第一篇：變電站自動化系統的發展趨勢

變電站自動化系統的發展趨勢

早期的變電站遠動技術

早期的遠動技術可以追溯到20世紀40年代至70年代期間，是在自動電話交換機和電子技術基礎上逐步發展起來的，最早用于電力工業的遠動設備便是由電話繼電器、步進器和電子管為主要元器件組成的。隨著半導體技術的發展，60年代開始出現晶體管無觸點式遠動設備，70年代出現集成電路遠動設備。這一階段的遠動設備有如下主要特點：不涉及軟件，設備都是由硬件制造的，即非智能硬線邏輯方式；核心硬件是晶體管以及中小規模集成電路芯片，其中晶體管開始采用鍺管，后來過渡到硅管，而集成電路芯片開始采用PMOS技術芯片，后來采用CMOS技術和TTL技術；其設計理念是面向全站，而不是面向元件或者間隔，因此都采用集中組屏方式；置于廠站端的終端設備與置于遠方控制中心或調度中心的接收設備均為一對一方式；遠動設備內部各部分之間以并行接口技術為主，很少或幾乎不使用串行接口技術；與遠方控制中心或調度中心之間的通信以電力線載波技術為主，且多為復用；大部分遠動設備只完成遙測與遙信二遙功能，少部分具有遙控遙調的所謂四遙功能。

早期的遠動設備由被控站遠動設備及廠站遠動設備、控制站遠動設備、遠動通道三部分組成。

a.被控站遠動設備及廠站的遠動設備包括遠動主設備、調制解調器和過程設備三部分。過程設備又包括信息輸入設備（如變送器等）、信息輸出設備（如執行盤等）以及調節器，人們習慣上又將被控站遠動設備稱為遠動終端，即RTU。

b.控制站遠動設備包括遠動主設備、調制解調器以及人機設備三部分。人機設備有模擬屏、數字顯示設備、打印機、記錄儀表及控制操作臺等。控制站遠動設備又稱主站，它接收被控站送來的遙測、遙信信息，經處理后反映到模擬屏、數字顯示設備、打印機、記錄儀表上，讓調度員通過操作控制臺發出命令，送往被控站，進行遙控、遙調操作。

c.遠動通道包括控制站和被控站的調制解調器（MODEM）和傳輸線路。遠動通道又稱數據電路，通常通過遠程通信系統來實現。

國內早期的遠動設備的代表產品有WYZ系列和SZY系列。

中期的變電站遠動（監控）技術

20世紀80年代到90年代，由于微處理器芯片（CPU）和各種作為外圍電路的大規模集成電路的出現和應用，遠動技術從早期方式進入了中期發展階段。同時它又與個人計算機（PC）相結合，出現了所謂數據采集與監控系統，即SCADA系統。廣義的SCADA系統不僅包括這里所述的遠動設備，也包括調度自動化中完整的主站系統。這意味著遠動將向提高傳輸速度、提高編譯碼的檢糾錯能力、應用智能控制技術對所采集的數據進行預處理和正確性檢驗等方向發展，這樣遠動一詞也逐漸為監控所取代。中期遠動技術有如下主要特點：以單或多微處理芯片CPU（8/16/32位）和嵌入式軟件為核心；PC的應用提高了遠動設備的應用水平，拓寬了遠動技術的應用空間；在采用多處理器設計時，設備內部逐漸從并行接口轉向串行接口技術；設計理念仍然面向全廠或全站，所以仍然采用集中組屏方式；廠站端的終端設備與遠方調度中心或控制中心的接收逐步從一對一方式發展為一對N方式，即一臺或兩臺前置接收設備可以接收多達32個以上廠站端設備；與調度中心或遠方控制中心之間的通信方式除了電力線載波之外還有了其它諸如微波、特高頻、郵電線路、光纖等多種方式；遠動功能由二遙發展到四遙且增加了若干附加功能。

