第一篇：尚德110KV變電站綜合自動化系統設計與應用

尚德110KV變電站綜合自動化系統設計與應用

徐長清

上海港承機電科技有限公司

摘要：本文對工廠實際情況進行分析,采用了施耐德的繼保控制元件和POWERLOGIC后臺監控軟件, 使得尚德變電站的綜合自動化處在當今先進水平。變電站綜合自動化系統已經逐步取代傳統的變電站二次系統，已成為當前電力系統發展的主流, 隨著科學技術的不斷發展特別是微機技術的發展,使得各行業進入微機控制模式。關鍵詞：110KV變電站、綜合自動化系統、本項目為2路110kV進線，一期完成1號主變及10kV系統，二期完成2號主變，三期完成3號主變，系統是分期分批建設，本監控系統充分考慮二期、三期擴容的要求及對外關聯接口的兼容性、靈活性。本次變配電監控系統劃分為六個部分（6號變配電站為本系統監控主站），分別建立各自的監控分站，同時為二期考慮備用，管理就近的變配電設備。同時將這些分站的數據信號發送到建在6號站內的主站監控中心，以便實現控制分散、管理集中，整體運行管理智能化的要求。本系統同時包含110kV站的通訊聯接，以光纖連接方式將本期系統的數據上傳至110kV主站，同時可以做到監視110kV站運行狀況。110kV變電站（一期工程）能對1～6號分變電站進行監控（滿足遙信、遙測、遙控功能）；10kV站可對1～6號分變電站進行監控（滿足遙信、遙測、遙控功能）；1～6號站內能實現自身的遙信遙測遙控功能。變電站綜合自動化系統的概念

變電站綜合自動化系統以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監控項目中獲得成功的應用。1.1 系統概念 1.1.1系統設計思想

完整的變電站綜合自動化系統除在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余的全部控制、監視、測量和報警功能均可通過計算機監控系統來完成。變電站無需另設遠動設備，監控系統完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調的功能以及無人值班之需要。從系統設計的角度來看有以下特點：(1)分布式設計。

系統采用模塊化、分布式開放結構，各控制保護功能均分布在開關柜或盡量靠近開關的控制保護柜上的控制保護單元，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監控計算機，各就地單元相互獨立，不相互影響。(2)集中式設計。

系統采用模塊化、集中式立柜結構，各控制保護功能均集中在專用的采集、控制保護柜，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在采集、控制保護柜內處理成數據信號后經光纖總線傳輸至主控室的監控計算機。(3)簡單可靠。

由于用多功能繼電器替代了傳統的繼電器，可大大簡化二次接線。分布式設計在開關柜與主控室之間接線；而集中式設計的接線也僅限于開關柜與主控室之間，其特點是開關柜內接線簡單，其余接線在采集、控制保護柜內部完成。(4)可擴展性。

系統設計可考慮用戶今后變電站規模及功能擴充的需要。(5)兼容性好。

系統由標準化之軟硬件組成，并配有標準的串行通訊接口以及就地的I/O接口，用戶可按照自己的需要靈活配置，系統軟件也能容易適應計算機技術的急速發展。1.1.2系統規范

采用目前最為流行的工業標準軟件，UNIX操作系統，X窗口人機接口及TCP/IP網絡通訊規約。為滿足開放系統之要求，系統設計一般采用：可攜性軟件設計——容許硬件技術發展后之軟件轉換；標準計算機產品——容許整個系統高度兼容性能。1.2 系統功能

系統與用戶之間的交互界面為視窗圖形化顯示，利用鼠標控制所有功能鍵等標準方式，使操作人員能直觀地進行各種操作。一般來說，系統應用程序菜單為樹狀結構，用戶利用菜單可以容易到達各個控制畫面，每個菜單的功能鍵上均有文字說明用途以及可以到達哪一個畫面，每個畫面都有報警顯示。

所有系統之原始數據均為實時采集。

系統應用程序的每一項功能均能按用戶要求及系統設計而改編，以符合實際需要，并可隨變電站的擴建或運行需要而靈活地進行擴充和修改。一般情況下系統可按以下基本功能配置：(1)系統配置狀況；(2)變電站單線圖；(3)報警表；(4)事件表；(5)遙控修改繼電器整定值；(6)操作閉鎖；(7)電量報表；(8)趨勢圖。1.2.1變電站單線圖

