安防之家讯：摘要文章分析了国内外变电站综合自动化的发展情况。阐述了综合自动化系统的几种主要结构形式、主要功能、特点及其评价标准。关健词变电站综合自动化1概述变电站是电力系统中的一个重要环节,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。而一个变电站运行情况的优劣,在很大程度上取决于其二次设备的工作性能。现有的变电站有三种运行形式:一种是常规变电站;一种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站；再有另一种就是全面微机化的综合自动化变电站。在常规变电站中,其继电保护、中央信号系统、变送器、远动及故障录波装置等所有二次设备都是采用传统的分立式设备，且站内配置有大量控制、保护、计量用屏盘。使设备设置复杂、重复。占地面积大,日常维护管理工作繁重。这种常规变电站的一个致命弱点是不具有自诊断能力,对二次系统本身的故障无法检测。为了预防这种故障,需要频繁地定期进行各种试验和调试,而一旦出现了所料未及的设备故障,便会给整个变电站的运行带来灾难性的后果。要提高变电站运行的可靠性及经济性,一个最基本的方法就是要提高变电站运行管理的自动化水平,实现变电站综合自动化,以微机化的新型二次设备取代传统使用的分立式设备。集保护、控制、监测及远动等功能为一体,做到设备共享,信息资源共享,使变电站设计简捷、布局紧凑,使变电站的运行更加安全可靠。从国内外电力系统的发展趋势来看,变电站综合自动化已是势在必行。2国内外变电站综合自动化的发展及应用状况国际上对于变电站综合自动化的研究,已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。早在七十年代末,日本就研制出了世界上第一套综合数字式保护和控制系统SDCS-Ⅰ。此后,美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。在八十年代初,美国一家电力公司研制了IMPac模块化保护和控制系统。美国西屋公司和EPRI联合研制出了SPCS变电站保护和控制综合自动化系统。到1984年,瑞士的BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。1985年,德国的西门子公司又推出了他们研制的第一套变电站综合自动化系统LSA678。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家,在他们所属的某些电力公司里,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。国内是从六十年代开始研制变电站自动化技术。到七十年代初,便先后研制出了电气集中控制装置和集保护、控制及信号为一体的"四合一"装置。在八十年代中期,由清华大学研制的35KV变电站微机保护、监测自动化系统在威海望岛变电站投入运行。与此同时,南京自动化研究院也开发出了220KV梅河口变电站综合自动化系统。此外,国内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作推出一些不同类型、功能各异的自动化系统。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。纵观我国七、八十年代的变电站自动化发展状况,可以看到,初期的变电站自动化,只是在常规二次设备配置的基础上增加了计算机管理功能。如CRT屏幕监视、数值计算、自动巡检打印及自动报表等。所增加的这些计算机功能并不能取代常规的操作监视设备,因而这种自动化方式只能称作计算机辅助管理。八十年代以后,由于微机技术的发展,使变电站自动化技术得到了进一步的提高,但是此时的自动化管理仍未涉及到继电保护、故障录波等功能。只是在原有PTV的基础上增加了以微机为控制中心的就地功能。这种初期的自动化管理方式,各专业在技术上相互独立,资源不能共享,设备设置重复,功能交叉覆盖,无论在技术上或是经济上都不尽合理。进入九十年代后,由于数字保护技术的发展,才使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃,使这项技术在我国进入了实质性发展阶段。目前国内推出的较有代表性的装置应属南京自动化研究院生产的DSA和南京力导电子公司生产的DMP300变电站综合自动化系统。由此可见,我国在变电站综合自动化技术方面,发展和应用前景是非常可观的。3变电站综合自化系统的结构形式目前,国内外变电站综合自动化系统大体可分为三种结构:集中式、分散式以及集中与分散结合式。3.1集中式结构初期的变电站自动化设计都是采用集中式结构。这种结构的设计方法是将设备按其不同功能进行归类划分,形成若干个独立系统,各系统分别采用集中装置来完成自身的功能,这种结构方式的缺点是资源不能共享,设备设置重复、且运行的可靠性低,功能有限,也不能大量节省电缆、屏柜和占地面积,因而这种结构方式并没有得到广泛的推广应用。3.2分散式结构这种结构方式一般是按一次回路进行设计。首先将设备按一次安装单位划分成若干单元。