[自动化]浅谈变电站自动化系统的发展

摘要：概述了变电站自动化系统的几种模式，并对各类模式的性能及现实使用情况作了论述；针对PS6000变电站自动化系统的现实使用，分析了PS6000的各项特点，提出了在从事相关变电站自动化系统装备工程运用进程中的一些熟悉和建议。

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1　引言
　　随着计较机技术和电子信息技术的成长，其在电力建设中的运用越来越普遍和深进，今朝，变电站自动化系统在这一领域的运用已走在了前沿。制造厂商在制定产物的研制计划和工程运用时，一方面要引进新的技术，另外一方面更要与现实运用相连系，充实斟酌用户的需求。分歧的用户，由于其所处的地位、经济承受能力的纷歧，在选用产物时，系统会存在分歧的设置装备摆设和要求；用户分歧的治理模式也有可能对系统设置装备摆设有分歧的要求，所以，怎样为这些要求纷歧的用户灵活选配系统，现实上也是对产物的多样性、灵活性等提出了更高要求。

2　变电站自动化系统的几种模式
　　变电站自动化系统从起步成长至今，生产厂商、系统用户、科研院校都作了很多研究和测验考试。分歧的系统、分歧的地域可能会存在分歧的设置装备摆设方式，回纳起来有以下几种典型模式：
2．1　模式一(集中式)
　　模式一是变电站自动化系统成长早期所普遍采用的方式，它将所有庇护装备、自动装配、RTU、数据收集、远控执行装备及其它电子装备集中组柜放置于变电站的中心控制室内，现场装备经由过程电缆与之联络。其设置装备摆设框图如图1所示。
　　图1中，数据收集系统可所以直流采样或交流采样(成长主流)方式；RTU(RomoteTerminalUnit)负责将数据收集成效、庇护信息及站内装备旌旗灯号收集处置后送至当地监控系统和远方调剂所，此可称为上行；同时，远方调剂所再经由过程RTU下发调剂饬令，如远控开关、召取庇护定值等，此可称为下行。庇护装备可所以微机型庇护，这样可以将庇护信息以通讯的方式送至RTU，哄骗计较机技术，RTU与庇护装备之间的信息交换可以到达较高的水平；也能够是常规庇护装备，但庇护动作信息只能经由过程庇护装配输出的动作接点送至RTU，RTU获取的庇护信息相对较少。

　　上述模式的变电站自动化系统普遍运用于老变电站的改造。它的特点是投资规模小、实施利便、易于维护、运行情况好。
2．2　模式二(分层散布式)
　　分层散布结构是指依照变电站的控制条理和对象，设置全所控制级及现场就地单元控制级的二层式散布式结构。此模式在一定水平上吸收了国外某些年夜公司的设置装备摆设模式，其设置装备摆设框图如图2所示。

　　图2中，变电站层总线(或设局域网)供各主机间和主机与各单元级装备间交换信息；变电站层装备装设于控制室内，单元层的庇护及测控装备可装设于开关场的小室内，以削减毗连电缆的长度和引进线的电磁干扰。
　　对于它的庇护测控装备，在工程运用中有两种方式：一是自力庇护装配加自力I/O测控单元的方式，此方式靠得住性高，可维护性强；二是庇护测控装配合二为一的方式，此方式结构简单，经济实惠，对于城网、农网改造工程很是适合；而且从资本同享的角度讲，庇护与测控装配合二为一，避免了以往庇护装配与测控装配中某些功能的重复设置。可是，此方式也曾存在一些问题，如庇护CPU和测控CPU是相互自力仍是由一块CPU承当、庇护TA与丈TA是零丁使用仍是适用等等。今朝由于年夜容CPU等技术的使用，二合一设置装备摆设方式已年夜使用；固然，庇护TA和丈TA在装配内仍是零丁设置的。现在，国外已研制出一种用TA，其铁芯是易饱和材料，带有一定空地空闲。这类饱和型TA的特征接近一般丈TA，不外饱和时的电流值要年夜些。
　　此模式在国内一些高电压品级变电站自动化系统中已获得采用，较之模式一，在平安性、灵活性和可扩大性等方面均提高了很多。
2．3　模式三(涣散式)
　　涣散式结构是指将单元级(距离级)的某些庇护测控装备直接下放安装于现场开关柜中；对于下放安装的庇护测控装备，应非凡注重其抗恶劣运行情况等问题，如电磁干扰、震动、温度等。固然，在今朝运行条件下，涣散安装的庇护测控装备仅针对于馈电线路和抵偿电容器组。其设置装备摆设框图如图3所示。