單線圖可顯示變電站系統接線上各控制對象的運行狀態并動態更新，例如：(1)饋線開關之狀態，開關的狀態可用顏色區別。(2)開關的操作由鼠標選擇對應之開關或刀閘。(3)每路饋線之測量值可在同一畫面上顯示。(4)繼電器整定值可修改。1.2.2數據采集、處理

采集有關信息，如開關量、測量量、外部輸入訊號等數據，傳至監控系統作實時處理，更新數據庫及顯示畫面，為系統實現其他功能提供必需的運行信息。1.2.3運行監視

系統的運行狀況可通過文字、表格、圖像、聲音或光等方式為值班人員及時提供變電所安全監控所必需的全部信息。(1)報警。

按系統實際需要，用戶可以指定在某些事件發生時或保護動作時自動發出報警，如一般可設置在以下情況發出報警：開關量突變(如保護跳閘動作)；斷路器位置錯位；模擬量超過整定值；變壓器保護動作(如瓦斯、溫度)。

模擬量之越限值可在線修改。每個報警均有時間、報警信息及確認狀態顯示。(2)事件。

系統中所有動作事件，如繼電保護動作，斷路器、隔離開關、接地刀閘的操作等。均可自動打印及存入系統硬盤記憶，如設置對以下情況的事件進行記錄：所有報警信息；操作人員確認有關報警；開關的操作；繼電器動作和狀態信息；系統通訊狀況。

每個事件均有時間及有關信息文字說明，并可自動打印記錄。1.2.4調整繼電器整定值

可通過系統主機或集中控制柜修改各繼電器的保護功能和整定值。所有遙改功能均為在線方式，修改完成后的定值將直接傳回對應的繼電器儲存。1.2.5操作閉鎖

系統對所有操作對象均可設定閉鎖功能，以防止操作人員誤操作。1.2.6模擬量采集及報表產生

采集的數據儲存於系統硬盤作為編輯報表的基礎。按變電站實際輸入的信號，可制作出不同的報表：有功電量日、月、年報表；饋線電流日、月、年報表。1.2.7趨勢圖

趨勢圖提供操作人員快速及直觀的數據統計，趨勢圖可分為圖形式或表格式兩種。2 變電站綜合自動化系統在工業項目中的應用 2.1 國產化變電站綜合自動化系統運用現狀

國產化的變電站綜合自動化系統在我院設計中用得并不多，其主要原因如下：(1)由于甲方、設計院對傳統的繼電器控制保護系統有長期的運行、設計和維護經驗，故一般認為老系統的可靠性高；(2)國產化的變電站綜合自動化系統目前在國內尚未普及，僅在個別地區供電部門的大力推薦下，在當地的一些變電站中開始嘗試這一新技術；(3)進口的變電站綜合自動化系統價格昂貴，只有部分大型新建的并由外資貸款的工程，由于外方對技術水平的要求，全套引進這部分的技術及設備；(4)目前操作人員的素質不高，對新系統缺乏了解。由于以上一些原因制約了變電站綜合自動化系統在變電站的發展和運用。2.2 變電站微機保護裝置系統應用實例

在我院一個35kV變電所改造工程中，成功地將國產的變電站微機保護裝置系統運用于終端變電站。施工圖設計初期采用的是傳統的電磁式繼電器保護，并設置了信號屏。2.2.1微機保護系統與傳統保護系統的比較

傳統的保護系統與微機保護裝置系統的主要區別，在于用微機控制的多功能繼電器替代了傳統的電磁式繼電器，并取消了傳統的信號屏等裝置，相應的信號都輸入至計算機。為便于集中控制，采用集中式設計——將所有的控制保護單元集中布置，整個變電站二次系統結構非常簡單清晰，所有設備由微機保護屏、微機采集屏、交直流屏和監控系統組成。屏柜的數量較傳統的設計方式大量減少。由于各種微機裝置均采用網絡通訊方式與當地的監控系統進行通訊而不是傳統的接點輸出到信號控制屏，因此二次接線大量減少。同時由于采用了技術先進的當地監控系統來取代占地多、操作陳舊的模擬控制屏，使得所有的操作更加安全、可靠、方便。

