淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)的的體系結(jié)構和配置

白雪

【摘 要】變電站綜合自動化采用自動控制和計算機技術實現(xiàn)變電站二次系統(tǒng)的部分或全部功能。為達到這一目的，滿足電網(wǎng)運行對變電站的要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)體系由“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構成變電站自動化基礎。“通信控制管理”是橋梁，聯(lián)系變電站內(nèi)部各部分之間、變電站與調(diào)度控制中心之間使其相互交換數(shù)據(jù)?！白冸娬局饔嬎銠C系統(tǒng)”對整個綜合自動化系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、管理和控制，并向運行人員提供變電站運行的各種數(shù)據(jù)、接線圖、表格等畫面，使運行人員可遠方控制斷路器分、合操作，還提供運行和維護人員對自動化系統(tǒng)進行監(jiān)控和干預的手段。

【關鍵詞】綜合自動化；結(jié)構

變電站綜合自動化采用自動控制和計算機技術實現(xiàn)變電站二次系統(tǒng)的部分或全部功能。為達到這一目的，滿足電網(wǎng)運行對變電站的要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)體系由“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構成變電站自動化基礎?！巴ㄐ趴刂乒芾怼笔菢蛄海?lián)系變電站內(nèi)部各部分之間、變電站與調(diào)度控制中心之間使其相互交換數(shù)據(jù)?！白冸娬局饔嬎銠C系統(tǒng)”對整個綜合自動化系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)、管理和控制，并向運行人員提供變電站運行的各種數(shù)據(jù)、接線圖、表格等畫面，使運行人員可遠方控制斷路器分、合操作，還提供運行和維護人員對自動化系統(tǒng)進行監(jiān)控和干預的手段?！白冸娬局饔嬎銠C系統(tǒng)”代替了很多過去由運行人員完成的簡單、重復和繁瑣的工作，如收集、處理、記錄、統(tǒng)計變電站運行數(shù)據(jù)和變電站運行過程中所發(fā)生的保護動作、斷路器分、合閘等重要事件，還可按運行人員的操作命令或預先設定執(zhí)行各種復雜的工作?！巴ㄐ趴刂乒芾怼边B接系統(tǒng)各部分，負責數(shù)據(jù)和命令的傳遞，并對這一過程進行協(xié)調(diào)、管理和控制。

1.與變電站傳統(tǒng)電磁式二次系統(tǒng)相比，在體系結(jié)構上，變電站綜合自動化系統(tǒng)增添了“變電站主計算機系統(tǒng)”和“通信控制管理”兩部分；在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實現(xiàn)上，計算機化的二次設備代替和簡化了非計算機設備，數(shù)字化的處理和邏輯運算代替了模擬運算和繼電器邏輯；在信號傳遞上，數(shù)字化信號傳遞代替了電壓、電流模擬信號傳遞。數(shù)字化使變電站自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)采集更精確、傳遞更方便、處理更靈活、運行維護更可靠、擴展更容易。變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構體系較為典型的是：

（1）在低壓無人值班變電站里，取消變電站主計算機系統(tǒng)或者簡化變電站主計算機系統(tǒng)。

（2）在實際的系統(tǒng)中，更為常見的是將部分變電站自動化設備，如微機保護、RTU與變電站二次系統(tǒng)中電磁式設備（如模擬式指針儀表、中央信號系統(tǒng)）揉和在一起，組成一個系統(tǒng)運行。這樣，即提高了變電站二次系統(tǒng)的自動化水平，改進了常規(guī)系統(tǒng)的性能，又需投入更多的物力和財力。

2. 變電站綜合自動化的結(jié)構模式

變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構模式主要有集中式、集中分布式和分散分布。

2.1 集中式結(jié)構。

2.1.1 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。集中式結(jié)構也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構的微機保護、微機監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。例如監(jiān)控機要擔負數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、斷路器操作、人機聯(lián)系等多項任務；擔負微機保護的計算，可能一臺微機要負責多回低壓線路的保護等。

2.1.2 集中式系統(tǒng)的主要特點有：

（1）能實時采集變電站各種模擬量、開關量，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控、制表、打印、事件順序記錄等功能。

（2）完成對變電站主要設備和進、出線的保護任務。

（3）結(jié)構緊湊、體積小，可大大減少站地面積。

（4）造價低，尤其是對35KV或規(guī)模較小的變電站更為有利。

（5）實用性好。

2.1.3 集中式的主要缺點有：

（1）每臺計算機的功能較集中，若一臺計算機出故障，影響面大，因此，必須采用雙機并聯(lián)運行的結(jié)構才能提高可靠性。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。

（3）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。

（4）集中式保護與長期以來采用一對一的常規(guī)保護相比，不直觀，不符合運行和維護人員的習慣，調(diào)試和維護不方便，程序設計麻煩，只適合于保護算法比較簡單的情況。

2.2 分布式結(jié)構。

該系統(tǒng)結(jié)構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，解決了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。分布式結(jié)構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構，較多地使用于中、低壓變電站。

2.3 分布分散（層）式結(jié)構。

2.3.1 分布分散式結(jié)構系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

2.3.2 該系統(tǒng)的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設備制造廠家完成。分布分散式結(jié)構的主要優(yōu)點有：

（1）間隔級控制單元的自動化、標準化使系統(tǒng)適用率較高。

（2）包含間隔級功能的單元直接定位在變電站的間隔上。

（3）邏輯連接到組態(tài)指示均可由軟件控制。

（4）簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。

（5）簡化了變電站二次設備之間的互連線，節(jié)省了大量連接電纜。

（6）分布分散式結(jié)構可靠性高，組態(tài)靈活，檢修方便。

[文章編號]1619-2737（2014）10-31-833endprint