站綜合自動化系統抑制干擾的主要方法。在變電站設計和施工過程中，把接地和屏蔽很好地結合起來，可以解決大部分干擾問題。行之有效的接地有一次系統接地、二次系統接地、變電站綜合自動化系統的工作接地等。
3.3 隔離措施
采取良好的隔離和接地措施，可以減小干擾傳導侵入。在變電站綜合自動化系統中行之有效的隔離措施有模擬量的隔離、開關量輸入、輸出的隔離及其他隔離措施。
3.4 濾波
濾波是抑制自動化系統模擬量輸入通道傳導干擾的主要手段之一。模擬量輸入通道受到的干擾有差模干擾和共模干擾兩種。對于串入信號回路的差模干擾，采用濾波的方法可以有效地濾除；對于共模干擾可采用雙端對稱輸入來抑制。
3.5 供電電源的抗干擾措施
大多數綜合自動化系統的監控機或管理機的供電電源常采用交流220V，一般取自站用變壓器，這種情況下，電網的沖擊，電壓和頻率的波動將直接影響到微機系統運行的可靠性和穩定性，甚至會造成死機。對計算機交流供電系統可采用隔離變壓器隔離、電源濾波器、不間斷電源UPS及氧化鋅壓敏電阻等抗干擾措施。
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