2.2.2微機保護的系統配置及監控系統

系統保護由下列裝置組成：(1)線路保護裝置。

(2)主變保護裝置——可完成變壓器的主、后備保護。(3)綜合保護裝置。(4)線路保護裝置。(5)電容器保護裝置。(6)備用電源自投裝置。(7)小電流接地檢測裝置。(8)綜合數據采集裝置。

(9)監控系統的基本功能——數據采集、控制操作、畫面制作、監視顯示、事故處理、制表與打印。

2.2.3設計微機保護系統時應注意的問題

(1)由于控制和保護單元都是采用微機裝置，故一些必要的開關量和模擬量應從開關柜引至微機采集、保護屏。根據控制和保護要求的不同，輸入的量也不同。

(2)開關柜與微機裝置之間的端子接線較簡單，大量的二次接線在微機采集控制單元和保護單元內部端子連接。

(3)傳統的繼電保護整定計算結果不能直接輸入到計算機，須轉換為計算機整定值。

該變電所投產運行后，除開始操作人員對微機系統不熟悉原因使用過控制保護單元的緊急手動按鈕外，基本上都在微機裝置和監控計算機上操作，整個系統運行良好。3 結束語

變電站微機自動化系統目前運用得還不夠廣泛，但在先進技術不斷發展的今天，變電站自動化系統以其系統化、標準化和面向未來的概念正逐步取代了繁瑣而復雜的傳統控制保護系統。

第二篇：淺談變電站綜合自動化系統的應用

淺談變電站綜合自動化系統的應用 摘要：

采用變電站綜合自動化技術是計算機和通信技術應用的方向，也是電網發展的趨勢，隨著電網改造的深入，雞西電業局在2010年所有變電站均將完成綜自化改造，實現變電所的綜合自動化，進而實施無人值班，減輕人員緊缺壓力，提高企業生產效益。但同樣也不可避免地帶來了一些問題，本文闡述了當前我局變電站綜自動化系統實際應用情況和存在的若干問題，并針對這些問題提出了一些建議。關鍵詞：自動化系統；技術特點；通信規約；設備選型；存在的問題

一、變電站綜合自動化技術

變電站綜合自動化是將變電站二次設備（包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝臵和運動裝臵等）經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配線路的自動監視、測量、自動控制和保護微機化。具有功能綜合化、結構微機化、操作監視屏幕化、運行管理智能化等特征。

二、變電所綜合自動化系統的優點

變電所綜合自動化是當今電網調度自動化領域的熱門課題之一。它將變電所中一切可由微機實現的功能(如繼電保護、遠方控制、遠方監視、故障記錄及測量等功能)，合理地分工協調，通過變電所就地通信網絡，將實現這些功能的微機設備連接在一起，組成一個完整的變電所綜合二次系統。同時通過本地通信設備與上級調度和監控中心直接進行通訊。近年來，變電所綜合自動化系統以其技術先進、結構簡單、安全可靠、功能齊全、具備無人值班的技術條件等方面的優勢，在全國電力系統內得到了較為廣泛的應用。實踐證明，它對于實現電網調度自動化和現場運行管理現代化，提高電網的安全和經濟運行水平起到了很大的促進作用，是當代電網發展的必然趨勢。

三、新型變電站綜合自動化系統結構和技術特點

計算機、通信及網絡數據庫技術的發展使變電站信息綜合管理成為可能。近年變電站綜合自動化系統不斷完善改進，新型變電站綜合自動化系統是將計算機局域網（LAN）技術引入變電站綜合自動化管理系統，結合面向對象的分層分布式結構設計，采用新型的變電站自動化系統體系，具備4層結構，重點解決了通信管理層中的電力通信規約轉換問題和信息管理層中的變電站信息綜合管理問題。系統分4層，即信息管理層、通信管理層、二次設備控制層和生產過程層。生產過程層由變電站一次設備組成，是系統的最底層，采集最基礎運行信息；二次設備控制層則由各智能設備（IED）組成，實現對各自對象（母線、饋線、主變壓器、電容器等）的控制和保護功能；通信管理層由連接IED的現場總線和作為通用網關的主/備管理機系統組成，是系統的通信樞紐，負責站內數據采集、連接站級計算機、連接遠動系統等；信息管理層是系統的最高層，主要由站級計算機組成，包括后臺機等，形成站內計算機局域網，組成完成站內綜合自動化系統。

