變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成及應(yīng)用

杜文柱

山東東營(yíng)供電公司，山東東營(yíng) 257000

變電站綜合自動(dòng)化是多專業(yè)性的綜合技術(shù)，它以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、控制方式、測(cè)量手段、通信和管理模式的全面技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行管理的一次變革。其功能可以從以下幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)明。

1 繼電保護(hù)的功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)繼電保護(hù)主要包括輸電線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)選線、自動(dòng)重合閘。由于繼電保護(hù)的特殊重要性，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)絕不能降低繼電保護(hù)的可靠性。因此，要求：

1）系統(tǒng)的繼電保護(hù)按被保護(hù)的電力設(shè)備單元（間隔）分別獨(dú)立設(shè)置，直接由相關(guān)的電流互感器和電壓互感器輸入電氣量，然后由觸點(diǎn)輸出，直接操作相應(yīng)斷路器的跳閘線圈；

2）保護(hù)裝置設(shè)有通信接口，供接人站內(nèi)通信網(wǎng)，在保護(hù)動(dòng)作后向變電站層的微機(jī)設(shè)備提供報(bào)告等，但繼電保護(hù)功能完全不依賴通信網(wǎng)；

3）為避免不必要的硬件重復(fù)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和降低造價(jià)，特別是對(duì)35kV 及以下設(shè)備，可以配給保護(hù)裝置其他一些功能，但應(yīng)以不因此降低保護(hù)裝置可靠性為前提。

繼電保護(hù)是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其最重要的功能就是要有獨(dú)立的、完整的繼電保護(hù)功能，在此基礎(chǔ)上還必須具備下列附加功能：

（1）繼電保護(hù)的通信功能及信息量。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的繼電保護(hù)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)而言是相對(duì)獨(dú)立的，因此，繼電保護(hù)應(yīng)具有與監(jiān)控系統(tǒng)通信的功能。繼電保護(hù)能主動(dòng)上傳保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作性質(zhì)、動(dòng)作值及動(dòng)作名稱，并按控制命令上傳當(dāng)前的保護(hù)定值和修改定值的返校信息；

（2）具有與系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)鐘對(duì)時(shí)功能。時(shí)間的精確和統(tǒng)一在電網(wǎng)運(yùn)行中顯得十分重要，尤其是當(dāng)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，只有借助精確統(tǒng)一時(shí)間才能根據(jù)各套繼電保護(hù)動(dòng)作的先后順序正確分析電網(wǎng)發(fā)生事故的原因。因此，1991年7月原能源部在頒布的《電力調(diào)度系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃大綱》中，已明確建議在同一電網(wǎng)內(nèi)采用統(tǒng)一的對(duì)時(shí)方式，以便準(zhǔn)確記錄發(fā)生故障和保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；

（3）存儲(chǔ)各種保護(hù)整定值功能；

（4）當(dāng)?shù)仫@示與遠(yuǎn)處觀察和授權(quán)修改保護(hù)整定值。對(duì)保護(hù)整定值的檢查與修改要直觀、方便、可靠。除了在各保護(hù)單元上要能顯示和修改保護(hù)定值外，考慮到無(wú)人值班的要求，通過(guò)當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方調(diào)度端，應(yīng)能觀察和修改保護(hù)定值。同時(shí)，為了加強(qiáng)對(duì)定值的管理，避免差錯(cuò)，修改定值要有校對(duì)密碼措施，以及記錄最后一個(gè)修改定值的密碼；

（5）設(shè)置保護(hù)管理機(jī)或通信控制機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)各保護(hù)單元的管理。保護(hù)管理機(jī)（或通信控制機(jī)）在自動(dòng)化系統(tǒng)中起承上啟下的作用。把保護(hù)子系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，向下負(fù)責(zé)管理和監(jiān)控保護(hù)子系統(tǒng)中各單元的工作狀態(tài)，并下達(dá)由調(diào)度或監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的保護(hù)類型配置或整定值修改信息；如發(fā)現(xiàn)某一保護(hù)單元故障或工作異常，或有保護(hù)動(dòng)作的信息，應(yīng)立刻上傳給控制系統(tǒng)或上傳至遠(yuǎn)方調(diào)度端；