将控制单元、微机保护单元、数据采集单元安装在户外高压开关附近或户内开关柜内。然后将各分散单元用网络电缆互连,构成一个完整的分散式综合自动化系统。这种分散式结构具有很多优点:各个功能单元上即有通讯联系,又相对独立,便于系统扩展,便于维护管理,当某一环节发生故障时,不致于相互影响。此外，它的抗电磁干扰性能强，可靠性高,可以把电度计量、测量表计、控制、保护、远动合为一体，可使数据统一，避免设备重复设置，在二次设计上能最大限度地减少二次设备的占地面积和节省大量电缆及接线。3.3集中与分散结合式结构这种结构方式介于集中式与分散式两种结构之间,形式较多。但目前国内应用较多的是分散式结构集中式组屏。这种结构方式具有分散式结构的全部优点,由于采用了集中式组屏,非常有利于系统的设计、安装与维护管理。因为中低压变电所的一次设备比较集中,所以此种结构方式比较适用于中低压变电站。4变电站综合自动化系统的主要功能一般的来说,变电站综合自动化主要包括数据采集及通讯、数据处理、安全监视、微机保护、开关操作、电压无功控制、远动及自诊断等功能。4.1数据采集及通讯功能其中包括主变及各条线路的交流测量、温湿度等非电气量的直流测量、开关刀闸等遥信量的实时采集、保护信息的收集、与上级调度通讯、统一时钟等。4.2数据处理主变及各条线路的功率及功率因数计算、电能计算及统计、事件顺序记录及事故追忆等。4.3安全监控系统运行工况监视,变电站一次系统运行状态监视,遥测量的越限监视,遥信变位的声光报警,事故信号及预告信号的告警显示,变压器分接头与电容器组人工、自动调节与投切,保护测定值的显示与修改,在线自诊断等。4.4运行记录电力系统事故记录及运行记录,系统历史数据记录，设备运行记录,以及各种记录的统计，报表人工、自动打印,屏幕拷贝等。4.5微机保护功能包括变压器保护、线路保护、母线保护、电容器保护及其他设备的保护配置。4.6电压和无功控制功能对有载调压变压器分接头和并联补偿电容器组进行综合调节控制，保证电压质量和优化无功补偿。4.7远动功能包括常规的遥测、遥信、遥控、遥调，保护定值的远方监视与修改,故障录波及测距的远方传输等功能。4.8人机联系功能在线生成、修改各种报表及画面,在线修改数据库参数,控制闭锁与解除;多窗口显示,画面可放大、缩小、漫游以及方便的画面调用，远方和当地操作以及当地操作的防误操作等功能。4.9小电流接地自动选线功能4.10备用电源自投功能5变电站综合自动化的评价标准评价一个综合自动化系统性能的优劣,主要要从它所具有功能、可靠性、经济性、运行的灵活性及操作维护的方便性等几方面来评价。目前对综合自动化系统的功能要求包括以下几个方面:微机保护、微机监控、测量及远方调度等。其中保护功能占据最重要的位置。要求综合自动化系统对电力系统中的一切故障都能正确地施行其保护功能,且要在动作的快速性及可靠性方面优于常规保护。监控功能在综合系统中也占有很重要的地位,要求系统不但能对变电站的一次系统运行工况进行全方位的监视控制,且对系统本身的工作异常应及时发现并显示告警。另外,考虑到变电站的不断发展,要求综合系统在功能上具有可开发性。对综合系统运行可靠性的评价,主要包括两个方面,即构成系统的硬件和软件。对于硬件的可靠性,可以用设备的平均故障间隔时间MTBF及故障前平均运行时间MTTF以及设备的冗余度等指标来衡量。要求各设备本身具有足够的可靠性及冗余度。在任何情况下,应确保可靠执行综合系统的主要功能。至于软件的可靠性,是要求系统对软件故障具有较强检出能力、较高的响应速度、及合理的处理方式。操作和维护的方便性,是运行人员对综合系统的普遍要求。综合系统的操作控制设计应尽可能简单明了。即便运行人员不懂计算机专业,经过短期的训练,也应能熟练地进行操作。另外,电力部门最担心的问题是系统故障后的维修,为解决这一问题,不但要求在软件设计上使系统的自诊断功能完善,且要求在结构设计上,注意元件的检修和更换的简捷方便。综合系统的灵活性,是指系统对各种类型变电站的适应性。要求通过简单修改某些技术指标和功能,即可适用于不同类型的变电站及适合于现有变电站的发展和扩建。构成系统的各元件和模块应逐渐实现系列化和标准化。综合系统还必须具有较强的抗干扰性能。在高压变电站内,扰乱综合系统正常工作的干扰因素主要有:电磁干扰、射频干扰以及各种传导性暂态浪涌干扰,为确保综合系统的可靠性、对于分散式结构的系统最好用光纤联接各分散单元。系统在投运前，必须首先进行各种抗干扰性能实验.经济性也是综合系统的一个重要指标。要将综合自动化系统与常规变电站进行经济技术比较。主要的比较项目是变电站的综合投资,其中包括建站的一次投资费用和运行维护费用。目前南京力导电子公司生产的DMP300变电站综合自动化系统已全面实现了上述功能和指标,经济性指标特别适合工程费用并不宽裕的目前的城网、农网改造。6结束语变电站综合自动化在我国尚属一门新兴技术。经过广大电力科研工作者的不懈努力,已在此技术领域积累了不少宝贵的经验。我们深信,随着我国经济技术的迅速发展,变电站综合自动化必将日趋成熟和完善。高自动化水平的变电站以及电力系统自动化管理将为加速我国的经济建设起到巨大的推动作用。
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