近年来, 随着经济的高速发展, 电力网络不断增大, 对电力系统的稳定性提出了跟高的要求, 作为电力系统的一个重要环节的变电站, 其运行情况会直接影响到电力系统的可靠、经济运行, 因此对它的运行管理也提出了更高的要求。而要提高变电站运行的可靠性及经济性, 一个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。集保护、控制、检测及远动等功能为一体, 做到设备共享, 信息资源共享。既让变电站设计简捷、布局紧凑, 又让变电站的运行更加安全可靠。
变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术, 现代电子技术、通信技术和数字信号处理 (DSP) 等技术, 实现对变电站主要设备和翰、配电线路的自动监视, 测量, 控制, 保护以及与调度通信等综合性自动化功能。本文首先就变电站综合自动化系统应用技术、特点和实现的功能做了介绍, 然后简单阐述了系统的组成和软件系统。对变电站二次设备 (包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等) 的功能进行重新组合、优化设计, 对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息, 数据共享, 完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备, 简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。
(1) 是中低压变电站采用自动化系统, 以便更好地实施无人值班, 达到减人增效的目的; (2) 是对高压变电站 (220kV及以上) 的建设和设计来说, 是要求用先进的控制方式, 解决各专业在技术上分散、自成系统, 重复投资, 甚至影响运行可靠性。
(1) 经济和社会发展对电力系统运行的基本要求是:保证安排可靠地供电, 要有合乎要求的电能质量, 要有良好的经济性, 电网系统运行的可靠性以及供应电能的质量, 与其自动化系统的水平有着密切的联系。
(2) 随着电力系统规模的不断扩大, 信息量增多, 监控点和操作点增加, 采用自动化的监视和控制手段是必然趋势。微电子技术、计算机技术、网络通信技术、人工智能技术、自动控制技术、计算机语言技术、数据库技术的进步又为电力系统自动化技术的进步提供了可能性。信息就地处理系统和信息集中处理系统各自有其特点。互相不能替代。但以往这两个系统往往互相独立, 联系较少。
(3) 变电站自动化技术经过十多年的发展已经到达一定的水平。在我国城乡电网改造与建设中, 不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班, 而且在220kV及以上的高压变电站建设中也大量采用了自动化新技术, 从而大大提高了电网建设的现代化水平, 增强了输配电和电网调度的可能性, 降低了变电站建设的总造价, 简化了施工, 方便运行、维护。
变电站二次部分传统按功能分为四大类产品:继电保护、故障录波、当地监控和远动。按系统模式出现顺序可将变电站自动化发展分为三个阶段。
第一阶段:面向功能设计的集中式RTU加常规保护模式。
20世纪80年代及以前, 是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置, 功能主要为与远方调度通信实现“二遥”或“四遥” (遥测、遥信、遥控、遥调) ;与继电保护及安全自动装置的联结通过硬接点接入或串行口通信较多。此类系统称为集中RTU模式, 目前在一些老站改造中仍有少量使用, 此阶段为自动化的初级阶段。
第二阶段:面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式。
第二阶段始于20世纪90年代初期, 单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用, 保护与测控装置相对独立, 通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机。特点是继电保护 (包括安全自动装置) 按功能划分的测控装置独立运行, 应用了现场总线和网络技术, 通过数据通信进行信息交换。此系统电缆互联仍较多, 扩展性功能不强。
第三阶段:面向间隔、面向对象 (Object-Oriented) 设计的分层分布式结构模式。
对110kV及以上电压等级变电站, 以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用, 为新的保护和控制技术采用提供技术支持, 解决过去能解决的变电站监视、控制问题, 促进各专业在技术上、管理上配合协调, 为电网自动化进一步发展提供基础, 提高变电站安全、可靠和稳定运行水平。如, 采集高压电器设备本身的监视信息, 断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态等;采集继电保护和故障录波器等装置完成的各种故障前后瞬态电气量和状态量的记录数据, 将这些信息传送给调度中心, 以便为电气设备的监视和制定检修计划、事故分析提供原始数据。对新建变电站取消常规的保护、测量监视、控制屏, 全面实现变电站综合自动化, 实现少人值班逐步过渡到无人值班;对老变电站在控制、测量监视等进行技术改造, 以达到少人和无人值班的目的。
对35kV及以下电压等级变电站, 以提高供电安全与供电质量, 改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电站综合自动化系统, 对变电站的二次设备进行全面的改造, 取消的保护、测量、监视和控制屏, 全面实现变电站综合自动化, 以提高变电站的监视和控制技术水平, 改进管理, 加强用户服务, 实现变电站无人值班。
变电站综合自动化要实现: (1) 随时在线监视电网运行参数、设备运行状态;自检、自诊断设备本身的异常运行, 发现变电站设备异常变化或装置内部异常时, 立即自动报警并闭锁相应的出口, 以防止事态扩大。 (2) 电网出现事故时, 快速采样、判断、决策, 迅速隔离和消除事故, 将故障限制在最小范围。 (3) 完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传, 保证自动和遥控调整电能质量。
通过先进的计算机技术、通信技术的应用, 为新的保护和控制技术采用提供技术支持, 解决过去能解决的变电站监视、控制问题, 促进各专业在技术上、管理上配合协调, 为电网自动化进一步发展提供基础, 提高变电站安全、可靠和稳定。
摘要：变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术, 现代电子技术、通信技术和数字信号处理 (DSP) 等技术, 实现对变电站主要设备和翰、配电线路的自动监视, 测量, 控制, 保护以及与调度通信等综合性自动化功能。
关键词：变电站,自动化,系统特点
[1] 苏东.变电站综合自动化的技术的特点及其发展方向的探讨[J].北京:电力学报, 2008.
[2] 江智伟.变电站自动化新技术[M].北京:中国电力出版社, 2006.
[3] 林栩栩, 陆继明.变电站综合自动化技术的发展[J].大众用电, 2004.
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