由于保護(hù)管理機(jī)溝通了監(jiān)控系統(tǒng)與各保護(hù)單元間的聯(lián)系，起上傳下達(dá)作用，因而隔開(kāi)了各保護(hù)單元與監(jiān)控系統(tǒng)的直接聯(lián)系，不僅可以減少連接電纜，降低成本，而且可以減少相互間的影響和干擾，有利于提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

2 監(jiān)視控制的功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能改變常規(guī)繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷，取代常規(guī)的測(cè)量系統(tǒng)，如變送器、錄波器、指針式儀表等；改變常規(guī)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，如操作盤(pán)、模擬盤(pán)、手動(dòng)同期及手控?zé)o功補(bǔ)償?shù)妊b置；取代常規(guī)的告警、報(bào)警裝置，如中央信號(hào)系統(tǒng)、光字牌等；取代常規(guī)的電磁式和機(jī)械式防誤閉鎖設(shè)備；取代常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置等。

3 自動(dòng)控制裝置的功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須具有保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能。為此，典型的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)都配置了相應(yīng)的自動(dòng)控制裝置，如電壓、無(wú)功綜合控制裝置、低頻率減負(fù)荷控制裝置、備用電源自投控制裝置、小電流接地選線裝置等。

1）電壓、無(wú)功綜合控制。變電站電壓、無(wú)功綜合控制是利用有載調(diào)壓變壓器和母線無(wú)功補(bǔ)償電容器及電抗器進(jìn)行局部的電壓及無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)調(diào)節(jié)，使負(fù)荷側(cè)母線電壓偏差在規(guī)定范圍以內(nèi)。在調(diào)度（控制）中心直接控制時(shí)，變壓器的分接頭開(kāi)關(guān)調(diào)整和電容器組的投切直接接受遠(yuǎn)方控制，當(dāng)調(diào)度（控制）中心給定電壓曲線或無(wú)功曲線的情況下，則由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就地進(jìn)行控制。

2）低頻減負(fù)荷控制。當(dāng)電力系統(tǒng)因事故導(dǎo)致有功功率缺額而引起系統(tǒng)頻率下降時(shí)，低頻減負(fù)荷裝置應(yīng)能及時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)一部分負(fù)荷，防止頻率進(jìn)一步降低，以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和重要負(fù)荷（用戶）的正常工作。當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)到正常值之后，被切除的負(fù)荷可逐步遠(yuǎn)方（或就地）手動(dòng)恢復(fù)或可選擇延時(shí)分級(jí)自動(dòng)恢復(fù)。

3）備用電源自投控制。當(dāng)工作電源因故障不能供電時(shí)，自動(dòng)裝置應(yīng)能迅速將備用電源自動(dòng)投入使用或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上去。典型的備用自投有單母線進(jìn)線備投、分段斷路器備投、變壓器備投、進(jìn)線及橋路器備投、旁跳斷路器備投。

4 遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能

變電站綜合自動(dòng)化的通信功能包括系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)層間的通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分。

1）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)層間通信，主要解決自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(jī)（監(jiān)控主機(jī)）和各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和信息交換問(wèn)題，它們的通信范圍是變電站內(nèi)部。對(duì)于集中組屏的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，實(shí)際是在主控室內(nèi)部；對(duì)于分散安裝的自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其通信范圍擴(kuò)大至主控室與子系統(tǒng)的安裝地，最大的可能是開(kāi)關(guān)柜間，即通信距離加長(zhǎng)了。

2）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須兼有RTU的全部功能，應(yīng)該能夠?qū)⒉杉哪M量和狀態(tài)量信息，以及事件順序記錄等遠(yuǎn)傳至調(diào)度端；同時(shí)應(yīng)該能夠接收調(diào)度端下達(dá)的各種操作、控制、修改定值等命令。即完成新型RTU等全部功能。

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