摘要：對變電站自動化系統(tǒng)結構及功能進行了探討，變電站綜合自動化技術是應用計算機技術、通信技術、檢測技術和控制技術等，將變電站中傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、信號系統(tǒng)和遠動系統(tǒng)等多個獨立的功能系統(tǒng)，經(jīng)優(yōu)化組合為一套智能化的綜合系統(tǒng)。
關鍵詞；變電站； 電力系統(tǒng)；
變電綜合自動化變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設備問相互交換信．息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。各級調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。
1、變電站自動化系統(tǒng)的結構HHHHH變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程與集成電路技術、微計算機技術、通訊技術和網(wǎng)絡技術密切相關。隨著高科技的不斷發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)的體系得到了不斷完善，功能和性能也不斷提高。從發(fā)展過程來看，典型的結構主要有：集中式結構、分布式結構、分散(層)式結構和全分散式幾種結構類型。
1．1集中式結構集中式變電站綜合自動化系統(tǒng)結構按信息類型劃分功能。‘這種方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(shù)據(jù)量信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入、輸出、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。這種結構系統(tǒng)能實時采集變電站中各種模擬量、開關量的信息，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、打印、制表和事件記錄功能，還能完成對變電站主要設備和進、出線的保護功能。此結構體積小、緊湊，造價低。不足的是其對系統(tǒng)監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，在開放性、擴展性和可維護性方面較差，抗干擾能力差。
1．2分布式結構
分布式結構最大的特點是將變電站自動化系統(tǒng)交由主CPU和從CPU多臺計算機來完成。采用主從CPU系統(tǒng)的工作方式，各功能模塊采用串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，提高了處理并行多發(fā)事件的能力，較好地解決了CPU運算處理的瓶頸問題。分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結構，較多地使用于中、低壓變電站。
1．3分散(層)式結構
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級(站級)和就地單元控制級(段級)的二層分布控制系統(tǒng)結構。
站控系統(tǒng)(SCS)：應具有快速的信息相應能力及相應的信息處理分析功能，完成站內(nèi)的運行管理及控制(包括就地及遠方控制管理兩種方式)，例如事件記錄、開關控制及SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。HHHHH站監(jiān)視系統(tǒng)(SMS 應對站內(nèi)所有運行設備進行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運行信息功能，如擾動記錄、站內(nèi)設備運行狀態(tài)、二次設備投入／退出狀態(tài)及設備的額定參數(shù)等。
站工程師工作臺(EwS 可對站內(nèi)設備進行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗等，也可用便攜機進行就地及遠端維護。上面是按大致功能基本分塊， 硬件可以根據(jù)功能及信息特征在一臺站控計算機中實現(xiàn)，也可以兩臺雙備用，也可以按功能分別布置，但應能夠共享數(shù)據(jù)信息，具有多任務時實處理功能。原則上凡是可以在本間隔就地完成的功能絕不依賴通訊網(wǎng)，但特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線等功能的實現(xiàn)。這種結構與集中式處理系統(tǒng)相比有著明顯的優(yōu)點：①可靠性提高，任何一部分設備故障只影響局部， 即將“故障”分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護 控制功能在段級仍可繼續(xù)運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡；②可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用；③站內(nèi)二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資，也簡化了調(diào)試維護。
2、變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的功能研究
2．1微機保護通常所說的微機保護是指對站內(nèi)所有的電器設備進行保護，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。各類保護實現(xiàn)故障記錄、存儲多套定值并與監(jiān)控系統(tǒng)通信。2．2數(shù)據(jù)采集及處理功能
2．2．1狀態(tài)量采集
狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘信號、預告信號等。目前，這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。
2.2．2模擬量采集
常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值，饋線電流，電壓和有功 無功功率值， 頻率， 相位等。
2．2．3脈沖量
脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內(nèi)部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù)，實現(xiàn)電能測量。
2．3事件記錄和故障錄波測距
事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一種是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信； 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(shù)字化的波形及測距結果送監(jiān)控系統(tǒng)， 由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
3 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、變壓器分接頭、電容器組投切進行遠方操作，以防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應具有以下內(nèi)容：電腦五防及閉鎖系統(tǒng)；根據(jù)實時狀態(tài)信息， 自動實現(xiàn)斷路器、閘的操作閉鎖功能；操作出口應具有同時操作閉鎖功能；操作出口應具有跳合閉鎖功能。
4 電壓和無功就地控制
無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。無功控制可由專門的無功控制設備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓、無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。
5、數(shù)據(jù)處理和記錄
歷史數(shù)據(jù)的行程和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：①斷路器動作次數(shù)；②斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)；③輸電線路的有功、無功，母線電壓定時記錄的最大、最小值及其時間，每天的峰谷值及其時間；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(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在運動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。6 系統(tǒng)的自診斷功能
系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)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(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。
7、與遠方控制中心的通信
本功能在常規(guī)運動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM 應相互獨立。保護盒故障錄波信息可采用獨立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應適應調(diào)度中心的要求，符合國際及IEC標準。
8 結束語
綜上所述，變電所綜合自動化對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到了很大的促進作用，它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。
[1】蔣文泉。變電站綜合自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性初探[J]．廣東科技．