當前的變電站自動化技術

20世紀末到21世紀初，由于半導體芯片技術、通信技術以及計算機技術飛速發展，變電站自動化技術也已從早期、中期發展到當前的變電站自動化技術階段。其重要特點是：以分層分布結構取代了傳統的集中式；把變電站分為兩個層次，即變電站層和間隔層，在設計理念上不是以整個變電站作為所要面對的目標，而是以間隔和元件作為設計依據，在中低壓系統采用物理結構和電器特性完全獨立，功能上既考慮測控又涉及繼電保護這樣的測控保護綜合單元對應一次系統中的間隔出線，在高壓超高壓系統，則以獨立的測控單元對應高壓或超高壓系統中的間隔設備；變電站層主單元的硬件以高檔32位工業級模件作為核心，配大容量內存、閃存以及電子固態盤和嵌入式軟件系統；現場總線以及光纖通信的應用為功能上的分布和地理上的分散提供了技術基礎；網絡尤其是基于TCP/IP的以太網在變電站自動化系統中得到應用；智能電子設備（IED）的大量應用，諸如繼電保護裝置、自動裝置、電源、五防、電子電度表等可視為IED而納入一個統一的變電站自動化系統中；與繼電保護、各種IED、遠方調度中心交換數據所使用的規約逐漸與國際接軌。這個時期國內代表產品有CSC系列、NSC系列及BSJ系列。

國外變電站自動化技術

國外變電站自動化技術是從20世紀80年代開始的，以西門子公司為例，該公司第一套全分散式變電站自動化系統LSA678早在1985年就在德國漢諾威正式投入運行，至1993年初，已有300多套系統在德國和歐洲的各種電壓等級的變電站運行。在中國，1995年亦投運了該公司的LSA678變電站自動化系統。LSA678的系統結構有兩類，一類是全分散式，另一類是集中和分散相結合，兩類系統均由6MB測控系統、7S/7U保護系統、8TK開關閉鎖系統三部分構成。

日本在20世紀90年代亦新建和擴建了多座高壓變電站，采用了以計算機監控系統為基礎的運行支持系統。其主要特點是繼電保護裝置下放到開關現場，并設置微機控制終端，采集測量值和開關接點信息，通過光纖傳輸至主控制室的后臺計算機系統，開關及隔離開關操作命令亦由主控制室通過光纖下達至終端執行。

保護下放有直接置于各高壓開關密閉箱內的（內有除濕用加熱器，但不設置空調降溫），有置于開關場附近保護室內的。

美國變電站自動化系統目前投運的大體有三類：一是以RTU為基礎進行實時數據采集，配置微機作為當地功能，并和上級調度中心通信；二是以通用計算機為數據采集設備，不但采集實時數據，而且建立歷史數據庫，并通過計算機網（以太網）與遠程工作站聯絡；三是采用MODBUS-PLUS（1 Mb/s），保護監控I/O等部件均通過規約轉換器接入該網，并通過RTU與調度中心聯系，網上標準計算機建立實時、歷史數據庫和提供人機聯系畫面等。

近年來，ABB公司、三菱公司相繼推出了智能化變電站系統。智能化變電站是把一體化的GIS設備和變電站計算機監控系統綜合在一起，采用新型的光電傳感器取代傳統的電流、電壓互感器，由光纖接口替代了微機測控保護裝置的輸入輸出回路，使變電站自動化系統向過程層延伸和發展。智能變電站應用了計算機技術、現代通訊技術和光電技術，使變電站自動化得到進一步提高，其分層分布技術、智能化控制技術、光通訊技術使變電站控制電纜大幅度減少，安裝周期縮短，運行維護工作量減少，可靠性大大提高，是變電站技術發展的必然方向。

變電站自動化系統存在的問題

國內變電站自動化系統經過十幾年的發展，雖然取得了不小的成績，但目前還跟不上整個電力工業發展的步伐，真正實現自動化和無人值班的變電站并不多，其社會和經濟效益不夠顯著，這說明我們的變電站自動化技術并不規范，市場發育也不成熟，這與研制、制造、規劃、基建和運行等部門對變電站自動化的認識不同有很大的關系。

目前國際上關于變電站自動化系統和通訊網絡的國際標準還沒有正式公布，國內也沒有相應的技術標準出臺。標準和規范的出臺遠落后于技術的發展，導致變電站自動化系統在通訊網絡的選擇、通訊傳輸協議的采用方面存在很大的爭議，在繼電保護和變電站自動化的關系及變電站自動化的概念上還存在分歧。市場競爭日益激烈，不同廠家的設備質量和技術（軟硬件方面）差異甚大，各地方電力公司的要求也不盡相同，導致目前國內變電站自動化技術千差萬別。

