簡談變電站綜合自動化系統在變電站的應用分析

更新時間：2023-08-31

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安科瑞徐行德/顧錫君

摘要：變電站綜合自動化系統在變電站的應用主要表現在將電氣設備側的模擬信號轉化為數字信號，經轉化后的數字信號系統實時處理保存為有用的信息數據，保障數據的完整性和一致性。相較于傳統的常規變電站二次系統，變電站綜合自動化系統使得變電站運維管理上更加便捷和安全可靠，能夠在很大程度上提高變電站的工作效率，電網系統的現代化發展。隨著計算機技術和網絡技術、通信技術的發展，自動化水平的提高，變電站的二次系統已經基本實現了變電站綜合自動化，通過綜合自動化系統可以對繼電保護進行自檢互檢，具有故障錄波、事件記錄、運行監視和控制等功能，降低了運行維護成本，提高了變電站安全可靠運行水平。

關鍵詞：變電站；綜合自動化系統；繼電保護；變電站安全

1變電站綜合自動化系統核心功能和設計原則

目前電網中的變電站基本上已經實現了變電站綜合自動化，具有“四遙功能"遙控、遙調、遙測、遙信功能，主要體現在以下三部分內容：

1）隨時在線監視電網的運行參數、設備運行狀況，自檢、自診斷設備本身的異常運行，發現變電站設備異常變化或裝置內部異常時，立即自動報警并使相應的閉鎖出口動作，以防止事故擴大；

2）電網出現事故時，快速采樣、判斷、決策、迅速隔離和事故，將故障控制在范圍；

3）完成變電站運行參數在線計算、存儲、統計、分析報表、遠傳和保證電能質量的自動遙控調整。

變電站綜合自動化系統在建設或者技術改造過程中需要遵循的原則，主要表現為以下兩個方面。

在中低壓變電站中使用綜合自動化系統，可以更好地實施無人值班少人值守，從而達到減人增效的目的，提高變電站的科技化管理水平；

對高壓變電站的建設或技術改造來說，要求采用先進的控制方式，解決在技術上分散，提高變電站運行的可靠性。

2變電站綜合自動化系統存在的技術問題

在變電站綜合自動化系統中，各系統單元裝置不同產品源自不同廠家，在產品選型方面給用戶增加了不少麻煩，主要體現在以下兩部分內容：

綜保裝置生產廠家問題

目前，在變電站綜合自動化系統的選型中存在著如所產品質量不過關，系統功能不夠，系統性能不達標等情況，主要有以下幾個方面。

由于一些自動化設備的生產廠家過分重視經濟效益，以及用戶過分追求技術含量，從而忽略了產品的性能和實用性，例如自動化裝置受周圍環境溫度的影響，而引起保護的偏差。從而導致一批技術含量較高，但產品質量并不過關，這批所謂的高技術產品不斷被使用。

有些設備廠家對某產品只進行技術鑒定，而沒進行產品鑒定；其生產廠家對變電站綜合自動化系統的作用、功能、結構及各項技術性能指標介紹不完整，致使電力企業內部的人員對系統的認識不夠透徹，造成很多的設計漏洞。如某變電所根據電力系統的要求要設置低電壓保護，但是生產廠家的綜保裝置沒有該功能，但有低壓減載功能，這樣就使操作人員的工作量增加，還影響工程建設的進度。

各個系統單元裝置不同產品的接口問題

在綜合自動化系統中，各系統單元裝置不同產品的接口問題一直都是一個非常重要卻沒有很好的解決方法的問題。不同的廠家生產的通訊接口的生產方式和規格、用途不一樣，這就使得當使用不同廠家生產的數據接口時，軟件研究人員需要花許多的經歷去解決諸如：故障錄波、通信控制器與無功裝置等、檔位變送器、小電流接地裝置、通信控制器與主站、保護、模擬盤與通信控制器等設備之間的通信問題。