四、變電站綜合自動化系統的現狀及其存在的問題

1、綜自設備生產廠家過多，產品型號過雜。

從我局現有的綜合自動化站運行發現，廠家數量近10家，甚至一個變電站家就達四至五家，這就造成三方面問題，一是由于變電站綜合自動化設備的生產廠家生產能力、設備質量不同，使部分設備質量并不過關，有些外購部件更是缺乏管理，產品一旦超過包修期，維護費用昂貴，09年我局伊林后臺主機發生故障，聯系廠家修理費需上萬元，維護周期更長達7天以上，給安全運行帶來巨大隱患。二是同一變電站內不同廠家不同系列的設備，屏體及設備的組織方式不盡相同，維護和管理帶來許多問題。三是硬件設備及后臺軟件維護困難，每一廠家設備均有不同原理及操作方法不同，需要設備維護人員對所用裝臵都需要掌握、了解，同時備品備件難以通用，對維護、運行單位造成極大壓力。

由于以上問題，伴隨著變電站綜合自動化系統應用的增多，要求我們無論是在新建、擴建或技改工程，其綜合自動化系統的簽署技術協議時都應該嚴格把關，力求做到選型規范化。經選用的變電站自動化系統不僅要技術先進、功能齊全、性能價格比高，系統的可擴展性和適用性好，而且要求生產廠家具有相當技術實力，有一定運行業績和完整的質量保證體系、完善的售后服務體系。

2、運行維護人員水平不高的問題

目前，我局變電站綜合自動化系統絕大部分設備為近近幾年更新改造，特別時一次變運行人員沒有經過系統綜自培訓情況下，必須完成運行管理，不可避免會出現各種問題，在我局現場實際運行中也頻繁發生人為原因影響運行的事件。另外在設備維護方面，即懂監控又懂保護的復合型人才嚴重缺失，在專業管理上也沒有形成后續梯隊，后續人員缺乏，三是由于缺失備品備件，部分缺陷特別是軟件故障需廠家協助處理，從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。

要想維護、管理好變電站綜合自動化系統，首先要注重人員培養，利用多種途徑組織進行專業培訓，培養出一批能跨學科的復合型人才，加寬相關專業之間的了解和學習。

4.3 不同型號產品的接口問題

設備接口是綜合自動化系統中非常重要而又長期以來未得到妥善解決的問題之一，包括不同廠家的保護、小電流接地裝臵、故障錄波、無功裝臵等與通信管理機、遠動主機與主站、集控中心等設備之間的通信。這些不同廠家的產品要在數據接口方面溝通，需花費軟件人員很大精力去協調數據格式、通信規約等問題。當不同廠家的產品、種類很多時，問題會很嚴重。

如果所有廠家的自動化產品的數據接口遵循統一的、開放的數據接口標準，則上述問題可得到圓滿解決，用戶可以根據各種產品的特點進行選擇，以滿足使用要求。

4.4 傳輸規約和傳輸網絡的選擇問題

變電站和調度主站、監控中心之間的傳輸規約。目前國內各個地方情況不統一，變電站和調度中心之間的信息傳輸采用各種形式的規約，致使許多生產廠家各自為政，造成不同廠家設備通信連接的困難和以后維護的隱患。目前各個公司使用的標準尚不統一，系統互聯和互操作性差，因此，在變電站綜合自動化系統建設和設備選型上應考慮傳輸規約問題，目前我局對變電站接入作出硬性規定，即在變電站和集控中心、調度主站通訊時二次變所用部頒CDT規約，一次變信息量較大，使用101規約。