認清和適應變電站自動化技術的發展趨勢，采用先進的原理技術，摒棄落后和即將淘汰的技術，確定科學的模式和結構，選擇質量優良和性能可靠的產品，無論對設備制造廠家還是對用戶都是至關重要的，也關系到變電站自動化技術的未來發展。因此，在學習借鑒國外先進技術的同時，結合我國的實際情況，全面系統地研究探討符合國情的變電站自動化系統模式、結構、功能、通訊方式等，有很重要的現實意義。

第二篇：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

第三篇：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

第四篇：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。

第五篇：國內外變電站自動化技術發展現狀及發展趨勢

國內外變電站自動化技術發展現狀及發展趨勢

作者：

指導老師：

摘要：根據有關工作調研、設計實踐，對國內外變電站綜合自動化的現狀和發展 進行了總結和分析, 并對當前應用變電站綜合自動化技術提出了若干建議。關鍵詞：變電站綜合自動化 結構 性能

Abstract: According to the status and development of related research, design practice , both at home and abroad substation integrated automation Summarized and analyzed, and the current integrated substation automation technology made several recommendations.Keywords：substation integrated automation

configuration

performance 引言：變電站綜合自動化是將變電站的二次設備（包括控制、信號、測量、保護、自動裝置及遠動裝置等）應用計算機技術和現代通信技術，經過功能組合和優化設計，對變電站實施自動監視、測量、控制和協調，以及與調度通信等綜合性的自動化系統。實現變電站綜合自動化，可提高電網的安全、經濟運行水平，減少基建投資，并為推廣變電站無人值班提供了手段。計算機技術、信息技術和網絡技術的迅速發展，帶動了變電站綜合自動化技術的進步。近年來，隨著數字化電氣量測系統（如光電式互感器或電子式互感器）、智能電氣設備以及相關通信技術的發展，變電站綜合自動化系統正朝著數字化方向邁進。

1.國內變電站綜合自動化技術發展現狀和趨勢

我國變電站綜合自動化技術的起步發展雖比國外晚, 但我國70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和 “四合一”裝置(保護、控制、測量、信號)。如南京電力自動化設備廠制造的 DJK 型集中控制裝置, 長沙湘南電氣設備廠制造的 WJBX 型“四合一”集控臺。這些稱之為集中式的弱電控制、信號、測量系統的研制成功和投運為研制微機化的綜合自動化裝置積累了有益的經驗。70年代末80年代初南京電力自動化研究院率先研制成功以 Motorola 芯片為核心的微機 RT U 用于韶山灌區和鄭州供電網, 促進了微機技術在電力系統的廣泛應用。1987年, 清華大學在山東威海望島35kV 變電站用3臺微型計算機實現了全站的微機繼電保護、監測和控制功能。之后, 隨著1988年由華北電力學院研制的第1代微機保護(OI 型)投 入運行, 第 2代微機保護(WXB-11)1990年4月投入運行并于同年12月通過部級鑒定。較遠動裝置采用微機技術滯后且更為復雜的繼電保護全面采用微機技術成為現實。至此,隨著微機保護、微機遠動、微機故障錄波、微機監控裝置在電網中的全面推廣應用,人們日益感到各專業在技術上保持相對獨立造成了各行其是, 重復硬件投資, 互連復雜, 甚至影響運行的可靠性。1990年,清華大學在研制鞍山公園變電站綜合自動化系統時, 首先提出了將監控系統和 RT U 合而為一的設計思想。1992年5月,電力部組織召開的“全國微機繼電保護可靠性研討會”指出: 微機保護與 RT U, 微機就地監控, 微機錄波器的信息傳送, 時鐘、抗干擾接地等問題應統一規劃并制定統一標準, 微機保護的聯網勢在必行。由南京電力自動化研究院研制的第1套適用于綜合自動化系統的成套微機保護裝置 ISA 于1993年通過部級鑒定以后, 各地電網逐步開始大量采用變電站綜合自動化系統。1994年中國電機工程學會繼電保護及自動化專委會在珠海召開了 “變電站綜合自動化分專業委員會”的成立大會,這標志著對變電站綜合自動化的深入研究和應用進入了一個新階段。