从图3可以看出，前置机(或称为总控单元)是整个系统的焦点，故应选用靠得住的工计较机或选用高性能单片机；它应能完成信息收集功能。
　　模式三和模式二的基本系统设置装备摆设严酷来说并没有太年夜差异，通讯网络的设置也可为工现场总线或局域网方式。模式二强调从计较机结构的角度来研究物理上的散布；而涣散式则强调地舆位置上的散布。
2．4　现实运用
　　新一代变电站自动化系统———PS6000变电站自动化系统已在系统内成功投进运行。该系统采用分层散布式结构，从模式上看，介于模式二和模式三之间，距离层装备均按涣散放置斟酌其抗恶劣运行情况能力。PS6000变电站自动化系统除具有一般散布式系统的高靠得住性、灵活性和可扩大性和系统组成和维护的简略单纯性之外，还具有以下特点：
2．4．1　完整的变电站自动化解决方案
　　PS6000可提供10～220kV及以上电压品级的输配电线路庇护、主装备庇护及丈控制系统等全套装备；并提供各个电压品级的变电站自动化系统的集成解决方案；该系统的现实运行和维护很是快捷和利便。
2．4．2　全以太网无瓶颈的快速响应系统　　
PS6000从距离层的单元装备到控制层的主网络均采用以太网的通讯方式，加上单元装备内部采用了高效率的平衡通讯方式；从基本上克服了以往装备内部采用问答式通讯方式致使的传输效率低、对外通讯带宽不够等弱点，使PS6000在信息的收集、传输、响应等方面都较以往的散布式系统有了的飞跃。
2．4．3　开放性设计思想
　　PS6000的开放性极年夜地提高了它与其它装备间的互操作性。PS6000除连结其自身的系统性和完整性外，还很是注重与其它智能装备间的相互毗连。
　　PS6000提供PSX600系列规约接口转换器，可利便地将其它智能装备接进PS6000系统；同时也可将PS系列装配接进其它系统。
2．4．4　人性化设计理念
　　PS系列庇护测控装配采用了“免调理”、“即插即用”的设计方式及通用的软硬件平台，并采用了全汉化显示/操作接口和图形化、表格化的输出接口。
2．4．5　高性能、可相信的通用平台
　　PS系列产物的焦点模件使用了32位微处置器，设置装备摆设以年夜容的RAM和FlashMemory，并进行了位的靠得住性设计。这些措施不仅提高了产物的性能，更重要的是使产物在软硬件上通用化。
2．4．6　高尺度的电磁兼容性能
　　PS6000对提高产物的整体电磁兼容性能很是重视。单元装备的设计不再局限于某些部门知足某些抗干扰尺度，而是从单元装备的交流输进、直流电源、开关输进及输出、通讯等各个环节进行电磁兼容设计。
2．5　成长前景
　　随着计较机技术及电子信息技术在电力系统中的普遍运用，变电站内的一次装备也会慢慢实现智能化，数字化的CT、PT会获得使用，庇护装配则仅仅实现数字继电器的功能。
　　今朝，国外知名的年夜公司如ABB、MITSUBISHI等已在这一领域展开研究和运用，国内在这方面也有一定的研究。可以预见，不久的未来，变电站自动化系统的实现和集成将年夜为简化和靠得住。

3　建议
3．1　关于通讯技术
　　今朝市场上产物的通讯方式大都仍为RS232/422/485串行通讯或基于网络技术的现场总线等低品级通讯方式；虽然后者在通讯速度、实时性、靠得住性和组网的灵活性上均远高于已有的串行通讯方式，可是，随着变电站自动化系统的功能和性能要求的迅速提高，现场总线技术的诸多局限性慢慢表露出来：1)过度强调用性而牺牲了通用性，许多网络装备和软件需门设计，持久缺少统一的尺度；2)当变电站通讯节点跨越一定数目后，响应速度迅速下降，不能顺应年夜型变电站对通讯的要求；3)总线型拓扑结构在网络的任一点故障时都可能致使整个系统解体，且难以诊断故障点；4)有限的带宽使年夜资料的数据传输延迟。
　　建议使用局域网络技术。在带宽、可扩大性、靠得住性、经济性、通用性等方面的综合评估中，以太网已具有压服性的势，成为变电站自动化系统中通会扩散；4)网络的资本支持性好，以太网尺度已在1985年被ISO接受为尺度，使之成为真实的开放型系统，由于年夜的使用又使其成底细当低廉。
3．2　电压无功综合调理、电能监测等　　
在现有系统中，建议将电压无功综合调理(VQC)、同期检测及同期合闸、电能的收集与分析等功能集成到系统中。
3．3　其他电气的丈
　　现有系统除应具有常规RTU的远测、远信、远控、远调及丈正常负荷状态下的电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率功能外；还应要有丈零序电压、负序电压及电流等反映不服衡水平的电气。
3．4　关于五防系统
　　电力五防在整个变电站自动化系统中历来都据有着举足轻重的位置，由于变电站自动化系统技术的不竭成长与前进，常规电力五防已没法与之相配套，是以，在现有系统中增加电力五防势在必行。
3．5　关于小电流接地系统接地选线
　　小电流接地系统接地选线有集中设置和涣散设置两种方式，今朝两种方式在系统内均在使用。涣散设置方式(后台系统综合判别)将是成长主流。

4　结语
　　以上分析是作者在现实工程运用进程中的一些熟悉和建议，对许多细节不能逐一论述。总之，变电站自动化系统是一项触及面广、综合性强的系统工程；在实施具体工作时，必需全盘斟酌，以市场为导向，以知足用户需求为方针，这样才能不竭前进，为更多的用户提供更秀的系统。