4.5 開放性問題

變電站綜合自動化系統應能實現不同廠家生產的設備的互操作性（互換性）；系統應能包容變電站自動化技術新的發展要求；還必須考慮和支持變電站運行功能的要求。而現有的變電站綜合自動化系統卻不能滿足這樣的要求，各廠家的設備之間接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復開發，浪費了大量的財力物力。

4.6管理體制與變電站綜合自動化系統關系問題

變電站綜合自動化系統的建設，使得繼電保護、遠動、計量、通訊、變電運行等各專業相互滲透，傳統的技術分工、專業管理已經不能適應變電站綜合自動化技術的發展，變電站遠動與保護專業雖然有明確的專業設備劃分，但其內部聯系已經成為不可分割的整體，一旦有設備缺陷均需要兩個專業同時到達現場檢查分析，專業銜接部分容易產生“真空”，使缺陷得不到及時處理。另外，在電度表數據遠傳方面我局管理存在空白，計量所更換電度表后影響表記與后臺通訊問題始終沒有解決。

在專業管理上，變電站綜合自動化設備的運行、檢修、檢測等問題仍需要規范和加強，對傳動實驗及通道聯測的實現、軟件資料備份等問題提需不斷完善解決。

2、結束語

近年來，通信技術和計算機技術的迅猛發展，給變電站綜合自動化技術水平的提高注入了新的活力，變電站綜合自動化技術正在朝著網絡化、綜合智能化、多媒體化的方向發展。

鑒于變電站綜合自動化系統當前還缺乏一個統一的國家標準，這就需要與之相關的各崗位的電力工作者 在實際操作過程中不斷總結經驗，找到其規律性，不能因循守舊，而應根據具體情況，遵循科學、嚴謹的工作原則，用發展的眼光來進行變電站綜合自動化系統的建設，以保證電網安全、經濟、優質地運行。

第三篇：淺談變電站綜合自動化系統

淺談變電站綜合自動化系統

吳科續

（豐滿發電廠，吉林

豐滿

132108）

摘 要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統的重要性和發展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析。

關鍵詞：變電站綜合 自動化系統 結構 功能

1.前言

電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。2.系統結構

目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：2.1分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統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絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統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系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

2.2集中式系統結構

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量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

（1）前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。

（3）組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，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分層分布式結構

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結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

（1）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；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絡。

（2）可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

（3）站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。3.常見通訊方式

目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：

（1）雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網。

（2）單以太網，雙/單監控機模式。

（3）雙LON網，雙監控機模式。

（4）單LON網，雙/單監控機模式。4.變電站自動化系統應能實現的功能

4.1微機保護：是對站內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，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：

（1）故障記錄。（2）存儲多套定值。

（3）顯示和當地修改定值。

（4）與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列，當前整定值及自診斷信號，接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令，通信應采用標準規約。

4.2數據采集及處理功能

包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據

（1）狀態量采集

狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。

（2）模擬量采集

常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、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需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。

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，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。

4.5系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。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，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。

4.6數據處理和記錄

歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：

（1）斷路器動作次數。

（2）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數。

（3）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。

（4）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間。

（5）控制操作及修改整定值的記錄。

根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。

4.7人機聯系系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

4.8本功能在常規遠動“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的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。

5.結束語

通過以上分析，可以看到變電所綜合自動化對于實現電網調度自動化和現場運行管理現代化，提高電網的安全和經濟運行水平起到了很大的促進作用，它將能大大加強電網一次、二次系統的效能和可靠性，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。隨著技術的進步和硬件軟件環境的改善，它的優越性必將進一步體現出來。■ 參考文獻

1.楊奇遜.變電站綜合自動化技術發展趨勢.電力系統自動化，1995。

2.王海猷，賀仁睦.變電站綜合自動化監控主站的系統資源平衡.電網技術，1999。

2008.05.08 吳科續（1978-），男，工程師，從事水輪發電機組值班員工作。郵 編：132108 通訊地址：吉林市豐滿發電廠發電部 聯系電話：*** 工作電話：0432-4604511

第四篇：淺析變電站綜合自動化系統

淺析整流供電綜自動化系統

周玉杰

（鴻駿鋁電公司動力一分廠，內蒙古 霍林郭勒市 029200）摘要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統的重要性和發展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析 關鍵詞：變電站綜合 自動化系統 結構 功能

