變電站綜合自動化監(jiān)控結(jié)構(gòu)功能
葉璇嫻 

摘要：通過以下分析，可以看到變電站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。
關鍵詞：變電站；綜合自動化；系統(tǒng)分析
1概述
我國變電站自動化技術經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中大部分中低壓變電站采用了自動化技術實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術，提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，從而大大提高了電網(wǎng)的安全運行。然而，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有的變電站自動化技術產(chǎn)生深遠的影響，對整個電網(wǎng)的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2．1分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網(wǎng)絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。
2．2集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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(shù)量等信息，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、保護、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。目前這種結(jié)構(gòu)有以下不足：
前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能；軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試繁瑣；組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)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。
2．3變電站分層分布式的結(jié)構(gòu)
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元)的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：
可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡故障，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。可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。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。
3常見通訊方式
目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無論RS一232C、EIA-422／485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現(xiàn)場總線的應用部分地緩解了變電站自動化系統(tǒng)對通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網(wǎng)的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機模式，主要是用于220-500KV，在實現(xiàn)上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網(wǎng)；單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式；雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機模式；單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式。
4變電站自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能
4．1微機保護
微機保護是對站內(nèi)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。低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：故障記錄；存儲多套定值；顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ担慌c監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。
4．2數(shù)據(jù)采集及處理功能
包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)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、事故跳閘三信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電逗離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。
模擬量采集。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電三、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電玉和有功、無功功率值。
4．3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距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
4．4控制和操作功能
操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開三，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時保留人工直接跳合閘手段。
4．5防誤閉鎖功能
生產(chǎn)現(xiàn)場的防誤閉鎖裝置主要實現(xiàn)五防功能：防二三負荷拉、合隔離開關；防止帶接地線(接地開關)合閘；防止人員誤入帶電間隔；防止誤分、誤合斷路器；防止帶電掛接地線(合接地開關)；以及防止非同期并列等。實現(xiàn)閉鎖非同期并列的基本方法是通過壓差和頻差鑒定裝置實現(xiàn)同期閉鎖，倒閘操作過程中及時投入同期閉鎖裝置，以防止非同期供電的兩個系統(tǒng)非同期合閘。
五防功能的實現(xiàn)方法和特點。對于手動操作的開關設備，一般采用機械方式達到機械聯(lián)鎖；電動操作的開關設備通過斷路器輔助轉(zhuǎn)換開關中的輔助接點按照一定的邏輯關系接入控制回路，以實現(xiàn)操作互鎖。
4．6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。
4．7數(shù)據(jù)處理和記錄
歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(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：斷路器動作次數(shù)；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)；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；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；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�部實現(xiàn)。
4．8本功能在常規(guī)遠動“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)。還應具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能和當?shù)剡\行維護功能。
結(jié)語
隨著自動化技術、通信技術、計算機和網(wǎng)絡技術等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。