变电站综合自动化的技术及发展

［摘要］介绍变电站综合自动化的概念和成长现状，分析比力了变电站综合自动化的特点和实现综合自动化所面临的问题，提出响应的措施。
［关头词］变电站；综合；自动化；集中式；涣散式；靠得住性

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变电站综合自动化是将变电站二次装备（包括丈仪表、旌旗灯号系统、继电庇护、自动装配和运动装配等）经过功能的组合和化设计，哄骗进步前辈的计较机技术、现代电子技术、通讯技术和旌旗灯号处置技术，实现对全变电站的主要装备和输、配线路的自动监视、丈、自动控制和微机庇护。变电站综合自动化系统可以收集比力齐全的数据和信息，哄骗计较机的高速计较能力和逻辑判断能力，可利便监视和控制变电站内各类装备的运行和操作，具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行经管智能化等特征^［1］。
变电站综合自动化一直是我国电力行的热门。今朝我国投进电网运行的35～110kV变电站约20000座（不含用户变），220kV变电站约1000座，500kV变电站约60座。而且每一年变电站的数目以3～5的速度增加，同时凭据电网要求，又有很多变电站进行技术改造，以提高自动化水平。

1变电站综合自动化技术的成长历程
1.1传统的变电站运行方式
20世纪80年月早期，变电站的庇护装备仍是以晶体管、集成电路为主。变电站二次装备均按传统方式安插：控制屏实现站内监控，庇护屏实现电力装备庇护，远动装备实现实时数据收集。它们各司其职、互不相联。
1.2远动RTU方式
20世纪80年月中、后期，随着微处置器和通讯技术的成长，哄骗微型机组成的远动装配［简称RTU］的功能和性能有很年夜提高，该方式在原常规有人值班变电站的根蒂根基上在RTU中增加了远控、远调功能，站内仍保留传统的控制屏、指示仪表、光字牌等装备。所有旌旗灯号由RTU集中收集，远控、远调指令经由过程RTU装配硬接点输出，由控制电缆引进控制回路，与数字庇护不能交换信息，庇护动作旌旗灯号仍需经由过程继电器接点收集。采用这类方式使二次装备增加，二次回路更复杂，它适用于已建变电站的自动化改造。如桂林的旧雉山变电站等。
1.3综合自动化方式
1.3.1集中式自动化系统
20世纪90年月数字庇护技术（即是微机庇护）的普遍运用，使变电站自动化取得实性的进展。20世纪90年月初研制出的变电站自动化系统是在变电站控制室内设置计较机系统作为变电站自动化的心脏，另设置一数据收集和控制部件用以收集数据和发出控制饬令。微机庇护柜除庇护部件外，每一个柜有一个经管单元，其串行口和变电站自动化系统的数据收集和控制部件相连，传送庇护装配的各类信息和参数，整定和显示庇护定值，投/停庇护装配。此类集中式变电站自动化系统结构紧凑、体积小、造价低，尤其适合35kV或规模较小的变电站，如柳州箭盘变电站等。
1.3.2涣散式自动化系统
由于集中式结构存在软件复杂，系统调试麻烦、精度低，维护工作年夜，易受干扰，扩容灵活性差等不足;随着计较机技术、网络技术及通讯技术的飞跃成长，同时连系变电站的现实情况，各类涣散式变电站自动化系统纷纷研制成功和投进运行。涣散式系统的特点是各现场输进输出单元部件划分安装在中低压开关柜或高压一次装备四周，现场单元部件可所以庇护和监控功能的二合一装配，用以处置各开关单元的继电庇护和监控功能，也能够是现场的微机庇护和监控部件划分连结其自力单元部件进行通讯联系。通讯方式年夜大都经由过程RS—422/RS—485通讯接口相连。但近年来推出的涣散式变电站自动化系统更多地采用了网络技术，如LONWORKS和CAN等现场总线型网。至于变电站自动化的功能，如远测、远信、收集及处置，远控饬令执行和继电庇护功能等均由现场单元部件自力完成，并将这些信息经由过程网络送至后台主计较机,而变电站自动化的综合功能均由后台主计较机系统承当。涣散式面向对象的变电站综合自动化系统由于年夜年夜缩小了主控室的面积，靠得住性高，组态灵活，检修利便，下降总投资，今朝已成为成长趋向^［2］。
如河池市六墟变电站是1998年9月13日投运的广西座220kV老站改建的综合自动化系统站。它采用南京自动化装备厂四方公司提供的美国Hath-away公司研制开发的CSC2000变电站综合自动化系统,其特点是完全分层散布式系统结构。变电站内所有二次装备从计较机网络方面看都是网络的节点,所有节点经由过程总线型网络(lonworks)连在一起,各节点之间地位平等,按功能分成两层,距离层和变电站层。距离层按一次装备组织,变电站层分成就地监控主站、工程师站及远方接口站。整个网络数据同享,饬令和数据经由过程网络传输。六墟变电站综合自动化系统的投运提高了运行靠得住性,加速了事故处置的速度；使潮水走向、负荷转移都利便、直观；提高了劳动生产率及电网调剂自动化的水平^［3］。