1.概述

近幾年全國電解鋁行業發展訊速，生產規模不斷擴大，從整個鋁冶煉行業的安全生產特點來看，整流供電綜合自動化系統越來越受到重視。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向電解提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善供電整流綜合自動化系統是今后整流供電發展的新的趨勢。

2.系統結構

目前從國內整流供電綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：

2.１分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統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絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統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系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。

2.2集中式系統結構

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量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

（1）前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。

（3）組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，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分層分布式結構

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)、就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即站控層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

2.3.1可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；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絡。

2.3.2可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

2.3.3站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。目前全國各大鋁廠供電系統均采用分層分布式結構，下面就這種方式展開討論。

3.電解鋁供電綜自系統結構方式 3.1 系統結構

3.1.1變電站自動化系統由站控層、網絡層和間隔層三部分組成，并用分層、分布、開放式網絡系統實現連接。站控層設備及網絡發生故障而停運時，不能影響間隔層的正常運行。

3.1.2 站控層由計算機網絡連接的系統主機及操作員站和各工作站等設備構成，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控、管理中心，并可與調度中心和集控站通信。站控層的設備可集中或分散布置。3.1.3網絡層是站控層與間隔層聯絡的中樞，間隔層的信息通過網絡層最后到達站控層，實現信息的收集功能；站控層的遙控和遙調指令通過網絡層到達間隔，實現控制功能。隨著通訊技術的快速發展，測控和保護裝置對外通信接口基本都能實現雙以太網口通訊，網絡層架構按雙網配置，主備網之間可以實現無擾動切換。由于網絡層設備的發展，又賦予了網絡層設備新的功能，既通訊協議的解析，這種設計理念正逐步在鋁電解供電綜自系統中得到應用，也是未來發展的趨勢。由于間隔層設備的廠家較多，通訊規約沒有一個統一的標準，整個通訊規約的解析主要由站控層來完成，這就增加了站控層設備的負荷，結果導致整個綜自系統的反應速度提不上來。底層的協議由網絡層具有高性能、高效率的硬件芯片來完成，大大提高的協議解析的速度和效率，同時又減輕了站控層設備的負擔。3.1.4間隔層由測控單元、間隔層網絡和各種網絡、通信接口設備等構成，完成面向單元設備的監測控制等功能。間隔層設備按相對集中方式分散下放到各個繼保小室。系統結構的分布性必須滿足系統中任一裝置故障或退出都不應影響系統的正常運行

3.2 網絡結構

3.2.1 網絡拓撲結構采用總線型、環形、星型方式。

站控層設備采用基于TCP/IP或UDP/IP協議的以太網方式組網，并具有良好的開放性，能滿足與電力系統專用網絡連接及容量擴充等要求。每一繼保小室可設一子網，合理的控制整個網絡的流量，防止網絡風暴的產生。

3.2.2 站控層和間隔層均采用雙重化監控網絡，網絡設備按雙重化配置，雙網按熱備用方式運行。

3.2.3 具備合理網絡架構和信息處理機制，能夠保證在正常運行狀態及事故狀態下均不會出現因為網絡負荷過重而導致系統死機或嚴重影響系統運行速度的情況。

3.3站控層設備及其功能

站控層設備包括主機、操作員工作站、遠動通訊裝置、故障及信息系統子站、微機五防系統、GPS對時系統以及其它智能接口。

3.3.1主機

具有主處理器及服務器的功能，為站控層數據收集、處理、存儲及發送的中心，管理和顯示有關的運行信息，供運行人員對變電站的運行情況進行監視和控制，間隔層設備工作方式的選擇，實現各種工況下的操作閉鎖邏輯等。大都采用兩臺主機互為熱備用工作方式。

3.3.2操作員工作站

是站內自動化系統的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達等。通過操作員站，運行值班人員能夠實現全站設備的運行監視和操作控制。可以配置兩臺操作員站，操作員站間應能實現相互監視操作的功能。