目前, 國內有關研制和生產單位推出的變電站自動化系統及產品很多, 根據該技術的發展過程及系統結構特點, 歸納起來可分為3種典型類型。第1種類型為基于 RT U、變送器及繼電保護與自動裝置等設備的變電站綜合自動化系統, 一般稱為增強型 RT U 方式, 也稱集中式, 或第1代綜合自動化系統。該類系統實際上是在常規的繼電保護及二次接線的基礎上增設 RT U 裝置以實現 “四遙”。結構上僅是站級概念, 有關重要信息通過硬接點送給 RT U 裝置, 變電所的監測量一般經變送器變換后送給 RT U。開關監測量是直接引至 RT U , RT U 的控制輸出一般經遙控執行柜發出控制命令。該類系統的特點是: 系統功能不強, 硬件設備重復, 整體性能指標低, 系統聯接復雜, 可靠性低, 但其成本低, 特別適合于老站的改造。實際上該類系統僅為變電站綜合自動化的初級形式, 尚不能稱為綜合自動化系統。第2種類型為從硬件結構上按功能對裝置進行了劃分, 摒棄了集中式單 CP U 結構而走向分散, 系統由數據采集單元,主機單元、遙控執行單元、保護單元組成。各功能單元通過通信網絡等手段實現有機結合, 構成系統。該類系統可替代常規的保護屏、控制屏、中央信號屏、遠動屏、測量儀表等。它具有較強的在線功能。各種功能比較完善, 且人機界面較好。但系統仍然比較復雜, 聯結電纜較多, 系統可靠性不太高。這類系統雖然做到了一定程度上的分散,但沒有從整體上來考慮變電站綜合自動化系統的結構, 一般僅是監控系統和保護系統簡單的相加。由于我國保護和遠動分屬不同的部門和專業。故我國目前的大多數綜合自動化系統均屬此類結構系統。這類系統一般稱為分散式系統或第2代綜合自動化系統, 是一種過渡方案。第3種類型系統是采用國際上成熟的先進設計思想, 引入了站控級和間隔級概念, 系統采用分層分布式結構。設備分變電站層設備(站控級)和間隔層設備(間隔級)。間隔層設備原則上按一次設備組織, 例如1條線路、1臺主變壓器。每一間隔層設備包括保護、控制、測量、通信、錄波等所有功能。設計的原則是: 凡是可以在本間隔層設備完成的功能, 盡量由間隔層設備就地獨立處理, 不依賴于通信網和變電站層設備。變電站層設備是通過間隔層設備了解和掌握整個變電站實時運行情況, 并通過間隔層設備實現變電站控制, 它還負責站內信息收集、分析、存儲以及與遠方調度中心的聯系, 這類系統實現了信息資源的共享以及保護、監控功能的綜合化,大大簡化了站內二次回路, 它完全消除了設備之間錯綜復雜的二次電纜。由于間隔層設備可放在開關柜上或放置在一次設備附近, 從而可大大縮小主控制室面積, 節省控制電纜, 減少 CT 負擔。同時大大提高了整個系統的可靠性、可擴展性, 是綜合自動化系統的發展方向。該類系統一般稱為分層分布式系統, 也稱為第3代變電站綜合自動化系統。第1種技術觀點認為: 變電站綜合自動化系統主要考慮 “四遙量”的采集, 以點為對象, 面向 “功能設計”, 故變電站綜合自動化系統應以傳統 RT U 裝置或在其基礎上發展起來的數據采集裝置、主控單元、遙控執行等裝置組成的監控為基礎組成, 它與微機保護的聯系只要通過裝置上的串行口收集信息即可, 并且特別強調保護的獨立性, 即兩者不能有任何硬件上的融合。由于變電站綜合自動化系統源于傳統的 “四遙”并且是在微機遠動、微機保護基礎上發展起來的, 且保護和遠動分屬不同的部門和專業, 故這種技術觀點曾一度流行。而第2種技術觀點認為: 綜合自動化技術是以先進可靠的微機保護為核心, 以成熟的網絡通信技術將測量控制與繼電保護融為一體, 共享數據資源, 并十分強調系統的總體結構優化以及系統的可靠性。系統是以對應的一次設備為對象, 面向“對象設計”。當然它也強調保護的相對獨立性, 主張在決不降低保護可靠性和功能的前提下, 目前至少可以在低壓上采用保護與測控合一的綜合裝置。第2種技術觀點是在微機保護技術成熟并向網絡化多功能方向發展的基礎上形成的。因此, 第2種技術觀點正逐步成為大家的共識, 它也成為了目前綜合自動化技術發展的趨勢和潮流。