2实现变电站综合自动化的基本进程
2.1数字的输进与输出
在变电站综合自动化系统中，需收集的信息很多，但从它们的性来分，可分为模拟、开关、脉冲和广义读表数等4年夜类。一般来说，针对计较机而言，处置的都是数字，对模拟的处置，也是必需先转换成数字才能处置。
2．2模拟的输进与输出
变电站的电流、电压、温度等均属模拟，这些模拟都是间接连变化的物理，由于计较机只能识别数字。是以，模拟旌旗灯号必需经由过程模拟输进通道，转换为响应的数字旌旗灯号才能输进到计较机中进行处置。另外一方面，为了实现对生产进程的控制，有时还需要输出模拟旌旗灯号，经由过程模拟输出通道往驱动模拟调理执行机构工作。这就触及到模拟输进/输出通道的组成、数/模转换器、模/数转换器、多路转换器、采样连结器、高集成度的数据收集系统、采样方式等。
2．3交流采样经常使用算法分析
微机庇护和微机监控的基来源根基理类似，都是把经过电流互感器TA和电压互感器TV变换后的电流、电压等模拟旌旗灯号转化为数字旌旗灯号，然后经由过程数学运算获得所需的电流、电压的有用值和相位和有功功率、无功功率等，或算出它们的序份，或线路和元件的视在阻抗，或某次谐波的年夜小和相位等。交流采样是指直接对经过装配内部小TA、小TV转换后形成的交流电压旌旗灯号进行采样、连结和A/D转换，然后在软件中经由过程各类算法计较出所需要的电。交流采样经常使用算法有基于正弦函数模子、周期函数模子、随机函数模子的算法息争微分方程算法等。面临种类繁多的算法，具体若何选择，不仅要斟酌装配所需要完成的具体功能，还必需斟酌到装配的硬件设置装备摆设。
2.4数据通讯
变电站综合自动化系统是由多台微机组成的分级散布式控制系统，包括微机监控、微机庇护、电能自动控制等多个子系统。在各子系统中，往往又由多个智能模块组成。如微机庇护子系统中，有变压器庇护、电容器庇护和各类线路庇护等。是以，在综合自动化系统内部，必需经由过程内部数据通讯，实现各子系统内部和各子系统之间的信息交换和实现信息同享，以削减变电站二次装备的重复设置装备摆设和简化各子系统间的互连。另外一方面，变电站是电力系统中电能传输、交换、分配的重要环节，它集中了变压器、开关、无功抵偿等昂贵装备，所以说对变电站综合自动化系统的可行性、抗干扰性、工作灵活性和可扩大性要求很高。是以，变电站综合自动化系统的数据通讯包括两方面的内容：一是综合自动化系统内部各子系统或各类功能模块间的信息交换；二是变电站与控制中心间的通讯。
3提高变电站综合自动化系统靠得住性的措施
变电站综合自动化系统具有功能强、自动化水平高、缩短维修周期及可实现无人值班等越性，但由于它是高技术在变电站的运用，今朝很多工作在变电站线的技术人员与运行人员，对它的技术和系统结构还不领会，对其靠得住性问题还比力担忧；另外一方面，变电站综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统，但它们的工作情况是电磁干扰极为严重的强电场所，确实会影响到各个元器件的正常工作^［1］。
3.1抑制干扰源的影响
外部干扰源是变电站综合自动化系统外部发生的，没法消除。但这些干扰往往是经由过程毗连导线由端子串进自动化系统的。是以，可接纳屏障措施及削减强电回路的感应耦合等方式。
3.2接地和削减共阻抗耦合
接地是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方式。在变电站设计和施工进程中，把接地和屏障很好地连系起来，可以解决年夜部门干扰问题。行之有用的接地有一次系统接地、二次系统接地、变电站综合自动化系统的工作接地等。
3.3隔离措施
接纳秀的隔离和接地措施，可以减小干扰传导侵进。在变电站综合自动化系统中行之有用的隔离措施有模拟的隔离、开关输进、输出的隔离及其它隔离措施。
3.4滤波
滤波是抑制自动化系统模拟输进通道传导干扰的主要手段。模拟输进通道遭到的干扰有差模干扰和共模干扰两种。对于串进旌旗灯号回路的差模干扰，采用滤波的方式可以有用地滤除；对于共模干扰可采用双端对称输进来抑制。
3.5计较机供电电源的抗干扰措施
年夜大都综合自动化系统的监控机或经管机的供电电源常采用交流220V，一般取自站用变压器，这类情况下，电网的冲击，电压和频率的波动将直接影响到微机系统运行的靠得住性和稳定性，甚至会造成死机。对计较机交流供电系统可采用隔离变压器隔离、电源滤波器、不中断电源UPS及氧化锌压敏电阻等抗干扰措施。
4结语
变电站综合自动化在一些新建变电站的运行中讲明其技术进步前辈、结构简单、功能齐全、平安靠得住，随着计较机技术、通讯技术、旌旗灯号收集和旌旗灯号处置技术及新的分析计较技术的成长，尤其是一次电气装备的结构、被控水平和性能的提高，变电站综合自动化的技术运用将有更广漠的成长前景。