3.3.3故障及信息系統子站

能在正常和電網故障時，采集、處理各種所需信息，并充分利用這些信息，為繼電保護運行、管理服務，為分析、處理電網故障提供支持。工作站大都具備多路數據轉發的能力，能夠通過網絡通道向多個調度中心進行數據轉發，通信規約應符合當地電網繼電保護故障信息系統通信與接口規范。支持根據調度中心命令對相應裝置進行查詢和遠程維護，包括遠程配置、可視化數據庫維護、參數的上傳下載、設備運行狀態監視等。故障及信息系統子站雙機配置，采用互為熱備用工作方式，雙機都能獨立執行各項功能。當一臺工作站故障時，系統實現雙機無縫自動切換，由另一臺工作站執行全部功能，并保證切換時數據不丟失，并同時向各級調度和操作員站發送切換報警信息。

3.3.4遠動通訊裝置

滿足直采直送要求，收集全站測控裝置、保護裝置等設備的數據，將信息通過雙通道（專線或網絡通道）上傳至上一級調度中心，調度中心下發的遙控命令向變電站間隔層設備轉發。

遠動通信裝置雙機配置，采用互為熱備用工作方式，雙機都能獨立執行各項功能。當一臺通信裝置故障時，系統實現雙機無縫自動切換，由另一臺通信裝置執行全部功能，并同時向各級調度和主機發送切換報警信息。也可采用雙主機工作方式。

3.2.5微機五防系統

微機五防系統主要包含五防主機、五防軟件、電腦鑰匙、充電通信控制器、編碼鎖具等，實現面向全站設備的綜合操作閉鎖功能。微機五防系統應與變電站自動化系統一體化配置，五防軟件應是變電站自動化系統后臺軟件的一個有機組成部分，獨立配置一臺微機五防工作站。

3.2.6 GPS對時系統

為故障錄波裝置、微機保護裝置、測控裝置和站控層設備等提供統一時間基準的系統。

4.結束語

隨著計算技術、網絡技術、通訊技術、視頻技術的發展，整流供電綜合自動化系統將賦予更強大的功能，其將為電解安全平穩供電發揮越來越重要的作用。

參考文獻

1.胡建斌.《霍煤鴻駿鋁電公司二期鋁合金項目綜自系統技術協議》，2007年02月。作者簡介 周玉杰、1970、山東濟寧、中級程序員、大學、供電技術及其自動化、主要從事變壓站綜合自動化及遠動工作、E-mail：hlh_zhouyj@126.com、電話：（0475）7959106

第五篇：淺析變電站綜合自動化系統

淺析變電站綜合自動化系統 開封供電公司 齊明亮

摘 要：本文簡要介紹了變電站綜合自動化系統的重要性和發展趨勢，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析

關鍵詞：變電站綜合 自動化系統 結構 功能

一、概述

電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。

二、系統結構

目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：

１．分布式系統結構

按變電站被監控對象或系統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絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統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系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

２．集中式系統結構

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量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：

（1）前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。

（2）軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。（3）組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，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。

３．分層分布式結構

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結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。

這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：

（1）可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；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絡。

（2）可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。

（3）站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。

三、常見通訊方式

目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有： 1）雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網。2）單以太網，雙/單監控機模式。3）雙LON網，雙監控機模式。4）單LON網，雙/單監控機模式。

四、變電站自動化系統應能實現的功能

１.微機保護：是對站內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，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能： １）故障記錄２）存儲多套定值

３）顯示和當地修改定值

４）與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。

２.數據采集及處理功能

包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據

１）狀態量采集

狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。

２）模擬量采集 常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。

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需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。

４.控制和操作功能

操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。

５.防誤閉鎖功能

６.系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。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，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。7.數據處理和記錄

歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有： １）斷路器動作次數；

２）斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；

３）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；

４）獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；

５）控制操作及修改整定值的記錄。

根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。

８.人機聯系系統的自診斷功能

系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。

9.本功能在常規遠動“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的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。

五、結語

通過以上分析，可以看到變電所綜合自動化對于實現電網調度自動化和現場運行管理現代化，提高電網的安全和經濟運行水平起到了很大的促進作用，它將能大大加強電網一次、二次系統的效能和可靠性，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。隨著技術的進步和硬件軟件環境的改善，它的優越性必將進一步體現出來。