綜觀目前國內變電站綜合自動化技術的發展軌跡, 我們可以看出如下發展趨勢:在總體結構上引入國際上成熟的先進設計思想, 采用分層分布式結構, 并采用計算機局域網(L AN), 通信規約向國際標準靠攏;通信媒介普遍采用光纖, 因為光纖具有抗電磁干擾的突出優點;c.間隔層設備逐步采用保護與測控合一的綜合裝置, 對于配電線直接安裝在開關柜上。

2.國外變電站綜合自動化技術發展概況

國外從70年代末、80年代初就開始進行保護和控制綜合自動化系統的新技術開發研究工作。其主要特點為: 系統一般采用分層分布式, 系統由站控級和元件/ 間隔級組成, 大部分系統在站控級和元件/ 間隔級的通信采用星形光纖連接,繼電保護裝置下放到就地, 主控制室與各級電壓配電裝置之間僅有光纜聯系, 沒有強電控制電纜進入主控制室, 這樣節約了大量控制電纜, 大大減少對主控制室內計算機系統及其他電子元件器的干擾,提高了運行水平和安全可靠性。2.1國外在制定變電站綜合自動化技術規范方面的進展

國外變電站綜合自動化系統制造廠商頗多, 但他們彼此之間一開始就十分注意系統的技術規范和標準的制定及協調, 以避免各自為政造成的不良后果, 以便于這門新技術能夠迅速發展和廣泛的應用。目前, 許多國際性組織或權威機構都在進行這項工作, 如國際電工委員會(IEC)、國際大電網會議(CIGRE)、德國電力事業聯合會(VDEW)和電工供貨商機構(ZVEI)、美 國 電 力 科 學 研 究 院(EP RI)和 IEEE 的電力工程學會(IEEE、PES)都正在制訂或已制訂了某些標準。1.2.1 德國電力事業聯合會(VDEW)和電工供貨商機構(Z VEI)制定的關于數字式變電站保護控制系統的推薦草案。該草案于1987年公布, 成為 IECT C57在起草保護與控制之間接口標準的參考。德國的3大電氣公司Siemens、ABB、AEG 基本上是按照這一推薦規范設計和開發自己的產品。該草案把變電站的結構規定為 站 控 級(St atio n L evel)和元 件/ 間隔 級(BayL ev el)。對于系統的硬件、軟件、參數化、資料、測試、驗收和現場調試等都做出了具體而詳盡的規定。該推薦草案的公布不僅對德國國內變電站綜合自動化的發展而且對整個歐州地區都起了一定的促進和規范作用。

2.2美國電力科學研究院關于變電站控制與保護工程的系統規范

該規范由美國電力科學研究院(EPRI)委托西屋電氣公司研究起草, 于1983年8月發表, 1989年11月對該規范作了進一步的修改與增補。該規范定義出了變電站綜合自動化系統的范疇, 同時列出了該系統應具備的功能菜單, 規定了每一種功能應具備的內容及基本要求。它反映了變電站綜合自動化的基本要求, 總共逐個規定了26種功能。普遍認為, 任何一種裝置的功能都不可能超出上述功能清單之外。

3.國內變電站自動化技術發展存在的問題

目前變電站綜合自動化系統的設計還沒有統一標準，因此標準問題，其中包括技術標準、自動化系統模式、管理標準等問題，是當前迫切需要解決的問題。3.1不同產品的接口問題

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RTU、保護、小電流接地裝置、故障錄波、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與主站、通信控制器與模擬盤等設備之間的通信。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，以滿足自身的使用要求。3.2運行維護人員水平不高的問題 解決好現行的變電站綜合自動化系統管理體制和技術標準等問題的同時，還要培養出一批高素質的專業隊伍。目前，變電站綜合自動化系統絕大部分設備的維護依靠廠家，在專業管理上幾乎沒有專業隊伍，出了設備缺陷即通知相應的廠家來處理，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，首先要成立一只專業化的隊伍，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。其次，變電站綜合自動化專業的劃分應盡快明確，杜絕各基層單位“誰都管但誰都不管”的現象。變電站綜合自動化專業的明確，對于加強電網管理水平，防止電網事故具有重大意義。

結論

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。

參 考 文 獻

[1]龔強.王津.地區電網調度自動化技術與應用.北京: 中國電力出版社,2005.[2]張繼雄.變電站自動化系統選型中應注意的問題.內蒙古電力技術,2005,2.[3]洪良山.變電站自動化的現狀與發展.電力自動化設備,1999 [4]齊有武.淺談變電站綜合自動化系統及其發展趨勢,科學論壇,2011