3 Acrel-1000變電站綜合自動化系統解決方案

方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動化監控系統采用集中式監控方案，其中主變部分由AM5SE系列微機保護裝置配置整套主變保護屏，實現主變的差動保護、后備保護、非電量保護及主變溫度監測與檔位控制；其他回路及回路就地配置AM5SE系列微機保護裝置，實現對電氣量采集和對電氣設備（如斷路器）的狀態監視、控制和調節，發生故障時，由微機保護裝置完成瞬態電氣量的采集、監視和控制，迅速切除故障設備和完成事故后的恢復操作；同時配置公用測控屏裝載AM系列測控裝置，采集站內設備故障/事故信號。站內保護裝置/智能監控設備通過通信管理機或規約轉換裝置將數據采集后上傳給SCADA監控主機或上傳給遠動通信裝置再縱向加密后上傳調度平臺。站內按電力監控系統網絡規范要求配置網絡安全監測裝置，保障監控系統網絡安全，防御入侵。

針對變電站綜自系統存在問題的解決方案

電氣設備安全防護問題解決方案

在35kV、10kV變電站變配電系統中可配置AM5SE系列微機保護裝置，AM5SE系列微機保護裝置有以下幾點優勢，平衡設備帶來的經濟效益和產品自身的技術含量以及產品的品質問題。

在產品設計方面，裝置具有統一的硬件，包括電源模塊、CPU模塊、開入開出模塊、控制回路模塊、模擬量采集、通信模塊等；整體采用模塊化設計，通用性強，能在同一硬件平臺上針對不同一次設備靈活配置保護功能，實現35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯/PT等設備的保護和自動控制功能。

在接口資源方面，裝置具有12路模擬量通道，可選擇為保護電流、測量電流、電壓輸入；交流電壓輸入端口應可接相電壓，也可接線電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應各種PT接線方式。保護電流和測量電流通道可分別接三相電流；另外兩個交流電流通道可以接零序電流、不平衡電流或者線路電流。具有零序電流和零序電壓測量功能，并與電力監控系統配合實現小電流接地選線功能。還具有2路RS485串行通信接口和2路以太網接口，支持Modbus RTU、IEC60870-5-103、IEC60870-5-101規約。

在產品實用性方面，裝置采用全圖形化編程技術，可以根據需要對裝置進行邏輯編程，滿足用戶的特殊要求。如果裝置在使用過程中需要更換保護功能，只需通過裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實現方式簡單靈活。

在產品質量方面，裝置在國家繼電保護及自動化設備質量監督檢測的第三方型式試驗取得型式試驗報告和電磁兼容檢驗報告，通過輻射發射限值檢驗、傳導發射限值檢驗、射頻電磁場輻射抗擾度、靜電放電抗擾度、射頻場感應傳導騷擾抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、慢速阻尼振蕩波抗擾度、浪涌抗擾度、工頻磁場抗擾度、交流和直流電壓暫降中斷等10 項電磁兼容檢測認證，其中快速瞬變、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到Ⅳ級要求。

數據通信問題解決方案

變電站綜合自動化系統需采集站內設備信息集中分析管理，由于各個系統單元裝置不同產品存在接口問題，為了使這一問題得到妥善的解決，我們將各個系統單元裝置通信接口經規約轉換裝置轉換為開放的、統一的接口標準，讓用戶可以根據自己的需求選擇合適的接口。

ANet系列智能通信管理機采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，用于將一個目標區域內所有的智能監控/保護裝置的通信數據整理匯總后，實時上傳主站系統，完成遙信、遙測等能源數據采集功能。同時，支持接收上級主站系統下達的命令，并轉發給目標區域內的智能系列單元，完成對廠站內各開關設備的分、合閘遠方控制或裝置的參數整定，實現遙控和遙調功能，以達到遠動輸出調度命令的目標。ANet系列網關作為自動化系統網絡與監測設備之間的通信接口設備，提供豐富的規約庫支持，與不同二次設備供應商的智能設備互聯，實現了規約轉換、接口匹配、數據轉換等三項功能。

4 Acrel-1000綜自系統主要功能

實時監測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。其中，配電系統中監測的開關量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信。